超低温球阀流体阻力小

超低温球阀流体阻力小

超低温球阀是以球体作为关闭件的阀门。其主要特点是流体阻力小、开关迅速方便、密封可靠性高、适用范围和应用范围广等特点。经过这些年新型材料出现、加工水平的提高,球阀被广泛应用。本文主要介绍在低温及超低温环境下球阀的结构设计及注意事项。

超低温球阀不同标准对低温阀门有不同定义,一般将 -46~-150℃称为低温阀门 ,-150℃以下称为超低温阀门。低温阀门与通用阀门的工作环境有很大区别,在低温球阀的设计、制造、检验等过程除了要满足一般球阀的要求外要注意以下几点:

1 超低温球阀根据阀门*低工作温度和工作介质选用合适的低温材料

用。为了防止材料的冷脆现象,通常低温材料选择具有良好韧性、强度和焊接性且耐腐蚀的不锈钢材料。

c.超低温球阀密封圈的选用。现阶段 RTFE 与 PCTFE 可以满足低温球阀的需要。PCTFE 的机械强度和硬度优于 RTFE,其价格也高于RTFE。

d. 低温球阀的螺栓螺母碳钢通常选用  螺栓螺母, 不锈钢通常选用 在含硫化氢环境下,需要选择抗硫化氢螺栓螺母。

e.其他材料的选用。填料通常选用柔性石墨、。垫片通

常选用不锈钢缠绕垫片。轴承通常选用2 低温球阀需要采用加长压盖设计,加长压盖尺寸的要求。这样做的目的既给管道保温层留出足够的空间,又使阀杆填料处于 0℃以上的密封状态,防止阀门外漏。

3 低温球阀关闭后,在阀体中的残留低温介质随着时间的增加,因温度升高而迅速气化,其体积会急剧膨胀,造成阀门内部压力迅速升高,所以体腔需要有卸压功能。现阶段*常用的体腔泄压方式是以下两种:a. 球体的中心设计一个泄压孔 (图1)。阀门关闭或打开时,由于球体开孔,阀门中腔和上游介质直接相通,杜绝了中腔超压,但这样造成阀门只能实现单项密封功能。b.阀座设计成 DBB 自卸压阀座(图 2)。一旦介质产生的中腔压力超过弹簧预紧力与管道压力之和时,阀座被中腔压力推离球体,从而中腔产生的过高压力,在阀门全关或全开位置,被自动释放。

4 在低温球阀压盖处设计滴水板,防止空气中的水蒸气液化流到阀门上结冰,从而损坏阀门。

5 与低温介质接触的所有金属零件,要在粗加工后,精加工前在-196℃的液氮中进行深冷处理,深冷处理时间一般保持在2~3 小时。

6 介绍几种常规低温球阀结构。 常规小口径浮动设计。这种设计和常规浮动球阀差别不大,阀门处于关闭状态时,介质从阀门上游施压,球体能产生一定的位移并紧压在阀门下游的密封面上,产生出口端密封。低温球阀主要是要考虑低温环境下密封圈的收缩性,设计时密封圈的压缩量给定要比普通浮动球阀的大。

b.大口径低温浮动球阀的设计。常规浮动球阀,由于球体本身的重力直接由密封圈承受,当球体重力过大时,密封圈的不同位置受力将严重不均,造成密封圈不规则变形,影响阀门密封性能。所以当口径大到一定程度后,不管压力多低,都不适合常规浮动式球阀结构。大口径低温浮动球阀的设计需要保留固定球阀中下阀杆对球的支撑,但下阀杆和球体接触处不安装轴承。这样保证了球体的重量不会全部集中在密封圈上。在阀门关闭时,由于下阀杆与球体之间留有一定的间隙,当压力推动球体时,球体能在阀腔里小幅度移动,并紧压在阀门出口端的密封面上,从而使下游阀座密封。大口径低温浮动球阀的上游需要设计弹簧,既能提供足够的预紧力,又可以抵消介质载荷对阀座的冲击,从而保证了密封圈的可靠密封。但是这种设计扭矩较大。

c.固定低温球阀设计。常规球阀中 O 型圈有可靠的密封作用,但在低温、超低温环境中 O 型圈的密封性能并不可靠。配合填料或缠绕石墨垫片一起密封。低温球阀的设计标准,制造工艺、低温检验、安装方法本文不做不做详细介绍,可以参照相应的标准。经过多年制造,低温球阀技术已积累了丰富的经验,从设计、工艺到制造日趋成熟。





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