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摘要：文章介绍一种高温双向金属密封球阀，对此种球阀的结构组成以及特点进行介绍，并且对此种球阀的工作原理进行分析，并对此球阀的主要性能进行总结，以供参考。
关键词：高温双向金属密封球阀；结构特点；原理；性能
1引言
球阀由于具有较小的立体阻力以及便于快速进行开关且使用寿命长、可靠性高等特点而在化工、石油等行业中广泛应用。在化工行业中主要应用在输送的流体介质比较低且压力和黏性比较高的化工管道中，也比较适合对化工管道的密封性能要求比较高以及对阀体开合速度要求比较高的场合中。而在高温环境中目前应用比较先进的就是高温双向金属密封球阀，本文就针对此种球阀来对其结构特点、工作原理以及性能等方面进行分析和研究。
2高温双向金属密封球阀结构特点
球阀根据球体结构不同可以分为固定球阀以及浮动球阀两种，此种高温双向金属密封球阀属于固定球阀，其主要的组成结构有阀体、阀座、球体、阀杆、弹簧、阀盖、填料、支架以及电动执行机构等组成。如图2.1所示。另外，球阀按照不同的阀体结构主要分为1片式球阀、2片式球阀以及3片式球阀等。此种高温双向金属密封球阀属于2片式结构，其中所用的填料主要是柔性石墨，阀座密封结构是通过板簧加载的金属密封结构。在此结构中，在繁体中镶嵌有阀座，而且在阀座背后进行两个预压螺旋弹簧的设置。此弹簧将作用力作用在阀体以及阀座和隔环上，可以确保在高温环境下也可以进行灵活的启闭，其使用的介质工况类型比较多，且比较适合在高温环境下应用。此外，其球体和阀座还通过了特殊的硬化处理，密封面也具有良好的耐擦伤性能。
1-阀体；2-下阀杆；3-球体；4-阀座；5-支架；6-阀杆；7-电动执行机构；8-阀盖
图2.1 高温双向金属密封球阀结构图
3高温双向金属密封球阀工作原理
如图2.1所示，高温双向金属密封球阀结构中的4阀座与3球体进行接触时，由于阀座和隔环属于可移动的，此时阀座就会向阀体一侧进行滑移来对阀座与球体之间的摩擦力进行减小，而且对球体的启闭扭矩进行减小。在上述球体旋转完成之后，其中一个弹簧的作用力就会在隔环上进行施加并且通过隔环向阀座进行传递。而另一个弹簧作用力就会在阀座上进行施加，通过与上个作用力进行叠加来施加给阀座一个可以离开阀体的力，在此作用力的推动下就会使得阀座与球体进行接触。在此结构的球阀运行中，无论是流体从左侧还是右侧进入球阀都会在双预压螺旋弹簧的作用下而起到密封作用，也就是实现了双向金属密封的作用。此外，由于在4阀座与1阀体之间进行了柔性石墨的设置，如图3.1所示，其主要作用就是避免固体颗粒物进入预压旋转弹簧中而对其弹性以及球阀的密封性造成影响。此外还将金属件填料垫在阀座与隔环以及阀体与隔环之间的接触位置进行设置，起到对隔环进行紧固的作用。在上述柔性石墨填料以及密封圈的作用下，就可以确保此球阀可以在600℃甚至更高的温度下正常运行。而且为了确保阀杆动作时的密封性，还在下阀杆以及阀体之间以及阀盖与阀杆之间也进行O型圈的设置。
1-弹簧‘2-隔环；3-石墨环；4-密封圈
图3.1 阀座密封示意图
4高温双向金属密封球阀性能
本文所介绍的这种高温双向金属密封球阀比较适合在高温以及高压，还有腐蚀性比较强的介质和还有固体颗粒的介质输送管道中应用，而且还表现出具有良好的密封性以及较小的操作力矩等优点。具体地说，一是具有耐高温的性能。此种球阀可以在600℃以上的温度环境中进行长时间的稳定可靠运行，而且具有较强适应性，可以适合多种水、蒸汽、油品、醋酸、氧化性介质以及尿素等介质输送管道中应用，也就是在高温环境中大多数工况中都适用。二是具有耐高压的性能。此种球阀可以在高达25MPa的介质压力等级工况下进行长时间的稳定工作。三是具有耐腐蚀的性能。正如上文所述，可以适应醋酸等腐蚀性介质，此外还比较适合硫酸、盐酸、硝酸以及盐水等介质工况下运行。四是具有耐磨损的性能。比较适合在石油化工、矿山冶炼、造纸、煤化工、磨具磨料、多晶硅以及有机硅等行业的多种恶劣以及苛刻的工况中进行特殊介质的输送，满足这些特殊介质对于耐磨性的要求。五是具有耐冲蚀的性能。这主要是由于在此种球阀的球体密封面上进行镍基合金的喷涂，此种合金具有较高的耐高温以及耐蚀性，而且由于进行了Ni60或碳化钨的喷焊或喷涂，也大大提高了球体表面的硬度。六是具有双向密封的性能。正如全文所述可以实现正方两个方向的密封，实现了密封性能的提高，便于实现对阀门及逆行在线紧急抢修。七是具有自清洁的性能。八是具有耐火烧的性能。这主要是由于此种球阀的阀座采用的是具有较高防火性能的金属阀座，而且密封圈也采用的是高钛无硫柔性石墨组成的密封圈，具有较高的防火安全性能。
5结语
本文所介绍的这种高温双向金属密封球阀与传统的球阀相比，不仅可以在高温的环境中长时间稳定和可靠运行，而且具有较好的密封效果以及较小的开关摩擦力等优点，比较适合在城市给排水以及电站等温度比较高、环境比较恶劣但是要求严格切断等工况下使用。
参考文献
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[2]张建斌, 冯玉林, 杨玲玲, et al. 高温双向金属密封球阀[J]. 阀门, 2017.
论文作者:韩欣亨,李洪洁,魏富林,刘聪攀,谢沓宏
论文发表刊物:《防护工程》2018年第35期
论文发表时间:2019/4/4
标签：球阀论文; 高温论文; 双向论文; 阀体论文; 球体论文; 阀座论文; 金属论文; 《防护工程》2018年第35期论文;