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一、之前介紹JIS日標(biāo)不銹鋼截止閥標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)在介紹壓力自密封雙偏心半球閥結(jié)構(gòu)改進(jìn)前言
雙偏心半球閥具有關(guān)閉輕巧，密封性能好，能切除閥面結(jié)垢物的障礙，耐磨損、耐高溫、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)，廣泛適用于石化裝置、冶金、化工及灰渣輸送等部門。目前的結(jié)構(gòu)是閥座與閥體采用螺栓固定連接，調(diào)整范圍小，只適用于中小口徑、中低壓力工況，口徑大于DN350、壓力較高時(shí)，不能保證正向有效密封，使用受限。經(jīng)過對密封結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，提高了閥門輸送兩相流介質(zhì)的能力，適應(yīng)了工況要求。

二、上海申弘閥門有限公司主營閥門有：截止閥,電動(dòng)截止閥壓力自密封雙偏心半球閥結(jié)構(gòu)改進(jìn)過程分析
傳統(tǒng)的偏心半球閥主要零件為閥體、閥座、閥芯、閥座調(diào)整墊片以及閥軸等，裝配如圖1所示。閥門的操作力主要有螺栓的預(yù)緊力和密封副的密封力，采用強(qiáng)制密封原理，強(qiáng)制密封結(jié)構(gòu)如圖2所示。 一、偏心半球閥構(gòu)造和材質(zhì)要求

1、偏心半球閥的設(shè)計(jì)、制造應(yīng)符合GB/EN/ISO標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，或同等標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

2、*偏心半球閥結(jié)構(gòu)型式

偏心半球閥采用上裝式雙密封偏心半球閥結(jié)構(gòu)。偏心半球閥應(yīng)采用偏心設(shè)計(jì)，保證閥門在開啟或關(guān)閉過程中，閥座和球冠沒有相互磨擦，以延長閥門使用壽命。

偏心曲軸旋轉(zhuǎn)中心與閥體中心必須有一定的偏心距。偏心半球閥采用地下閥門井安裝，井下操作方式，手輪側(cè)向，傳動(dòng)裝置穩(wěn)定可靠，根據(jù)安裝高度設(shè)置支撐點(diǎn)。

3、*偏心半球閥密封型式

偏心半球閥采用金屬和非金屬兩道密封，且要求具有自密封性。非金屬密封采用耐磨、耐寒橡膠，閥座應(yīng)有導(dǎo)流作用。密封試驗(yàn)按國家標(biāo)準(zhǔn)GB13927-1992執(zhí)行。

偏心半球閥不允許有外漏，上、下軸端應(yīng)采用至少2道O形密封圈密封

4、*閥體連接型式及長度要求

偏心半球閥的端頭應(yīng)設(shè)法蘭，法蘭連接尺寸執(zhí)行整體鑄鐵管法蘭GB/T17241.6-1998標(biāo)準(zhǔn)，工作壓力PN1.0MPa。

5、閥體、球體、閥蓋、壓圈及傳動(dòng)裝置殼體

閥體、球體、閥蓋、壓圈及傳動(dòng)裝置殼體為球墨鑄鐵，結(jié)構(gòu)采用單偏心，材質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)按GBQT450-10標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

6、球冠、閥軸及軸套

閥軸zui小軸徑按GB/AWWA/EN規(guī)定，同時(shí)應(yīng)滿足工程需要，投標(biāo)人應(yīng)根據(jù)工程具體情況，來進(jìn)行設(shè)計(jì)閥軸直徑，保證其使用。

球冠、閥軸及軸套為不銹鋼。閥軸與驅(qū)動(dòng)裝置之間采用鍵連接。擠壓或摩擦的連接不能接受。

*閥軸應(yīng)為干軸設(shè)計(jì)，即閥軸*被O形圈（兩端各有兩道O形圈）和軸承包覆，確保軸承和閥桿間隙不產(chǎn)生任何腐蝕，保證長期可靠操作，免維護(hù)。

