彈性壓蓋的研制

摘 要：對閥門壓蓋進行改進，提出彈性壓蓋的設計思路，解決了熱油調節閥在高溫運行情況下閥門壓蓋處易漏油的問題，降低了生產成本，提高了設備的安全性能。

關鍵詞：彈性壓蓋；調節閥；漏油

1 引言

二氣廠精餾裝置熱源為導熱油，工作時溫度為220℃。熱油循環系統使用ZHBM型氣動薄膜調節閥來調節閥門開度，控制導熱油流量。ZHBM型氣動薄膜調節閥屬于高溫閥門，工作溫度范圍為-40℃～+450℃。調節閥閥桿盤根處在開機后經常出現導熱油泄露的現象，存在安全隱患。

2 調節閥漏油的分析

調節閥閥桿的密封一般由人工松緊閥門填料壓蓋螺栓來調節，若閥桿密封填料壓得過緊，運行時調節容易卡塞，閥蓋支架和閥桿容易斷裂。若填料壓得過松，則閥門啟閉操作時，介質易泄漏。熱油系統正常工作時溫度為220℃，停機時溫度為常溫，最低可到-10℃，溫差較大。由于閥門工作溫差較大，其壓蓋螺栓因溫度的變化而發生熱脹冷縮形變范圍也較大，并且閥門壓蓋為整體剛性結構，缺乏彈性，導致加在填料的壓力變化較大。

裝置開機時，閥體的溫度由停機時的常溫狀態升高到220℃，閥門填料壓蓋螺栓因受熱膨脹導致間隙加大，此時需要進行“熱緊”以防止發生泄露。裝置停機后，閥體恢復到常溫時會出現以下兩種情況：一方面，閥門填料壓蓋螺栓受冷收縮，引起壓蓋間隙減小，造成填料的進一步壓緊。由于填料的過度壓緊導致填料對閥桿壓力的增大，致使閥門啟閉困難且閥桿的磨損速度加快；另一方面，由于壓力增大，部分填料會從閥桿與壓蓋的間隙中被擠出，而多次的開機停機會使閥體溫度在高溫和低溫之間不斷發生變化，造成填料壓力不斷變化，使填料逐漸流失。當無外力干預時，閥體升溫后閥門閥桿處即可發生泄漏。

3 改進思路

閥門壓蓋為整體剛性結構，缺乏彈性，在閥門填料壓蓋螺栓受溫度影響而發生膨脹收縮時，無法補償因形變而產生的影響，導致填料受力變化過大，造成泄漏。如果閥門填料壓蓋能夠補償螺栓發生的形變，使填料的壓力變化在合適的范圍內，則閥門不會產生泄漏現象。

使用彈簧是一種很好的改進方式，當閥門填料壓蓋螺栓發生膨脹收縮時，在一定的變形范圍內，彈簧的形變能夠進行補償。而如果采用剛性壓蓋，在同樣的變形范圍內，對填料造成的壓力劇烈變化。

如果將壓蓋由整體鋼結構改為彈簧結構，則可補償螺栓發生的形變，保持填料壓力始終在一定的合適范圍內，且彈簧可自動補償填料磨損，防止填料松動，提高密封性，達到避免閥門發生泄漏的目的。

4 彈性壓蓋的研制

4.1 制作彈性壓蓋

用彈性壓蓋取代原有的老式剛性壓蓋。彈性壓蓋由彈簧、密封壓環、壓蓋三部分組成（圖1），各部位的作用如下：

4.1.1 彈簧：選擇YI型圓柱螺旋壓縮彈簧，兩個端面圈并緊磨平，其支承端面與軸線垂直。彈簧的內徑要大于閥桿的直徑，外徑要小于壓蓋的直徑，為防止彈簧失穩，其高徑比小于2.6。閥門壓蓋的壓緊壓力可通過查閥門手冊得到，彈簧工作行程的一半處的工作載荷等于其壓緊壓力，這樣在壓蓋填料的壓力在閥體溫度變化極限之內可保持在一個合適的范圍內。

4.1.2 密封壓環：由于彈簧的端面部分不完全平整，密封壓環將提供一個擠壓填料的平面。密封壓環與閥桿之間應有足夠的間隙，防止壓環劃傷閥桿表面。其內、外徑尺寸與原壓蓋內、外徑尺寸相同。

4.1.3 壓蓋：其作用是保持彈簧與閥桿的同心度，防止彈簧在閥桿軸向上產生偏心角。其內、外徑尺寸可以和密封壓環的尺寸相同。

4.2 組裝彈性壓蓋

將組裝好的彈性壓蓋取代閥門原剛性壓蓋，安裝到調節閥上，其安裝前后的對比圖（圖3）。

4.3 彈性壓蓋的優點

彈性壓蓋安裝到閥體后，使用效果良好，新型的彈性壓蓋與原壓蓋相比具有以下優點：

4.3.1 性壓蓋對因溫度變化而導致的膨脹收縮具有補償作用，閥體的溫度在-10℃～220℃內，壓蓋對填料的壓力較小，避免了因溫度變化而導致的閥桿漏油。

4.3.2 老式壓蓋對填料的壓力通過擰緊壓蓋螺栓來調節，其調節全憑手感。彈性壓蓋對填料的壓力與彈簧的形變長度有對應關系，測量彈簧壓縮后的長度即可精確確定壓蓋對填料的壓力，新手也可方便掌握。

4.3.3 彈性壓蓋由于對填料的壓力變化范圍小，可減輕填料的損耗，減少填料更換次數，降低工作強度。

5 結束語

在熱油調節閥上設計和使用了新型的調節閥彈性壓蓋，可補償壓蓋螺栓因溫度變化而發生的形變，保持填料壓力在一定的范圍內，避免閥門發生泄漏，在安全生產上具有重要意義。在溫度變化范圍大的閥門上，該種壓蓋可用于閥桿密封，具有推廣價值。經過網上檢索查詢，未見有類似的閥門壓蓋結構，可向國家有關專利機構申請專利。

參考文獻

[1]陸培文.實用閥門設計手冊[M].北京：機械工業出版社，2002.