1 球閥閥桿,球閥閥桿廠(chǎng)家低溫球閥閥桿填料密封性能

球閥的填料密封結(jié)構(gòu)（圖1）通常由帶凸臺(tái)的閥桿、彈簧墊圈、環(huán)形凸緣的閥體孔、填料、螺母及頂壓螺母等組成。當(dāng)旋緊螺母時(shí)，壓縮彈簧墊圈.并帶動(dòng)閥桿向上移動(dòng)。在閥桿凸臺(tái)與墊片及閥體孔環(huán)形凸緣的共同作用下，擠壓上下填料。此時(shí)填料壓縮， 軸向壓縮量為δ。

溫度下降時(shí)填料收縮，閥桿亦收縮。當(dāng)填料收縮超過(guò)填料回彈極限，填料與閥桿凸臺(tái)和閥體孔端面將失去壓緊力，端面密封失效。如果填料收縮后仍在回彈范圍，填料仍受壓縮，但δ減小，壓緊力也減小。當(dāng)單位壓緊力仍大于1~2倍管線(xiàn)介質(zhì)壓力，介質(zhì)就不會(huì)泄漏。控制填料低溫的單位壓緊力，是低溫密封的關(guān)鍵。填料低溫單位壓緊力（由于填料與接觸件已預(yù)壓緊，可認(rèn)為是應(yīng)力）計(jì)算式為

Δb1+Δb2=δ-btα′-b"tα" （1）

Nm=Nn

式中b--填料常溫自由厚度，mm

Δb1--填料低溫條件變量，mm

Δb2--閻桿低溫條件變量，mm

δ--常溫裝配時(shí)填料壓縮量，mm

α′--填料冷縮系數(shù)

α"--閥桿冷縮系數(shù)

t--溫度下降量，℃

 b"--填料壓縮后厚度，mm

 b"=b-δ

Nm--填料收縮及弛張后低溫時(shí)的軸向張力，MPa

 Nn--閥桿低溫時(shí)的軸向張力，MPa

 Em--填料低溫壓縮彈性系數(shù)

En--閥桿低溫壓縮彈性系數(shù)

Fm--填料低溫截面積，mm2

 Fn--閥桿低溫截面積，mm2

因α"很小，故b"tα可忽略。式（2）得

當(dāng)δ≥P~2P（介質(zhì)壓力）則可實(shí)現(xiàn)端面密封。聚四氟乙烯Em=400~450MPa，柔性石墨Em=150~2O0MPa，2Cr13的En=2.1×104MPa。

填料軸向壓縮后產(chǎn)生徑向彈性變形，由此產(chǎn)生的徑向力阻擋了管線(xiàn)介質(zhì)的泄漏壓力。管線(xiàn)介質(zhì)泄漏壓力從介質(zhì)源頭起.在閥桿軸向沿程一般呈拋物線(xiàn)或?qū)��?shù)曲線(xiàn)減弱。單一填料在閥桿上的軸向力，從壓緊作用點(diǎn)起亦呈指數(shù)規(guī)律減小，其橫向變形亦相應(yīng)減小。因此填料在閥桿軸向力作用點(diǎn)始，沿程任何一處的壓縮產(chǎn)生的單位徑向力，必須大于介質(zhì)措程任何一處的單位泄漏壓力（選取最大值），才能可靠控制閥桿軸向和閥體孔軸向表面泄漏。由于閥體孔和閥桿的軸向壓緊填料的力與介質(zhì)泄漏壓力為同方向，所以低溫時(shí)壓緊力處處大于泄漏壓力（曲線(xiàn)上對(duì)應(yīng)值）就可保證密封。如果曲線(xiàn)上壓緊應(yīng)力在某處小于該處泄漏單位壓力。則找出該處斷面進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算時(shí)，由于閥桿系金屬，直徑也相對(duì)較小，收縮系數(shù)也小，可認(rèn)為閥桿直徑尺寸不受溫度影響變化。因此只計(jì)算填料在溫度變化后彈性變形及產(chǎn)生的徑向應(yīng)力即可，對(duì)于單一填料

式中ε--低溫時(shí)填料軸向壓縮應(yīng)變量，mm

ε″--低溫時(shí)填辯徑向壓縮應(yīng)變量，

μ--填料在低溫工況時(shí)的波桑系數(shù)

σ--填料在低溫工況時(shí)的閥桿軸向應(yīng)力，MPa

σ1--填料在低溫工況時(shí)的閥桿徑向應(yīng)力，MPa

σ1≥P可實(shí)現(xiàn)徑向密封（未考慮摩擦系數(shù)的影響）。對(duì)于多種填辯間隔疊合排列，其密封效果和壽命有所提高，其徑向力可根據(jù)上述公式，對(duì)不同填料結(jié)構(gòu)乘以其修正系數(shù)后求出。

