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1、双重密封截止阀的研制和试验6 进步讨论实，作中。可利用本试验技术数据设晴密封泄漏量满足要求这样无论水甩高低，付密封泄漏咕和作擦力矩等性能影响不火，达到 1 应用平衡式密封时，锡青铜环密封摩擦功率为 100 50 评，随，龙环密封摩擦功率为 250450，讨于掘进机大臂主轴直径为 160，按此原理设计的，尼龙平衡式环密封摩擦功率为 550730，长时间工作时可设计成小泄漏量密封。设计高压回转密封时，密封副硬环可选用碳化钨陶瓷高镇铸铁等材料，软环可选用石墨等材料。为保证密封的寿命，减少摩擦损耗，应采用耐磨性和自润滑 4 较好的村质，必要，采用汕脂润滑李晓红联系人，400044 重庆市重庆大学校办双
2、重密封截止阀的研制和试验机械部通用机械研究所刘汇源刘扬郑庆伦黄少谷南昌有色冶金设计院李俊安徽化工设计院高彪阀，已获国家专利。本文阐述了双重密封结构的特点填料密封材料的选用和组合方式以及金属密封面堆焊材料的选用截止阀作为种通用阀门，在蒸汽系统油料系统生活用水系统压缩空气系统等中温中压系统得到人量应用，但是。现在使叫的截止阀由于填料选用装填方式不合理等原因，普遍存在着外漏现象，同时由于密封面堆焊材料选用不尽合理，也存在着内漏现象。为了解决中温中压截止阀内漏外漏 6 者经过儿的试骀研宄开发 1 双又密封截止阀，双重密封截止阀的密封性能比传统结构截止阀有显著提高。双重密封结构已获得国家专 2 双重密封
3、结构的研究截止阀密封面材料配对常用的有两种金属对金属密封简称金属密封和金属对非金属软材料密封简称软密封。金属密封截止密封纟构，密封原理 3.从 3 可以看出，密封面的微观结构中存在着许多各式各样的凸峰和凹沟，为了使截止阀关闭时密封不漏，必须提密封面的加工精度和粗糙度等级，并且对密封面施加很大的关闭力。由于对密封面施加了很大的力，密封面上必然存在着很大局部接触应力，对于采用具有粘着倾向的金属作为阀瓣阀座密封面材料的截止阀，开启和关闭的瞬间，不可避免地存在擦伤现象，这是这类截止阀寿命较短的主要原因之。另外，对于金属密封截止阀，即使提高加工精度，要做到零泄漏也不是件容易的事。yl 晒阁，软密封截止阀
4、密封结构 2 软材料密封圈嵌入阀瓣或用压圈固定在阀瓣上。由于密封截止阀很容易实现严密密封，保证泄漏量为零，且在加工中可以降低对密封面加工精度的要求，因此对于密封要求格的液化气截止阀和其它气体质截止谓，这种软密封结构得到广泛砬用，但是软密封截止阀的软密封而承上能力差，由于手动操作的叔止阀关闭力难以限定。当阀瓣密封面同体密封面接触已能保证密封时，关闭动作仍不能停止，因而容易使软材料出现永久性变形，尤其是当阀门长期处于关闭时于软密封面民期受到过载压力的作用而使其出现永久变形，旦开启后再关闭就容易失效；针对软密封截止阀密封密们密封面承压能力差，金属密封截止阀密封面承压能力强，但可能会出现擦伤，且为使金
5、属密封截止阀做到零泄漏，必然捉政止阀加工精度级的特点。笔者捉出截止阀双重内密封概念，即把金属密封软密封各自封，软密封为副密封的截止阀新型密封结构。在分析研究双重内密封结构的过程中设计了 34 两种方案，并对各方案进行了研宄。组成阀体密封面金属密封为主密封。软密封为副密封，当金属密封面有少量泄漏时，完全可由软密封面保证密封。此双重密封结构，阀瓣首先同软密封圈接触，由于关闭瞬间高速流动的介质可能破坏软密封圈，因此该方案不甚理想。方案喂闯扣厂为关闭状态，开启状态。此结构密封件由阀瓣软材料密封环阀体金属密封面组成密封环通过压环固定在阀体上，双重密封结构中金属密封为轴向卞密封。软密封为径向副密封，当金属
