球阀密封的改进

　　一、球阀密封的现状与分析

　　铸石球阀是在灰渣管路中比较理想的启闭装置，其上密封好坏直接影响阀门的质量和使用寿命。过去采用O形橡胶密封结构形式，即在轴上加工出的环形槽内放入O形密封圈，然后将其装配进套类零件上加工出的孔内，形成轴与孔的密封，这种结构的密封性能取决于设计时的过盈量，即O形密封圈的压缩量和孔、轴零件的加工精度。过盈量太小，密封性能差，过盈量太大，装配时容易挤坏O形密封圈，使密封失效。

　　该密封结构简单，装配容易。但若轴、孔的加工精度不高或难以提高加工精度时，除基本的密封性能难以保证或难以进一步提高精度时，其主要的缺点在于密封材料，这种密封结构在气缸、液缸中还是很适用的，在灰渣水中所使用铸石球阀上密封就很难保证其密封性能了。原因在于球阀的开关属于部分回转型的，经常需90°开关。由于阀杆与阀体之间为动配合，有一定间隙，阀门在开关时介质作用在球体上的巨大推力，必然使阀杆产生一定倾斜，阀杆的力偏向的一边，那一边就磨损严重，而且灰渣水中含有大量悬浮物冲蚀着密封圈。引起阀杆部位O形密封圈寿命周期短，泄露现象经常发生，对现场环境也造成一定影响，因此决定对密封结构形式及材料进行改进，改进后的主要出发点是使其在轴、孔的装配中，能通过压缩量进行调整，不用大幅度地提高轴、孔的加工精度就能保证有效地密封。

　　二、球阀结构改进和磨具设计

　　1、X形密封圈结构

　　X形密封圈四周都有密封面，在密封环里外面均有润滑槽，这种结构优于O形密封圈，安装精度低，使用可靠性好，无需维修，价格低，还可以通过垫片进行压缩量调整，现已被广泛用于各压力等级铸石阀门的密封当中，可以有效防止泄露现象的发生，极大地延长了阀门的使用寿命，提高了阀门的可靠性。

　　2、X形密封圈材料

　　X形密封材料采用聚氨酯(CPU)材料的，可以有效解决传统O形密封圈中所存在的问题。浇注型聚氨酯是现在国际上比较通过的一种密封材料，其弹性模量大，物理力学性能好，能承受较大的冲击载荷，且聚氨酯目前已经基本解决了抗水解问题，耐温等级也在不断地提高，大大扩展了聚氨酯的应用领域。用浇注型聚氨酯生产X形密封圈，工艺简单，制造成本低。其耐压等级可达60MPa甚至更高，保压效果也相当不错，基本可达零泄露。

　　3、球阀密封原理

　　其工作原理：当拧紧螺栓时，填料压盖向下运动压紧调整垫片，通过V形填料垫的挤压，使X形密封圈里唇、外唇同时贴紧轴和孔的密封面，保证可靠性的密封，其主要密封性能取决于装配时拧紧螺栓的压紧力，而与轴、孔尺寸精度无太大关系。

　　4、磨具设计

　　保证产品使用要求，符合设计要求;

　　脱模、清模容易，操作方便;

　　制造成本低;

　　磨具材料适用45钢;

　　收缩率按1.5%~1.7%设计;

　　10°斜度定位没有飞边，制品精度得到保证，成品率高;

　　磨具由上模、里模、外模组成。

　　5、填料腔尺寸

　　填料腔根据球阀压力和口径大小决定调料数量，宽度由轴的大小决定。压力0.6~2.5MPa、DN250mm以下防止一个X形密封圈;2.5~10MPa、DN300以上的放置两个X密封圈。填料腔尺寸深度由调料垫、压力传递环、X形密封圈高度决定的。

　　6、压力传递环

　　压力传递环是在高压和大口径时设置的，它被安装在两组X形密封圈之间，其主要作用是传递上面压力，改变X形密封圈受力状态，使X形密封圈受力并径向变形，达到密封性能。

　　7、X形密封圈的有限元分析

　　X形密封圈是一种唇形密封圈，是与压环(填料压盖)和支承环(填料垫)组合使用，它能够有效阻止介质泄露。

　　8、X形密封圈受力分析

　　X形密封圈受力是通过压环(填料压盖)压力传递给X形密封圈的，密封圈底部有支承环(填料垫)三点加力的方式进行的，轴与阀门孔的密封面受力均匀，可以得到较理想的密封效果。

　　三、关于球阀密封的总结

　　通过改进，阀门结构更合理，密封更可靠，节省原材料，降低了成本，又提高了使用寿命，改型快，投资少，满足了用户的需要。