【文章內(nèi)容簡介】 構(gòu)改進(jìn) 柔性石墨的使用壽命較低 , 在動密封部位 , 需經(jīng)常補(bǔ)充石墨材料。熱采閘閥的啟閉次數(shù)頻繁 , 閥桿的往復(fù)運(yùn)動對柔性石墨的磨損很嚴(yán)重 , 需壓井和停氣更換石墨件 , 對熱力開采是很不經(jīng)濟(jì)的。為此 , 需要對閘閥進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)。在鋼性密封件結(jié)構(gòu)設(shè)計時 , 應(yīng)考慮正常情況下閘閥啟閉時密封件的兩密封面不接觸 , 留 ～ , 這樣可降低開關(guān)力矩。當(dāng)需要補(bǔ)充石墨件時 , 卸下閥帽 , 閥桿在壓力介質(zhì)作用下 , 向上運(yùn)動間隙的距離使閥蓋與閥桿的鋼性密封副起到密封作用 , 解決工作下安全方便地更換密封件。在正常注氣和抽油過程中 , 閘板不進(jìn)行啟閉工作 , 此時可通過調(diào)節(jié) , 使鋼性密封副也起密封作用 , 實現(xiàn)可靠的二級密封。 閘閥閥桿的構(gòu)造 1. 明桿閘閥 — 閥桿螺母在閥桿或支架上，開閉閘板時，用旋轉(zhuǎn)閥桿螺母來實現(xiàn)閥桿的升降。這種結(jié)構(gòu)開閉程度明顯，對閥桿的潤滑有利，故被廣泛選用。 2. 暗桿閘閥 — 閥 桿螺母在閥體內(nèi)與介質(zhì)直接接觸，開閉閘板時用旋轉(zhuǎn)閥桿來實現(xiàn)。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是閘閥的高度總保持不變，因此安裝空間小，適用于大口徑或者對安裝空間有限制的閘閥。使用暗桿閘閥都必須裝開閉指示器，以指示開閉程度。這種結(jié)構(gòu)的最大缺點就是閥桿的螺紋不僅無法潤滑，而目、長年直接受介質(zhì)的侵蝕，容易損壞。 關(guān)于閥桿布置形式的利弊比較如下，可供設(shè)計時參考 (表 2一 l)。 由以上分析知，閥桿的構(gòu)造選擇暗桿結(jié)構(gòu)。 3 1/16″ 10000 Psi 閘閥設(shè)計 第 8 頁 （共 46 頁） 閘閥閘板的構(gòu)造型式 1．楔式閘閥 — 密封面與垂直中心線成某個角度，即兩個密封面成楔形的閘閥。角度 的大小主要取決于介質(zhì)溫度的高低，工作溫度愈高，所取角度應(yīng)越大，以減少當(dāng)溫度變化時發(fā)生卡阻的可能性。 2．平行式單閘板 (平板閥 )：它的密封而與垂直中心線平行，是兩個密封面互相平行的閘閥。閥座密封采用固定或浮動的軟密封，結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，磨損較小，密封性好，但體形高，不能強(qiáng)制密封。適用與中低壓，大中口徑閘閥，油類和天然氣等介質(zhì)。平板閘閥也有單閘板閥和雙閘板閥之分，圖 2— 4 為單閘板式浮動閘板、浮動閥座平板閥。 單閘板是一塊帶孔的形狀似磚的平整板塊，其密封面噴焊硬質(zhì)合金，兩密封面研磨拋光，硬度高，適用于中、 高壓工作條件。當(dāng)閥開啟時，閘板上的通孔剛好與閥座孔對準(zhǔn)，因而與管道形成一個完整的通道。介質(zhì)流經(jīng)閥門時，其阻力損失是極小的。浮動閘板和閥座能保證密封面緊密貼合、密封可靠，且可防止工作介質(zhì)中的雜質(zhì)將密封表面拉毛擦傷。由于這種結(jié)構(gòu)型式的閘閥可以實現(xiàn)進(jìn)口端或出口端密封，因此，即使在低壓亦可借助彈簧的預(yù)壓力和密封面間形成的油膜來保證密封。 隨著鉆井技術(shù)的發(fā)展、深鉆技術(shù)的掌握以及高壓油氣舊的開發(fā)，使得井口壓力猛然增加，有時?？蛇_(dá) 700— 1000 大氣壓。在這種高壓條件下，楔式閘閥由于其結(jié)構(gòu)性能的限制己不能很好地滿 足工作要求，為適應(yīng)高壓工作條件，目前多使用壓力自緊式的平行式閘板閘閥 (平板閥 )。 