1．引言

閘閥因其具有流體阻力小、介質(zhì)流向不受限制、不擾流和啟閉比較省力等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金、制藥、能源和城建等各個行業(yè)。隨著技術(shù)的發(fā)展和人們環(huán)保意識的提高，逐漸發(fā)現(xiàn)了目前所用閘閥的很多需要改進(jìn)的地方，而其中部密封結(jié)構(gòu)上的不足，就是這諸多問題中的一個。

2．關(guān)于中部密封結(jié)構(gòu)分析

目前所用閘閥，其中部密封結(jié)構(gòu)及原理如圖一所示：其閥桿(3)與填料(4)以及閥蓋(2)之間的密封是靠旋緊螺帽(7)產(chǎn)生壓緊力，通過填料壓板(6)、填料壓套(5)傳遞給填料，產(chǎn)生一定的密封比壓，使閥桿與填料、閥蓋間形成密封。閥體(1)與閥蓋(2)組成了承壓容器，這個容器的上端在閥桿與閥蓋之問，形成了一個敞開點，也就是說，它是一個不全封閉的容器，當(dāng)介質(zhì)沿著閥桿與閥蓋之間的間隙泄漏后，以強(qiáng)制的方法，用填料來堵住泄漏的介質(zhì)而形成密封，我們稱之為堵漏式強(qiáng)制性被動密封理論與結(jié)構(gòu)，我們再做以下定性分析：

由于填料有一定的可壓縮性，也就是說，在其變形過程中，要吸收一定的外力，從而導(dǎo)致如圖二所示：填料的密封力是沿著閥桿軸線方向由外(閥蓋方向)向內(nèi)(閥體方向)遞減的；而來自介質(zhì)的泄漏力(圖三)則恰恰與其相反：是由內(nèi)(閥體方向)向外(閥蓋方向)遞減的，也就是說，介質(zhì)泄漏力最大的位置正好是密封力最小的，填料的密封作用無法充分發(fā)揮，而要達(dá)到理想的密封要求，則需要加大所施加的壓緊力，這個力大部分是無功的，反而卻增大了閥桿與填料問的摩擦力，增大了它們之間的無益磨損，并加大了閥門開、關(guān)的操縱力矩使密封效果被很快破壞。顯而易見，這種密封理論與結(jié)構(gòu)均不盡合理。

經(jīng)過詳細(xì)的結(jié)構(gòu)分析和理論研究，我們首創(chuàng)了閘閥中部采用自緊式隨機(jī)性主動密封的理論，(以下簡稱中部密封理論)并據(jù)此設(shè)計了相應(yīng)的結(jié)構(gòu)。

3．方案提出

針對目前所使用閘閥中部密封理論存在的根本問題，我們研究出閘閥中部自緊式隨機(jī)性主動密封理論，它的基本概念是：閘閥中部的密封動力來自介質(zhì)的壓力，并隨其變化而主動調(diào)節(jié)，使作用在閥桿、填料和閥蓋之間單位面積上的密封力和介質(zhì)泄漏力沿閥桿軸向填料包容的任一橫截面上都是一對方向相反、大小相等的矢量，從而在理論上保證了閘閥中部的零泄漏。

4．結(jié)構(gòu)設(shè)計

將閥體、閥蓋、填料和閥桿等零件組合成一個有機(jī)的整體，(圖四)使閘閥殼體作為一個承受內(nèi)壓的容器，結(jié)構(gòu)更加合理和科學(xué)。

為了確保閘閥中部在任何工況下的密封效果，除設(shè)置了主動密封結(jié)構(gòu)外，還保留了被動密封機(jī)構(gòu)，使閘閥的中部密封更加可靠。

5．結(jié)語

上述的密封理論和結(jié)構(gòu)，經(jīng)過幾年來的多次實踐證明：是科學(xué)、合理的且能確保閘閥安全、可靠、高壽命的運行。目前該項目的核心技術(shù)已被中華人民共和國授予發(fā)明專利權(quán)，專利名稱是：高溫高壓閥桿主動密封機(jī)構(gòu)和采用這種密封機(jī)構(gòu)的閘閥，專利號是：ZL03145406.2。

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