切断球阀的结构改进①

赵海燕 周 岩 盖玉龙

(北京航天长征机械设备制造有限公司)

切断球阀的结构改进①

赵海燕 周 岩 盖玉龙

(北京航天长征机械设备制造有限公司)

针对切断球阀容易发生内漏与外漏的问题，对阀座和阀杆密封处进行了结构创新改进。针对内漏问题，进行球体与阀座密封结构和球体支撑装置结构的改进；针对外漏问题，进行阀杆导向结构和阀杆处密封结构的改进，解决了实际工作中切断球阀存在的阀杆处、球体与阀座处易发生泄漏的问题。

切断球阀 泄漏 结构改进

切断球阀具有流阻小、开关迅速、密封性能好、使用寿命长、便于气控及电控等特点，广泛应用于石油炼制、长输管线、化工、造纸、制药及煤化工等行业。针对切断球阀容易发生内漏与外漏的问题，在阀座结构、阀杆密封结构等处进行了结构创新改进，保证了切断球阀在使用中的安全性和可靠性。文中涉及到的切断球阀的结构改进已申请实用新型专利，并取得授权[1,2]。

1 结构改进方案一

如图1所示的切断球阀，包括由第1阀体部和第2阀体部组成的阀体，阀体中，球体与两个阀座形成球面密封，碟簧提供的弹簧力将阀座压向球体、阀杆驱动球体完成开关动作。阀杆第1处密封和阀杆第2处密封保证阀杆处的密封。球体支撑结构减少球体自重对于球体与阀座密封的影响，避免球体与阀座在阀门多次开关之后发生磨偏的现象，延长球体与阀座密封面的寿命。

图1 切断球阀结构(改进方案一)

1.1 内漏问题

如图2所示，阀座密封面上设有V形切口， 将阀座的整个密封面分成两部分，减小了阀座与球体的接触面积，增大了密封比压，保证球体与阀座的密封。

如图3所示的球体支撑结构由安装在第1阀体部上凸起部分的金属垫片和碟簧组成。金属垫片的材料为高硬度耐磨合金。碟簧提供的弹簧力抵消了球体自重对于球体与阀座的密封的影响，

图2 阀座结构示意图

图3 球体支撑结构示意图

避免球体与阀座在阀门多次开关之后发生磨偏的情况，延长球体与阀座的密封面寿命。

1.2 外漏问题

图1中阀杆处设有两处密封，分别是阀杆第1处密封和阀杆第2处密封，其中阀杆第2处密封如图4所示，由石墨密封环、金属垫片和碟簧组成。金属垫片为石墨密封环提供支撑，碟簧提供动态加载，保证石墨密封环的密封性能。

图4 阀杆第2处密封结构示意图

2 结构改进方案二

如图5所示的切断球阀由第1阀体部和第2阀体部组成，阀体中球体是浮动的，阀杆驱动球体完成开关动作。阀门关闭状态下，在介质压力作用下球体产生一定的位移并紧压在出口端的阀座上，形成球面密封，阀杆导向结构保持阀杆的稳定性，填料函中装有填料，阀杆密封结构保证阀杆处的密封性，避免介质从阀杆处泄漏。

图5 切断球阀结构(改进方案二)

2.1 内漏问题

如图6所示，阀座采用了唇型刮刀结构、V形槽结构和切角结构。其中，唇型刮刀结构可自动清洁球体表面的杂质，保持阀座的耐磨性。V形槽结构可起到卸载荷的作用，保证阀座与球体的最低磨损和顺畅动作。切角结构能够根据温度的变化自动调整阀座的位置，使阀门在不同的介质工况下，保证阻力最小。阀座的材料采用增强型聚四氟乙烯，具有良好的机械性能和化学性能，保证阀座与球体的密封性能。

图6 阀座结构示意图

2.2 外漏问题

采用了如图7所示的阀杆导向结构，止推垫片1和止推垫片2的材料采用高硬度耐磨合金。导向套保证了阀杆的稳定性，止推垫片1和止推垫片2保证阀杆的耐磨性，避免出现阀杆与导向套出现咬合的情况，保证阀杆操作的平稳与顺畅，同时也有利于阀杆处填料的密封。