6、密封面出现泄漏时，泄漏向密封结构可彻底避免轴向软密封圈易被压坏的缺陷，同时该结构加工简单，同普通截止阀相比，成木+会增加多少。报据对两种方案的分析对比。确记方案双重内密封结构为所选取结构，根据这种双重密封结构原理设计制造了公称压力为 2.测3，公称通径为 5，1 的双重密封截止阀样机，并对样机进静寿命考核，以验证此结构的合理性。静压寿命试验进 10000 次。样机性能完好无泄漏。 ，试验结果种新的内密封结构在截止阀上得到应用。3 填料密封材料选用及组合方式的研究目前国内截止阀产品多采用单的柔性石墨环填料。柔性石墨环填料是用柔性石墨板材剪成条缠绕在与阀杆直径相同的棒上模压制成的，制作工艺简单，价
7、格便宜。但单柔性石墨环填料在应用中存在些问，主要现在使用寿命短，操作不到千次就出现泄漏。造成上述问的主要原因 1 方案333 为关闭状态。3 为开启状态软密封圈为弹性结构。内衬弹黄；关闭时，阀瓣向下运动，首先接触软密封圈使之变形，然后接触到金屈密封面。通过阀杆向下施加的力主是由于柔性石墨环填料在同阀杆的接触过程中石艰颗粒向阀杆转移并沉积在杆面方面阀杆中把部分沉积在其面的石墨带出填料函，造成填试验还足现场使用结采都证明了这点为解决柔性石墨环填料在使用中存在的问，合仲进行了试验研宄，试验压力为 2.，1 填料函装填 5 层填料，上下各层装填柔性石墨编织填料，间层装填柔性石墨环填料。试验结果衣明。这
8、种填料组合方式比较理想，同杆接触的梁性石墨编织填料不仅没有石墨转移，而且对柔性石墨环填料转移到阀杆上的石墨有擦拭作用，避免了填料压夺命考核壤料处七泄漏。4 金属密封面堆焊材料选用研究在蒸汽系统生活用水系统，压缩空气系统使用中大玷采用铸钢截止阀。其密封面长期处尸介质之中，受到介质的冲刷和腐蚀；同时，为保证截止阀密封，在密封面间必然施加定的密封压力，由于密封比压的作用，截止阀阀瓣阀座之间存在着摩，磨损，1 柯此，为保证截止，勺密封，防止内漏，必然对密封面的材料及形成方式加以考虑。内内 4 前截止密封而形成方式主要，6 种 1 直接在截止阀阀体阀瓣上加工而成此种方式主要用于铜截止阀不锈钢截止阀及用于
9、油品介质圈用机械连接方法或螺纹连接方法或压合方法或焊接方法分别安装固定在截止阀阀体上和阀瓣上 3 截止阀阀体瓣上分别堆焊不锈钢并加工成密封面；4 截止阀基体金属采用热处理渗氮方法形成密封面，此种方法主要用于基体材料为特种合金的截止阀；5 采用热喷涂方法在基体金属面喷涂层适当材料，经加工形成密封面；6 采用冷涂方法在基体金属面涂上层适当材料，经加形成密封面，此方法适用于压力温度不，有耐腐蚀要求的截止，目前碳钢截止阀密封面主要采用在阀体阀瓣上堆焊不镑钢并加。的方法。阳内温中压碳钢截止阀密封面采用的堆焊材料主要有 13 型铬猛型和钴基硬质合金焊条。13 型焊条堆焊层可通过热处理使硬度大于 35 从而
10、提尚了密封面的抗压伤能力，但是，13 型堆焊层合金组织结构简单，不能形成致密力差。虽然通过热处理方式可以调整阀体阀瓣密封面硬度使之形成硬度差，但即使密封副具有最佳的硬度差，密封副的抗擦伤能力也不是很理想。同时，13 型堆焊材料抗裂性不好，在堆焊时易出现裂纹，使用 13 型焊材料焊前要预热。焊后要进厅硬度差调整的热处理。这增加了截止阀制造的工艺成木，钴基合金堆焊焊条是种理想的堆焊材料，抗腐蚀性抗压伤能力，抗冲蚀气蚀能力，抗擦伤能力都较好，常用来堆焊使用条件恶劣抗磨损抗腐蚀边求 1.；1 的截止密封面。钻基硬质合工堆焊焊条堆焊密封面的截止阀静压寿命般都在 6000 次以上。但钴基硬质合金堆焊材料堆