閥門軸端與驅(qū)動(dòng)器的連接執(zhí)行GB/T12223-1989標(biāo)準(zhǔn)。

7、內(nèi)、外閥座

*內(nèi)、外閥座材料采用不銹鋼，不銹鋼為3Cr13（淬火）標(biāo)準(zhǔn)或更高標(biāo)準(zhǔn)。

*所有與介質(zhì)接觸用做緊固件應(yīng)采用不銹鋼制成。不銹鋼符合A2-70標(biāo)準(zhǔn)或更高標(biāo)準(zhǔn)。

8、偏心半球閥安裝型式

偏心半球閥采用立式安裝。閥體上應(yīng)鑄有吊裝環(huán)，以便于偏心半球閥整體吊裝。

9、*環(huán)氧內(nèi)襯及外涂防腐

A、符合中華人民共和國國家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)GB/T17219，除非有其他具體說明。

B、*偏心半球閥內(nèi)腔和偏心軸防腐應(yīng)采用中高溫和靜電處理工藝的環(huán)氧樹脂噴涂（即噴塑處理），涂層厚度應(yīng)大于250μm，并通過了國家省、部級以上有資質(zhì)單位認(rèn)證，并需要提供認(rèn)證書。

C、*偏心半球閥外表涂裝：閥體外表面采用中高溫和靜電處理工藝的環(huán)氧樹脂噴涂（即噴塑處理），靜電噴涂環(huán)氧樹脂，厚度不小于250μm。

設(shè)備安裝后，對其漆層表面造成的損壞，應(yīng)當(dāng)以投標(biāo)人代表認(rèn)可的方式進(jìn)行修復(fù)。修復(fù)用涂料的顏色應(yīng)與原涂色相同。

10、閥門有效啟閉次數(shù)不少于50000次。

11、偏心半球閥附件

（1）編碼牌

設(shè)備的銘牌應(yīng)為印壓式，刻在1mm厚的不銹鋼板上，其尺寸zui小為120mm×60mm，并將其固定在設(shè)備易于看見的位置，每個(gè)銘牌上刻有閥門的編號，該編號應(yīng)同本技術(shù)規(guī)范閥門表編號一致，此牌用一固定環(huán)附在操作臺上，保證該環(huán)不移動(dòng)。具體閥門標(biāo)志按《通用閥門標(biāo)志》ISO5209或GB12220標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

（2）中標(biāo)人應(yīng)在合同簽訂前，將滿足技術(shù)規(guī)范所要求的閥門結(jié)構(gòu)尺寸圖﹑閥門要求zui大扭矩及閥門重量等主要數(shù)據(jù)﹑主要設(shè)備清單提交給招標(biāo)人審查確認(rèn)。

12、閥門設(shè)備的可靠性和耐久性

（1）閥門的操作機(jī)構(gòu)應(yīng)有足夠的力矩和剛度，保證閥在開啟和關(guān)閉時(shí)的穩(wěn)定性，并能在不平衡水壓下啟閉。

（2）*密封無泄漏。

（3）運(yùn)行大修間隔時(shí)間不少于30000小時(shí)。

（4）閥體、閥軸、減速箱等主要部件使用壽命不少于30年1）偏心半球閥由閥體、偏心軸、閥蓋、球冠、軸套、閥座等主要部件組成，通過偏心軸旋轉(zhuǎn)90°來實(shí)現(xiàn)閥門的啟閉，起到截?cái)嘟橘|(zhì)的作用。

（2）與管道的聯(lián)接形式為法蘭聯(lián)接，法蘭連接尺寸、結(jié)構(gòu)長度應(yīng)符合滿足標(biāo)書要求。

（3）偏心半球閥保證了閥門在開啟或關(guān)閉過程中，閥座和球冠沒有相互摩擦，偏心半球閥采用偏心曲軸，使得球冠中心線與閥門流道中心線偏離一個(gè)偏心距。在閥門開啟時(shí)，曲軸轉(zhuǎn)過一個(gè)很小的角度，球就會(huì)離開閥座，球和閥座不再接觸；反之，在閥門關(guān)閉過程中，只有在關(guān)閉瞬間，球才和閥座接觸。

（4）偏心半球閥采用上裝式結(jié)構(gòu)，在維修過程中，不需從管線中拆卸下來，只需卸下閥蓋上的螺栓，取下閥蓋，從而可以取出偏心軸，這樣保證了閥門能夠在線維修。

（5）偏心半球閥在開啟時(shí)應(yīng)保證流道*暢通，在運(yùn)行時(shí)水頭損失小。球體采用半圓形通道，具有良好的流通性能和線性調(diào)節(jié)性能，且雜質(zhì)不會(huì)沉積在閥體中腔內(nèi)。