方案論證 第 9 頁 （共 46 頁） 由以上分析知， 楔形閘板閥的密封效應(yīng)是靠把楔形閘板推向閥門通道的支撐面上的側(cè)向推力來保證 . 這種閥門存在不少缺點：液流和氣流的流道不成直線，容易產(chǎn)生渦流，閘板直接泡在液體中，楔形閘板閥的液壓阻力很大，在裸露狀態(tài)下受液流或氣流沖刷的滑塊和閥體工作面的壽命很短 。 制造修理時要保證楔形閘板和閥體工作面的密封很困難。所以 , 它的生產(chǎn)受到限制。 故本設(shè)計選用暗桿式平行單閘板閥。 閥板構(gòu)造型式選擇為平行式單閘板。 其閥座采用浮動結(jié)構(gòu)，有利于閘板 與閥座之間的密封，結(jié)構(gòu)簡單，更換方便，密封效果好。 閥門的密封 閥門的密封是閥門性能的最重要的指標(biāo)之一，對高壓防硫閘閥愈顯得突出。閘閥的密封是一個比較復(fù)雜且與使用條件和工作環(huán)境緊密相關(guān)的問題，它受著多種因素的綜合影響。我們應(yīng)就結(jié)構(gòu)、材質(zhì)等幾方面與密封密切相關(guān)的因索，給以充分的討論。 井口用閥大多數(shù)采用接觸型密封。即依靠兩接合面緊密貼合，并在密封面形成具有阻止或限制介質(zhì)通過的能力。 閥座與閘板間密封 閥座與閘板密封副承受高壓介質(zhì)作用，單位面積上受力大，工作條件惡劣，在具有腐蝕 性的介質(zhì)中工作必須給予可靠密封，杜絕內(nèi)漏。 根據(jù)介質(zhì)靜壓力與介質(zhì)密封力的不同關(guān)系，閥座與閘板間的密封可分為以下三種形式： 1．自動密封：這種形式的密封是在介質(zhì)進(jìn)口端閘板與閥座密封面之間具有間隙，而密封性由介質(zhì)靜壓力作用于介質(zhì)出口端來加以保證。因此，只有在介質(zhì)靜壓力大于密封力的情況下才有可能采用這種密封形式。 2．單面強(qiáng)制密封：這種形式的密封在介質(zhì)進(jìn)口端閘板與閥座密封面之間是不密封的，因此不存在比壓或僅有比密封比壓小的比壓，在介質(zhì)出口一邊閘板與閥座密封面之間的密封性是由閥桿軸向力來強(qiáng)制地加以保證的。當(dāng)沒有介質(zhì) 時，密封面上的比壓力不得小于密封比壓。這是在介質(zhì)靜壓力小于密封力時所必須采取的強(qiáng)制密封的一種，也是通常采用的一種。 3．雙面強(qiáng)制密封：這種形式的密封無論在介質(zhì)的進(jìn)口端或出口端，閘板與閥座密封面之間都是密封的。密封性是由閥桿軸向力來強(qiáng)制地加以保證。當(dāng)沒有介質(zhì)時，3 1/16″ 10000 Psi 閘閥設(shè)計 第 10 頁 （共 46 頁） 密封面之間的正壓力不得小于介質(zhì)靜壓力與密封力之和。設(shè)計中只有在遇到特殊情況時才采用。 根據(jù)產(chǎn)生密封比壓方式的不同，閥座與閘板之間的密封又可以分以下幾種形式： — 帶非彈性的金屬對金屬型 . 剛性楔式閘閥就是采用這種 密封型。它是通過旋轉(zhuǎn)手輪，帶動閘板移動，關(guān)閉時使閘板和閥座密封面形成一定的密封比壓來實現(xiàn)密封的。這種結(jié)構(gòu)要求零件有很高的制造精度，閘閥零件發(fā)生擦傷和破壞的可能性較大。由于接觸面比壓大 (這對于造成可靠的密封是必須的 )，它將產(chǎn)生相當(dāng)大的阻礙閘板運(yùn)動的摩擦力和粘附力，加劇磨損。 — 帶彈性變形的金屬對金屬密封型 . 楔式閘閥中的彈性閘板或彈性閥座就是這種密封型。這種結(jié)構(gòu)具有微小的變形補(bǔ)償作用，以保證密封面的緊密貼合。在高溫高壓下可一長胡保持密封，制造相對簡單，閘板、閥座密封面擦傷 破壞傾向減小，具有較高的抗磨性。借助于填料、密封脂和高粘度潤滑材料密封閘閥可提高密封性能，降低加工精度。 — 金屬對彈性元件密封型 . 這種結(jié)構(gòu)能保證閥門在允許的壓力范圍內(nèi)實現(xiàn)可靠的密封。低壓時可借助于彈性材料的過盈量來保證密封。高強(qiáng)耐磨彈性材料可以減小摩擦力，也可使密封副加工精度相對降低。