11、焊工艺复杂，价格较货足 013 型焊条价格 18 倍。从制造成本考虑，对厂中温压截止选用钴基介金堆焊焊条也+是较选择，80 年代中期以，针对 13 型焊条堆焊加工成的密封面抗擦伤能力不强的缺陷，国内有关单位陆线研制成功了幻格氮型堆焊焊条刃号铬锰矩堆焊焊条。1 合金。具 1 优良的抗水蒸汽油等弱腐蚀性介质的腐蚀，采用这种焊条堆焊截止阀阀体阀，密封面具有相当好的抗擦伤性能，抗擦伤性能优于具有最佳硬度差裂性能好，堆焊时不需实施预热保温和缓冷等工艺措施，同时由于阀体阀瓣堆焊采用同种焊条，且不需采用复杂的热处理工艺调整阀体阀瓣密封面的硬度差，这对组织生产极为方便，降低了生产成本。笔者采用 85 号焊条堆
12、焊阀体阀瓣，制造了公称十广如山公称迪径随的双敢密，截止阀，并对双重密封截止阀进行 10000 次静压寿命试验，试验后对截止阀进行解体观蔡阀体阀瓣密封血没吖叫擦伤拟迹，137 号焊条是 85 号焊条的改进型，其堆焊合金属系合金，同 85 号焊条堆焊合金相比，137 号焊条堆焊合金在抗裂性可切削性和抗腐蚀性上稍差些，且价格也贵些约为 85号焊条价格 1.5 倍，但抗擦伤性能和抗气蚀性能方面有明显提高，适用于中温高中压堆止阀的堆焊。综上所述，对于中温中压碳钢截止，从综合性能堆焊工艺加工工艺成本等方面考虑，密封面堆焊材料选用 85 号焊条比较合适。造成密封失效。以后又在镶装环外侧进行了改进，增加了 4
13、5倒角，以防止物料夹挤在中间 3，但使用效果仍不理想，主要是镶装环外周金属件与物料磨损严重，十几个小时几乎就将磨没金属环而露出被镶环，可镶环方案并不可取。经过几次反复试验，最后确定用整体 30 环对磨来作为动静环 1 的摩擦副材料组合，并在压环的外周圈用聚氨脂环粘接在起，以克服物料对它的磨损和冲刷详 4.改进后的动静环乙的摩擦副材料，经现场工业运转试验，己达到国外同类产品的性能水平和规定的技术指标。4 结束语砂磨机用机械密封的研制成功，具有重大现实意义首先结束了用户长期以来依靠进口机械密封维持生产的局面，实现了备件国产化，可节省大量外汇；其次在机械密封行业中，对超硬物件工况下，密封材料的选择及
14、辅助系统的配合使用都积累了定经验。解决了在建材行业砂磨机上采用机械密封这难，今后若进步改进将具有定的推密封的研制，获国家科技进步奖，并获省机械局市机电局科技成果等奖。通讯地址 0021 辽宁沈阳市铁西区应昌街 7 号沈阳水泵厂机械密封分厂。项目 1 准值测试值试验压力，壳体持续时间 8 试验结果无可渗漏及结构损伤无可渗漏及结构损伤上密封试验压力肘，试验持续时间 8 结果无可渗漏液体试验压力，封试验持续时间 8 泄漏率滴山1 气体密试验压力 3 封试验持续时间 8 泄漏率气泡静压寿命试验根据轴向为金属密封，径向为软填料密封的双重密封原理，按照0812351989 钢制截止阀与升降式止回阀标准设计制造了户 2.5，50双重密封截止阀样机，并对双重密封截止阀样机进行了壳体试验液体密封试验气体密封试验静压寿命试验，试验结果如 1.从样机性能测试结果可以看出，双重密封截止阀密封性能可靠，静压寿命长，远优于普通结构截止阀。23，31 安徽合肥市机械部通用机械研宄所阀门室。