（6）偏心半球閥應(yīng)有足夠的強(qiáng)度，偏心曲軸采用固定球結(jié)構(gòu)，在高流速下無任何振動(dòng)，殼體試驗(yàn)按國家標(biāo)準(zhǔn)GB13927-1992執(zhí)行。

（7）偏心半球閥不允許有外漏，上、下軸端應(yīng)采用至少2道O形密封圈密封。

（8）偏心半球閥具有切削功能，在關(guān)閉時(shí)能將介質(zhì)中雜物（樹枝、紡織袋等）切斷，保證閥門正常啟閉。

（9）偏心半球閥表面處理：先拋丸，再進(jìn)行酸、堿磷化處理，待干后立即刷涂防銹漆，再噴涂環(huán)氧樹脂面漆，按國家標(biāo)準(zhǔn)：《JB/T106-2004閥門的標(biāo)志和涂漆》執(zhí)行。

（10）偏心半球閥鑄件采用*機(jī)械造型、樹脂砂鑄造工藝鑄造，應(yīng)有良好的外觀質(zhì)量，鑄件具有互換性。

（11）手動(dòng)上裝式雙密封偏心半球閥傳動(dòng)方式采用蝸輪，操作應(yīng)方便、靈活、安全可靠。

（12）操作安全可靠，針對介質(zhì)結(jié)垢或帶顆粒可能對閥門啟閉力矩的影響，必須加大閥桿的設(shè)計(jì)扭矩和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的安全系數(shù)，安全系數(shù)不得小于2。

（13）鑄件表面應(yīng)有良好的表面涂漆，涂漆顏色買方確定。

1.調(diào)整螺釘2.調(diào)整墊片3.閥座4.閥體5.閥芯
6.連接盤7.填料壓蓋8.填料9.閥軸圖1 傳統(tǒng)偏心半球閥裝配圖

壓力自密封雙偏心半球閥結(jié)構(gòu)改進(jìn)1.調(diào)整螺釘2.調(diào)整墊片3.閥座4.閥體5.閥芯圖2 強(qiáng)制密封結(jié)構(gòu)
閥體和閥座的連接方式為螺栓固定連接，通過調(diào)整墊片的微量彈性變形以及螺栓的壓緊力來實(shí)現(xiàn)閥座和閥芯密封副的強(qiáng)制密封，調(diào)整墊片材質(zhì)為不銹鋼絲夾柔性石墨，可調(diào)范圍小，介質(zhì)對閥座的影響力又很小。而且采用螺栓壓緊力來滿足預(yù)緊力需要，螺栓擰緊后，壓緊力基本是固定的，當(dāng)介質(zhì)壓力增大時(shí)，密封比壓增大，預(yù)緊力相應(yīng)增大，原來的壓緊力在一定程度上很難滿足預(yù)緊力的需求。同時(shí)螺栓一直處于zui大受力階段，加快螺栓的疲勞破壞，加速螺栓的失效。另外，當(dāng)加工有偏差時(shí)，僅僅通過調(diào)整墊片有時(shí)很難奏效，為了保證一次試壓成功，經(jīng)常需要對閥座零件進(jìn)行二次上車床加工，效率降低，成本增加很多。同時(shí)原來的整體閥座結(jié)構(gòu)，在閥座鉆孔工序這個(gè)環(huán)節(jié)也有缺陷，經(jīng)常要密封面朝下，這樣精加工后的密封面多少會(huì)磨損，密封面堆焊材料硬度較大，磨損后的微小裂紋大大影響密封性能。基于這些原因，當(dāng)口徑和壓力等級達(dá)到一定級別時(shí)，正向很難實(shí)現(xiàn)成功保壓，一般從出口方向施壓，才能保證密封，即反向保壓成功，難以實(shí)現(xiàn)雙向密封。
三、改進(jìn)措施
改進(jìn)后的雙偏心半球閥采用壓力自密封原理來保證密封的有效性，壓力自密封結(jié)構(gòu)如圖3所示。閥門的操作力主要有螺栓的預(yù)緊力、密封副的密封力以及介質(zhì)的作用力。
閥座和閥體采用分體式，由閥座和壓蓋組成，O形圈實(shí)現(xiàn)密封，通過螺栓的壓緊力來滿足初始預(yù)緊力。當(dāng)介質(zhì)通過時(shí)，利用閥座*的環(huán)形面將介質(zhì)作用力轉(zhuǎn)移到閥座上，實(shí)現(xiàn)壓力自密封的密封原理，根據(jù)使用工況不同，即介質(zhì)壓力不同，提供的作用力也不同，從而保證不同介質(zhì)壓力下的密封力，更有效地滿足各種工況的要求。同時(shí)根據(jù)壓力不同，閥座的分體浮動(dòng)調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)可以自身調(diào)整，便于裝配調(diào)試，工藝簡化。