但這種結(jié)構(gòu)受彈性材料的限制。 . 這種結(jié)構(gòu)具有良好的液氣密封性能，它使閥門下作表面的擦傷和破壞傾向最小。因有密封脂在密封面間形成極薄的油膜，使 得操作輕便。 平板閘閥就采用這種結(jié)構(gòu)密封。平板閘閥密封是壓力自緊式浮動密封，依結(jié)構(gòu)不同又可分為進(jìn)口端密封和出口端密封。 圖 2— 2— 8 為進(jìn)、出口端密封示意圖。 方案論證 第 11 頁 （共 46 頁） 進(jìn)口端密封 (閥前封 )：進(jìn)口端密封的平板閥是在進(jìn)口端閥座后面加有一組預(yù)壓彈簧 (波形或蝶形彈簧 )，有時，在設(shè)計中為了使用上的方便，往往在出口端閥座后面也加有一組相同的彈簧 (圖 2— 9)。裝配后，閥座在彈簧力的作用下對閘板有一初始壓力。在閥關(guān)閉后，進(jìn)口端閥座在介質(zhì)壓力作用下，對閘板產(chǎn)生一個作用力 N，此力是由于閥座在介質(zhì)中受壓力作用的面積差產(chǎn)生的，如 圖 2—7所示。 N 力在進(jìn)口端閥密封面上所產(chǎn)生的密封比壓是比較小的 — 比楔式閘閥計算中的必須密封比壓小的多。實踐證明：平板閥結(jié)構(gòu)中，這種進(jìn)口端密封是能夠達(dá)到的，這主要靠零件的加工質(zhì)量和借助于密封脂來實現(xiàn)。 進(jìn)口端密封可使閥在全開或全關(guān)狀態(tài)時，泄掉閥腔內(nèi)的介質(zhì)壓力，從面使現(xiàn)場維修保養(yǎng)和補(bǔ)充閥腔內(nèi)的密封脂比較方便，特別是在高壓條件下工作的閥。 出口端密封 (閥后封 )：當(dāng)閥關(guān)閉后，閘板在介質(zhì)壓力作用下被推向出口端閥座，使閘板板密封面和出口端閥座密封面緊密貼合，從而達(dá)到密封。而介質(zhì)可通過進(jìn)口端3 1/16″ 10000 Psi 閘閥設(shè)計 第 12 頁 （共 46 頁） 閥座與閘板間的縫隙進(jìn)入閥腔 。出口端密封的平板閥閥座形狀較簡單，閥體內(nèi)膛孔深度較淺，易于加工。此種密封形式雖密封嚴(yán)密，但由于閘板關(guān)閉時仍有高壓液體留在閥腔內(nèi)，因此，使閥的連接螺釘、密封圈、閥桿等零件常經(jīng)受著高壓液體壓力的作用，對零件的強(qiáng)度要求較高。此外，出口端密封也難以實現(xiàn)閥在工作狀態(tài)下的添加密封脂和現(xiàn)場維修。 采用壓力自緊式浮動密封，閥桿工作條件較好，它在開、關(guān)過程中承受閘板的提升力。這個提升力主要是在工作介質(zhì)壓力作用下，閘板與閥座密封面間的摩擦力。故與楔式閘閥相比，閥桿的受力情況得到改善，閥的開啟力矩減小。 此外，平板閘閥因閥腔中 充滿了性能優(yōu)良的密封脂，在金屬密封面間彌補(bǔ)或填平了由于機(jī)加工帶來的微小間隙。密封脂既具有相當(dāng)?shù)拿芊饽芰?，又可對密封面進(jìn)行潤滑，因而使平板閥開關(guān)輕便、密封可靠壽命長。 因此，暗桿平板閥適宜于進(jìn)口端密封形式。 閥桿填桿處密封 該處是動密封性質(zhì)，它要求填料產(chǎn)生足夠大的徑向力，以產(chǎn)生所要求的比壓來達(dá)到密封。同時還要求有盡可能小的摩擦系數(shù)、自潤滑性和良好的耐擦傷和耐磨性。該處密封性能的好壞，直接影響上部零件的壽命和操作者的安全。 閥桿填料處多用盤根密封。按作用形式又可分為： 1．機(jī)械式密封：這種密封型式如圖 2— 11 所示。它適用于壓力不太高的場合。其作用原理是完全依靠閥帽的機(jī)械壓力使填料產(chǎn)生一徑向力，從而形成密封所需的比壓來達(dá)到密封。這種結(jié)構(gòu)對填料施加的力與介質(zhì)壓力成倍遞增，對高壓閘閥要保證密封顯然是困難的。同時在使用中，常因各種原因，填料易發(fā)生松馳，密封比壓減小，造成密封失效，容易引起外漏。 2．半機(jī)械式密封：半機(jī)械式密封結(jié)構(gòu)如圖 2— 12 所示。像我國 CQ