【文章內容簡介】 構改進 柔性石墨的使用壽命較低 , 在動密封部位 , 需經(jīng)常補充石墨材料。熱采閘閥的啟閉次數(shù)頻繁 , 閥桿的往復運動對柔性石墨的磨損很嚴重 , 需壓井和停氣更換石墨件 , 對熱力開采是很不經(jīng)濟的。為此 , 需要對閘閥進行結構改進。在鋼性密封件結構設計時 , 應考慮正常情況下閘閥啟閉時密封件的兩密封面不接觸 , 留 ～ , 這樣可降低開關力矩。當需要補充石墨件時 , 卸下閥帽 , 閥桿在壓力介質作用下 , 向上運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 , 閘板不進行啟閉工作 , 此時可通過調節(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，用旋轉閥桿螺母來實現(xiàn)閥桿的升降。這種結構開閉程度明顯，對閥桿的潤滑有利，故被廣泛選用。 2. 暗桿閘閥 — 閥 桿螺母在閥體內與介質直接接觸，開閉閘板時用旋轉閥桿來實現(xiàn)。這種結構的優(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。這種結構的最大缺點就是閥桿的螺紋不僅無法潤滑，而目、長年直接受介質的侵蝕，容易損壞。 關于閥桿布置形式的利弊比較如下，可供設計時參考 (表 2一 l)。 由以上分析知，閥桿的構造選擇暗桿結構。 3 1/16″ 10000 Psi 閘閥設計 第 8 頁 （共 46 頁） 閘閥閘板的構造型式 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溫度的高低，工作溫度愈高，所取角度應越大，以減少當溫度變化時發(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，結構簡單，制造容易，磨損較小，密封性好，但體形高，不能強制密封。適用與中低壓，大中口徑閘閥，油類和天然氣等介質。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，其密封面噴焊硬質合金，兩密封面研磨拋光，硬度高，適用于中、 高壓工作條件。當閥開啟時，閘板上的通孔剛好與閥座孔對準，因而與管道形成一個完整的通道。介質流經(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，且可防止工作介質中的雜質將密封表面拉毛擦傷。由于這種結構型式的閘閥可以實現(xiàn)進口端或出口端密封，因此，即使在低壓亦可借助彈簧的預壓力和密封面間形成的油膜來保證密封。 隨著鉆井技術的發(fā)展、深鉆技術的掌握以及高壓油氣舊的開發(fā)，使得井口壓力猛然增加，有時常可達 700— 1000 大氣壓。在這種高壓條件下，楔式閘閥由于其結構性能的限制己不能很好地滿 足工作要求，為適應高壓工作條件，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是靠把楔形閘板推向閥門通道的支撐面上的側向推力來保證 . 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。 故本設計選用暗桿式平行單閘板閥。 閥板構造型式選擇為平行式單閘板。 其閥座采用浮動結構，有利于閘板 與閥座之間的密封，結構簡單，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雜且與使用條件和工作環(huán)境緊密相關的問題，它受著多種因素的綜合影響。我們應就結構、材質等幾方面與密封密切相關的因索，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 性的介質中工作必須給予可靠密封，杜絕內漏。 根據(jù)介質靜壓力與介質密封力的不同關系，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進口端閘板與閥座密封面之間具有間隙，而密封性由介質靜壓力作用于介質出口端來加以保證。因此，只有在介質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．單面強制密封：這種形式的密封在介質進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制地加以保證的。當沒有介質 時，密封面上的比壓力不得小于密封比壓。這是在介質靜壓力小于密封力時所必須采取的強制密封的一種，也是通常采用的一種。 3．雙面強制密封：這種形式的密封無論在介質的進口端或出口端，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制地加以保證。當沒有介質時，3 1/16″ 10000 Psi 閘閥設計 第 10 頁 （共 46 頁） 密封面之間的正壓力不得小于介質靜壓力與密封力之和。設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。它是通過旋轉手輪，帶動閘板移動，關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。這種結構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)生相當大的阻礙閘板運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。這種結構具有微小的變形補償作用，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 . 這種結構能保證閥門在允許的壓力范圍內實現(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。但這種結構受彈性材料的限制。 . 這種結構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構密封。平板閘閥密封是壓力自緊式浮動密封，依結構不同又可分為進口端密封和出口端密封。 圖 2— 2— 8 為進、出口端密封示意圖。 方案論證 第 11 頁 （共 46 頁） 進口端密封 (閥前封 )：進口端密封的平板閥是在進口端閥座后面加有一組預壓彈簧 (波形或蝶形彈簧 )，有時，在設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。在閥關閉后，進口端閥座在介質壓力作用下，對閘板產(chǎn)生一個作用力 N，此力是由于閥座在介質中受壓力作用的面積差產(chǎn)生的，如 圖 2—7所示。 N 力在進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：平板閥結構中，這種進口端密封是能夠達到的，這主要靠零件的加工質量和借助于密封脂來實現(xiàn)。 進口端密封可使閥在全開或全關狀態(tài)時，泄掉閥腔內的介質壓力，從面使現(xiàn)場維修保養(yǎng)和補充閥腔內的密封脂比較方便，特別是在高壓條件下工作的閥。 出口端密封 (閥后封 )：當閥關閉后，閘板在介質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，從而達到密封。而介質可通過進口端3 1/16″ 10000 Psi 閘閥設計 第 12 頁 （共 46 頁） 閥座與閘板間的縫隙進入閥腔 。出口端密封的平板閥閥座形狀較簡單，閥體內膛孔深度較淺，易于加工。此種密封形式雖密封嚴密，但由于閘板關閉時仍有高壓液體留在閥腔內，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、關過程中承受閘板的提升力。這個提升力主要是在工作介質壓力作用下，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或填平了由于機加工帶來的微小間隙。密封脂既具有相當?shù)拿芊饽芰?，又可對密封面進行潤滑，因而使平板閥開關輕便、密封可靠壽命長。 因此，暗桿平板閥適宜于進口端密封形式。 閥桿填桿處密封 該處是動密封性質，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到密封。這種結構對填料施加的力與介質壓力成倍遞增，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．半機械式密封：半機械式密封結構如圖 2— 12 所示。像我國 CQ