全焊接球阀阀座密封结构优化设计研究

任飞 张鹏 杨雄飞 杨勇

摘要：全焊接球阀对密封性具有严格要求，需要做好球阀优化工作，使其具有良好的功能性。基于此，本文将从双活塞密封、自动泄压、密封圈、紧急密封装置、阀杆密封、过渡袖管、加长阀杆七个方面对焊接球阀阀座密封结构优化设计进行分析，对球阀阀座密封性能进行完善，防止阀体泄漏现象发生。

关键词：全焊接球阀;密封结构;密封圈;过渡袖管

引言：全焊接球阀是重要阀门控制装置，一旦密封特定较差，将会引发严重的泄漏问题，不仅会影响生产的安全性，还会对环境造成污染，因而做好球阀阀座密封优化工作较为重要。球阀具有较为复杂的结构，需要全面地对其进行优化，提高球阀整体结构的完善性，进而增强球阀阀座的密封效果。

1全焊接球阀阀座密封结构概述

全焊接球阀由球体、阀杆、阀座等结构组成，阀体需要采用密封结构，使其具有良好的密封性能。球阀构件采用镀锌处理，增强球阀的抗腐蚀特性，可以营造出良好的抗腐蚀环境，延长球阀的使用寿命。球阀常采用双活塞阀座结构进行设计，并且在阀座中安装弹簧以增强活塞的推动效果，使活塞能够更好地应对压力环境，降低压力对球阀密封性能的影响。双活塞形成了球阀阀座的左右体结构，与阀座进行连接，能够形成良好的密封条件，同时通过密封圈、阀杆等结构增强球阀的密封效果，使球阀阀座密封结果更加的完善。在球阀优化设计过程中，需要注重结构方面的设计，使球阀各结构之间能够稳定地工作，使球阀具有较强的防漏特性。同时，需要对球阀采取紧急防漏措施，降低泄漏现象对球阀的影响，使球阀泄漏能够得到紧急切断。另外，需要保证全焊接球阀的强度，能够迅速地实现断流控制，使球阀工作性能及密封特性得到保证。

2全焊接球阀阀座密封结构优化设计

2.1双活塞密封

双活塞密封是重要的结构优化措施，能够降低流体介质的影响，保障球阀内部的压差恒定，提高球阀压力控制的稳定性。双活塞便于对压力进行控制，且不会受到流体流向的影响。在阀座的作用下，活塞内部可以形成密封面，使压力能够在活塞内部流通，保障压力控制的均衡性，进而提高球阀阀座的密封效果。在球阀工作过程中，存在阀体异常超压现象，一般压力超出球阀承受范围，将会对球阀密封性能造成影响，甚至会影响到球阀使用的安全性。为此，需要采用泄放阀进行处理，将球阀压力控制正常压力的1.1-1.33倍以内，使球阀具有良好的泄压能力[1]。

2.2自动泄压

在泄压控制过程中，需要采用自动泄压设计，能够根据球阀内部压力控制泄压阀的通断，进而对球阀内部压力进行调节。若球阀内部流体存在一定的温度，将会有汽化现象发生，导致阀体内部的压力过高，将会对双活塞结构的运行造成影响。为此，做好球阀的自动泄压工作较为重要，泄放阀由弹簧进行控制，构建弹力与阀内压力的对应关系。当阀内压力超出正常值后，泄放阀将会克服弹簧的作用力而发生变化，使泄放阀处于疏通状态，形成一定的开度，将阀内气体释放到阀外，进而降低压力对球阀的影响。

2.3密封圈

密封圈是保证阀门密封效果的重要部件，在优化设计时需要注意以下几点：第一，需要合理选择密封圈材料，一般采用橡胶、PEEK等非金属材料进行设计，既可以提高圈体的抗腐蚀能力，又能够赋予其较强的弹性，与接触面形成良好的密封效果。第二，需要将密封圈固定在槽内，防止流体导致密封圈脱离槽体，导致流体出现泄漏现象，引起球阀密封效果下降。第三，需要充分发挥密封圈对阀座的保护作用，可以起到一定的缓冲作用，防止阀座受到损伤，延长阀座的使用寿命，使密封圈具有良好的装配条件。

2.4紧急密封装置

为了避免球阀泄漏现象发生，需要为球阀设计紧急密封装置，使球阀能够得到及时的密封。注脂阀是实现球阀密封的重要结构，一旦球阀出现泄漏，注脂阀将会向阀内注入密封脂，对球阀实施紧急密封。在密封前需要注入清洗剂使阀内处于清洁状态，使密封脂与阀体内表面能够充分接触，保障密封脂能够正常工作。球阀工作过程中，将会逐渐发生损伤，流体介质会从阀座密封圈或阀杆处发生泄漏。为此，紧急密封装置需要具有良好的灵敏度，当球阀发生泄漏后能够立即工作，为阀门的维修和更换争取时间。

2.5阀杆密封

阀杆是实现球阀密封的重要结构，不仅需要能够稳定运作，还需要具有防火功能，避免由于火灾而引起球阀泄漏现象。在阀杆密封圈方面，采用柔性石墨密封材料，具有良好的防火作用，能够有效降低火灾的影响。在阀杆形状设计方面，采用下端大、上端小的结构，并且下端与阀座相连，可以提高阀杆的稳定性，使阀杆呈现倒密封结构，能够稳定地实现支撑作用，同时起到良好的密封效果。而且，采用這种设计方式可以避免阀杆飞出，降低压力对阀杆的影响，提高阀杆工作的有效性[2]。

2.6过渡袖管

袖管是实现球阀连接过渡的有效方法，可以解决焊接端的连接问题，实现良好的球阀全焊接效果。由于球阀材料存在较大的差异性，将会导致球阀材料不能之间焊接，这时便需要采取过渡焊接的方式，将袖管应用到球阀焊接过渡中，使球阀能够顺利地完成连接，使球阀能够更好地按照设计进行实现。过渡袖管的长度、尺寸等需要符合规范要求，并且按照产品要求进行设计，保障过渡袖管安装的合理性。

2.7加长阀杆

对于安装较为困难的位置，可以采用加长阀杆的方式，如排污、放空等，使球阀阀座设计具有完整的结构，使球阀能够更好地执行密封性能。阀杆尺寸设计主要由现场状况决定，使执行器与管道能够顺利地完成连接，使球阀更加地易于进行控制，使其具有良好的密封稳定性，使阀杆得到有效地延长。

结论：综上所述，为了避免球阀出现泄漏现象，需要对球阀阀座结构进行优化，使球阀具有良好的密封性能，提高球阀结构设计的合理性。球阀泄漏的影响较为严重，可以采用双活塞设计增强阀门运行的可靠性，同时保障阀门能够自动进行泄压，降低压力对阀门的影响，导致阀门的密封效果下降。另外，需要充分利用阀杆的作用，使球阀能够得到有效的承接，提高阀体工作的稳定性。

参考文献：

[1]魏红，刘民，徐东升.管道用全焊接球阀设计的模拟计算与分析[J].机械研究与应用，2020，33（04）：38-43+46.

[2]黄志慧，陈刚.全焊接球阀阀座密封结构优化设计[J].阀门，2020（05）：14-16.