2 球閥閥桿,球閥閥桿廠(chǎng)家低溫球閥閥桿溫度波動(dòng)工況的填料密封結(jié)構(gòu)

在溫度波動(dòng)工況。填料使用柔性石墨與聚四氟乙烯重疊的密封結(jié)構(gòu)（圖2）。用聚四氟乙烯包覆柔性石墨（聚四氟乙烯較薄，柔性石墨較厚，仍可認(rèn)為是單一填料）。聚四氟乙烯具有優(yōu)良的不透氣性及不滲水性，強(qiáng)度較大。缺點(diǎn)是收縮系數(shù)大，回彈性差。柔性石墨的優(yōu)點(diǎn)是收縮系數(shù)小. 回彈性好。缺點(diǎn)是強(qiáng)度差，有微孔。

復(fù)合填料可以克服其單一填料存在的不足。在溫度下降時(shí)，柔性石墨收縮很小， 壓縮后，軸向和徑向回彈性很大，可以保證在軸向壓縮后仍有很大的軸向及徑向回彈力，對(duì)泄漏介質(zhì)可具有很大比壓，達(dá)到可靠密封。柔性石墨由于強(qiáng)度小，同時(shí)由于它有微孔隙，長(zhǎng)時(shí)間密封后有微泄漏。在外層包覆聚四氟乙烯，其強(qiáng)度太，可承受較大壓力，同時(shí)具有不透氣和不滲水特點(diǎn)，它們的疊合密封，可以長(zhǎng)時(shí)間使液體和氣體不泄漏。這種結(jié)構(gòu)可提高填料在深冷、高溫及常溫工況下的密封性。

為防止溫度上下波動(dòng)造成柔性石墨等軟填料擠入閥桿孔中，在閥桿孔與填料間裝有內(nèi)弧形擋圈，半包住填料，使填料不能擠入閥體孔內(nèi)，同時(shí)也減小了填料與閥桿的摩擦表面積。為保證溫度波動(dòng)中填料密封，還必需使用脹縮系數(shù)較小的閥桿金屆材料和注意閥桿表面粗糙度，防止溫度波動(dòng)中密封副的磨損和破壞。還要注意螺母的自鎖性，才可長(zhǎng)期頂緊彈簧墊圈，壓緊填料。

在填料回彈范圍，盡量使用大壓縮量。這樣在溫度下降和應(yīng)力松弛等條件下，填料收縮時(shí)仍對(duì)填料有足夠的壓緊力，密封更可靠。為了減小溫度下降的收縮量和溫度上升可能對(duì)填料的破壞，選擇15~20℃條件裝配較好。此外常規(guī)的內(nèi)外端面雙重密封結(jié)構(gòu)對(duì)溫度波動(dòng)中密封有積極效果。內(nèi)端填料若不能保證軸徑向密封，閥桿孔外端填料應(yīng)起輔助密封作用。另外，使用多類(lèi)不同填料疊合并間隔排列，是利用凹凸環(huán)形間隔排列的原理，使液體和氣體在閥桿軸向泄漏的介質(zhì)經(jīng)凹凸環(huán)槽間多次膨脹，從而多次減壓達(dá)到更可靠的密封。由于各種不同填料波桑系數(shù)不同，填料對(duì)閥桿的側(cè)壓力正如凹凸環(huán)槽一樣有太有小，使液體和氣體沿軸向在壓力小時(shí)膨脹和減壓，多次循環(huán)，達(dá)到可靠密封。

3 球閥閥桿,球閥閥桿廠(chǎng)家低溫球閥閥桿測(cè)試

試驗(yàn)樣品采用外徑Φ16mm，內(nèi)徑Φ10mm，總厚度9mm（聚四氟乙烯厚lmm，柔性石墨厚δmm），閥桿Φ10mm（材料為2Cr13），粗糙度Ra0.2μm，裝配溫度18℃ 。氣體試驗(yàn)壓力0.6MPa，試驗(yàn)溫度-50℃，在閥門(mén)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定開(kāi)關(guān)15000次后，進(jìn)行泄漏測(cè)試（閥桿連接在小電機(jī)軸上，模擬開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)速4cm/s），按SH3064-94規(guī)定的最長(zhǎng)保壓時(shí)間，保壓>4min，預(yù)緊壓力2MPa。測(cè)試結(jié)果如表1。

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