特點(diǎn)：

　　1、解決了工業(yè)生產(chǎn)中的漿狀、混流液體、灰塵等介質(zhì)在管道輸送中沉淀、易結(jié)垢、阻塞，使閥門關(guān)不嚴(yán)等問題。

　　2、開關(guān)輕便，開啟時(shí)球與殼體脫離，無任何接觸，啟動(dòng)扭矩小，轉(zhuǎn)動(dòng)靈活。關(guān)閉時(shí)，半球與閥座的擠切作用能除去密封面上的污物，使閥門順利啟閉，安全系數(shù)高，密封性能好。

        3、密封面的偏心結(jié)構(gòu)，使球面能自動(dòng)補(bǔ)償磨損，能保持閥門的密封，使用壽命長。

        4、該閥門T型是屬于耐磨硬密封球閥，它的密封副材料是特殊的，密封面要經(jīng)過特殊耐磨處理。處理后表面硬度可達(dá)到HRC65-72度，故閥門的耐磨性能特別好。

        5、閥門表面油漆，有常溫和高溫兩種。高溫用耐溫600℃的進(jìn)口漆，噴涂后，高溫使用不燒漆、炭化、焦化現(xiàn)象、不變色。

主要性能參數(shù)及執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：

1.螺釘2.壓蓋3.O形圈4.閥座5.閥體6.閥芯圖3 壓力自密封結(jié)構(gòu)
當(dāng)閥門關(guān)閉時(shí)，所需的操作力zui大，作用力主要有螺栓的初始預(yù)緊力和介質(zhì)作用在閥座上的力。介質(zhì)所產(chǎn)生的作用力根據(jù)現(xiàn)場工況的介質(zhì)工作壓力而不同，當(dāng)工作壓力偏小時(shí)，密封面處所需的zui小預(yù)緊力也偏小，介質(zhì)提供的作用力也相應(yīng)偏小;反之，當(dāng)工作壓力偏大時(shí)，密封面處的zui小預(yù)緊力和介質(zhì)作用力也同步增大，從而不受介質(zhì)工作壓力的限制，均能有效保證密封。當(dāng)閥門開啟時(shí)，流道打開，介質(zhì)作用在閥座上的作用力隨之減小。同時(shí)，分體閥座的浮動(dòng)結(jié)構(gòu)，使閥座與閥芯的密封面瞬時(shí)脫離，減小摩擦，避免密封面的擦傷，延長使用壽命。同時(shí)在加工中zui大程度地保護(hù)密封面，避免磕碰，而且便于安裝調(diào)試。
O形圈的*材質(zhì)，對腐蝕性介質(zhì)有相當(dāng)大的阻礙作用，而且耐一定溫度，密封性能更好。另外考慮到裝配時(shí)密封副受加工工藝的影響，很難對正，需要經(jīng)常調(diào)整，將O形圈安裝在閥座的凸臺位置，一端靠閥體臺階限制，這樣調(diào)整間隙大，方便對正，同時(shí)減小摩擦力，使操作力矩減小。
新結(jié)構(gòu)半球閥在多次批量生產(chǎn)中已經(jīng)呈現(xiàn)很大優(yōu)勢，工藝簡單、方便，成本降低，使用壽命提高，產(chǎn)品維修率降低，得到用戶的一致認(rèn)可，大大拓展了使用范圍。

四、結(jié)語
壓力自密封半球閥在設(shè)計(jì)過程中，除對閥座的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作為重點(diǎn)外，還要注意各項(xiàng)壓力參數(shù)的計(jì)算及特殊零部件材質(zhì)的選用。只有不斷改進(jìn)雙偏心半球閥的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，才能適應(yīng)不同工作環(huán)境多種流體介質(zhì)的要求，讓閥門的優(yōu)勢得以zui大程度地展現(xiàn)。與本文相關(guān)的產(chǎn)品有不銹鋼波紋管密封安全閥