論述了高溫高壓偏心半球閥的工作原理，介紹了半球閥密封副的自密封結構設計和制造要點。

1、概述

　　偏心半球閥具有啟閉迅速，輕便，流阻小，關閉時利用楔形原理能夠清除結垢，便于氣控和電控等優點，得到各行各業廣泛應用。針對偏心半球閥在高溫高壓工況下的應用，設計了一種新型的密封副自密封結構。

2、工作原理

　　偏心半球閥( 圖1) 閥體和半球體回轉中心( 即閥桿軸線) 與半球體密封球面的幾何中心偏置一個徑向尺寸，還與閥座密封面在閥體通道軸線上有個偏置尺寸。偏心半球閥依靠兩個偏心實現自鎖關閉，偏心的合理選配使得自鎖角小于摩擦角。自鎖角選的太小關閉容易，但開啟困難。自鎖角度選的大，開啟力小，但關閉力矩增大。真空技術網(http://shengya888.com/)認為應反復試驗，確定合理的偏心量，保證可靠的自鎖密封性能。

　　偏心半球閥密封副的特點是閥門關閉時，閥座壓蓋壓緊碟簧，由碟簧推動密封壓蓋和閥座向半球體壓緊，并使碟簧在設計變形范圍內，使密封副之間的作用力達到密封必須比壓，真空技術網認為這樣可以保證閥門在低壓時不發生內漏現象。在閥門啟閉過程中，閥座、密封壓蓋和密封圈作為一個構件隨著半球體開啟角度的變化在管道軸線方向適量懸浮移動，在介質壓力作用下向半球體壓緊，其向閥瓣壓緊的作用力隨著介質壓力的升高而增大，從而達到自密封效果。

圖1 高溫高壓偏心半球閥

3、結構特點

　　當管道介質壓力由低向高變化時，偏心半球閥要保持較好的密封效果密封副必須滿足2 個條件。

　　(1) 密封預緊力。通過螺栓產生一定的預緊力，再由閥座壓蓋傳遞給碟簧，使得碟簧產生變形。為了延長碟簧使用壽命，碟簧的變形量不能超過自由高度的75%，通過系列力的傳遞使密封副達到設計的密封比壓。

　　(2) 密封面強度高。為保證密封副在高壓時不損壞，需要在半球體和閥座的密封面堆焊硬質合金。堆焊材料需要根據工況做出調整，通常堆焊司太立合金，其抗擦傷性好，硬度高，耐沖蝕，可以延長閥門使用壽命。

　　為了在升壓初期密封圈處不發生內漏，將密封圈做成90°的V 形口，密封圈壓蓋做成95°的V 形面(圖2) 。在碟簧預緊力作用下，利用密封圈壓蓋和密封圈之間的角度差，密封圈受到壓緊力后，開口適度增大，在徑向方向貼緊閥體和閥座，如果在有介質作用力下，V 形開口也會增大，這樣會貼合更緊，密封效果更好。密封圈與閥座接觸的面做成斜面，便于增大接觸面的密封長度。為了使閥門滿足425°C 高溫狀態的工作要求，密封圈材料選擇編織或增強柔性石墨，碟簧材料選擇60Si2MnA 或Inconel。

圖2 密封圈和密封圈壓蓋

4、預緊力

　　碟簧預緊力必須大于等于密封面必須比壓才可以實現介質在低壓狀態下不泄漏，假設密封力完全由介質力作用，使得半球體與閥座密封面不泄漏，此時的介質壓力為p，密封面上必須比壓為qMF。密封比壓為qMF時，達到密封比壓時的密封力F1和作用在閥座上的介質力F2為

5、結語

　　高溫高壓偏心半球閥采用碟簧預緊自密封的密封副，并將密封圈材料由橡膠改為V 形增強柔性石墨或編織柔性石墨圈，實現閥門在低壓狀態下可靠密封。在0～10MPa 試驗壓力作用下，閥門啟閉力矩小，密封效果好。