图7 阀杆导向结构示意图

采用了如图8所示的阀杆密封结构，其中，上填料压环、V形填料和下填料压环可有效地保证阀杆处的密封性能，避免介质从阀杆处发生泄漏。同时，O形圈在低压或真空的工况下有良好的密封性，可防止介质中的杂质渗入V形填料，增加了阀杆处的V形填料密封的寿命，可有效地保证阀杆处的密封性能，避免了阀门发生外漏的风险[3]。

图8 阀杆密封结构示意图

3 结束语

切断球阀的结构改进，从提高产品的性能出发，可以根据不同的工况定制结构形式，为用户提供更为可靠的产品，可完全替代进口产品，具有显著的经济及社会效益，应用前景广阔。笔者介绍的两种结构改进方案均针对现有切断球阀中易发生泄漏的问题，加强了切断球阀球体与阀座处的密封和阀杆处的密封，避免了切断球阀发生内漏与外漏的危险，保证了其安全性和可靠性。

[1] 赵海燕,李峰,俞晓龙，等.一种切断球阀[P].中国：CN204239801U，2015-04-01.

[2] 赵海燕,李峰,俞晓龙，等.一种浮动球阀[P].中国：CN204755984U，2015-11-11.

[3] 赵海燕,赵子荣,刘永良.锁渣阀阀杆的设计与改进[J]. 化工机械，2013，40(4)：510～513.

2016-05-11，

2016-06-03)

《化工自动化及仪表》征稿简则

1.专业范围

报道化工、石油化工、冶金、电力、医药、造纸、纺织等行业过程控制理论与应用、计算机技术及其应用、检测技术研究与应用、控制装置设计及应用、仪器仪表技术开发与应用、企业技术改造经验等。

2.报道内容

◆综述与评论。博采众览，兼收并蓄，及时、准确、全面地反映国内外过程控制技术、检测技术、计算机技术及仪器仪表技术的发展动态、趋势和水平。著文要求准确性和权威性，信息量大，能够较全面地阐明命题的过去、现状及发展。

◆过程控制。报道现代控制理论的研究与应用，新型控制策略及控制技术的应用实例；先进控制系统及控制装置的现场应用；国家重大科技攻关项目及成果。

◆检测与仪表。报道国内外先进的检测技术、自动化仪器仪表技术的开发与应用。

◆研究与应用。报道控制技术、检测技术、计算机技术、仪器仪表技术等的研发及其在工业生产中的应用。

◆技改与创新。报道技术改造和技术成果，系统及仪表的日常检测与维修经验等，著文要求突出实用性。

3.投稿要求

◆文稿应简明扼要，突出重点，公式、数据准确。

◆要求E-mail投搞，一律为Word文档(A4幅面，单倍行距，通栏，五号字体)，不受理复印稿或传真稿。

◆每篇文章请附150～200字中、英文摘要，4～6个中、英文关键词，作者所在单位的中、英文名称。

◆若条件允许，每篇文章请附中图分类号(分类方法请参考《中国图书馆分类法》第四版)。

◆图、表要有图题、表题，图中文字、符号、数字、图注需清楚，图、表中标注尽量用中文。

◆公式另行居中书写，大/小写、上/下标标注清楚。

◆为使您的稿件能够被及时处理，投稿时请务必提供每位作者的详细信息，包括邮编、联系地址、工作单位、电话等。

4.稿件受理

◆来稿收到后即以电子邮件方式给以回复，并分配稿件登记号，以便于查询。

◆投稿后若有变动(如撤稿，作者通讯地址、联系方式改变等)，请务必通知编辑部。

◆审稿周期为15个工作日。

◆刊物出版后，向作者赠送两本当期刊物。

赵海燕(1975-)，高级工程师，从事煤化工阀门的设计工作，haiyan_zhao5566@126.com。

TQ055.8+1

B

0254-6094(2017)01-0116-03