1、概述

　　調節閥(也稱為控制閥 control valve)是過程控制回路的終端控制元件,但也是系統過程控制回路中較為薄弱的一個環節。調節閥按調節型式可以分為調節型、調節切斷型和切斷型3類,其中調節切斷型和切斷型的調節閥,泄漏量必須達到ASME B16.104 V I級(即氣泡級)的要求。調節切斷型調節閥通常采用軟密封結構才能做到V I級泄漏量的要求。本文針對直行程調節閥中用量最多,多數廠家都在生產的單座調節閥的軟密封結構設計的技術細節進行分析探討。

2、結構分析

2.1、傳統的單座調節閥軟密封結構設計

　　20世紀80年代開始,隨著我國改革開放政策的貫徹和落實,一些調節閥制造廠引進了國外著名調節閥廠商的技術和產品,使我國調節閥產品的品種和質量得到明顯提高。其中具有代表性的是日本山武公司的Cv3000系列調節閥,如Cv3000系列中的HTS單座調節切斷型調節閥(即軟密封)的典型結構(圖1) 。閥門的軟密封環通過閥瓣頭和螺釘鑲嵌到閥瓣柄中,閥座通過螺紋連接擰緊在閥體上。

圖1　傳統單座調節閥軟密封結構

　　當閥門處于關閉狀態時,閥座的凸起表面嵌入到軟密封環中(軟密封環通常由聚四氟乙烯等彈性材料制成) ,該處的彈性材料變形包圍住閥座凸起表面,由此確保可靠的密封效果,同時閥桿也不至于受到過大的推力。由此可見,閥門在關閉時僅僅用適當的力就可以確保密封,而彈性材料本身也能夠持久地支承住這個關閉力。這一點對于開啟長期處于關閉的閥門特別有意義。由于彈性材料表面不是發生永久性變形,所以能保證閥座和閥瓣多次重復啟閉時的密封性。此外又因為嵌入彈性材料的閥瓣能夠修正密封副在同心度方面的較小偏差,所以對于閥瓣和閥座的制造位置精度要求可以較低。

　　但是,這種形式的軟密封結構也有一些弊端。首先是難于限定關閉力的大小,即使當閥瓣軟密封環接觸到閥座時,關閉動作也不能及時停止,因而使彈性材料容易出現永久性變形,尤其是當閥門長期處于關閉時,瓣軟密封環長期受到過載壓力而其出現永久變形,開啟后再關閉時就容易失效。其次,在閥門開啟過程中,由于閥瓣的節流作用,使得閥門在剛一打開的短時間內出現介質的高速流動,此時軟密封環要承受很大的壓力降,這將對軟密封環表面產生沖蝕,造成其表面的迅速破壞。因此,該軟密封結構通常被限制在壓力降小于3MPa的場合下使用。

　　另外該結構在裝配、拆卸和維修方面也有極大的缺陷。首先軟密封環是通過閥瓣頭和螺釘擰緊嵌入到閥瓣柄中,為了保證螺釘不松脫,在裝配時通常要在螺釘上涂上合適的固化膠或者采用沖鉚、點焊的方法固定螺釘,這就給再次拆卸更換軟密封環時帶來極大的不便。其次是閥座采用螺紋連接,需要專用工裝才能夠裝配和拆卸,對于現場維修極為不便。