1.彈性座封偏心旋塞閥設計規范引言
 

　　在鋼鐵行業中在熱軋鋼板時，鋼坯在加熱爐中加熱會生成很厚的爐生氧化皮，在軋制過程中也不斷生成二次氧化皮，均需清除干凈，以保證軋板表面質量，高壓水除鱗系統是現代熱軋板技術*的清理系統。它將高壓水經噴嘴噴到軋制過程的鋼板上，從而將氧化皮沖掉。軋制一塊鋼板平均3min，而沖水時間卻只有十幾秒，要求管道系統供水迅速，斷流時不得有水泄漏，且宜通過鋼板檢測系統實現定時控制。這種控制方式要求管道調節閥開啟和關閉迅速，平穩無沖擊，控制可靠。閥球是本工具的關鍵部件，現用旋塞閥的閥球通道軸心線穿過閥球球心，閥體通道軸心線與閥球通道軸心線重合，當閥門處于關閉狀態時，閥體通道軸心線與閥球通道軸心線垂直，被密封流體把閥球壓在閥座上，形成阻止開啟的摩擦力矩，作用在閥球上的壓力相對于閥球的旋轉軸線對稱分布。開啟閥門所需力矩是旋塞閥的主要技術參數之一。當井中壓力較大時，摩擦力矩使閥門不易打開，嚴重時閥門*不能打開。
 

　　寶鋼的某條軋鋼生產線上，高壓水除鱗系統的供水調節閥動作非常頻繁，每天啟閉200～500次，甚至可達1000～2000次。該系統原設計的國外某品牌閥門，在使用一個月左右就出現內漏和外漏問題，軋鋼生產效率嚴重降低，維修更換成本急劇升高。選擇哪種類型的閥門來滿足該種工況，保證閥門使用壽命不少于三個月，一直是困擾該條軋鋼生產線的難題。經與上海某專業閥門公司合作，積極引進和吸收*技術，設計開發出了一種新型閥門———彈性座封偏心旋塞閥，為寶鋼軋鋼生產線解決了此技術難題。
 

　　2.彈性座封偏心旋塞閥設計規范結構型式
 

　　彈性座封偏心旋塞閥，是一種新型結構的旋塞閥，早應用于美國污水處理系統中，結構如圖1所示。由于其具有優異的密封性能、動作性能、耐蝕性能和較長的使用壽命，克服了傳統柱塞閥、球閥、蝶閥各自的缺點，適用于清水、污水、泥漿等多種介質，已經在鋼鐵、化工、食品、供水等行業的流體輸送系統中得到廣泛應用。偏心旋塞閥*的偏心密封設計，較傳統旋塞閥大大降低了操作扭距，且大限度地減少了密封面的磨損，延長了閥門的使用壽命。矩形直通流道，水頭損失小，流量調節線性佳。適用于城市污水、工業污水、泥漿及清水等工作環境，作為截流或調節裝置使用。
 

　　偏心旋塞閥 產品特點
 

　　1、雙偏心設計、低摩擦開啟和關閉，確保零泄露
 

　　2、含鎳90%，3mm厚的堆焊閥座，或高性能樹脂閥座，能滿足多種的耐腐蝕要求
 

　　3、V型組合密封圈，可在不卸下操作裝置的情況下進行更換
 

　　4、密封膠加注口設計，可延長閥門適用周期
 

　　5、閥軸承為自潤滑材料，無需加潤滑脂，對閥軸磨損很小
 

　　6、旋塞體模壓熱包膠，無橡膠脫落和沖刷腐蝕的擔憂
 

　　7、閥蓋和閥體用O型圈密封，螺栓數量減少，方便維修
 

　　8、提供閥門進出口壓力表接頭，方便用戶控制和測定流量
 

　　3.工作原理
 

　　彈性座封偏心旋塞閥的關閉和開啟，是通過旋塞和閥體的偏心運動來實現的。旋塞相對閥體有一個偏心距，閥體上的閥座相對旋塞體的回轉中心也有一個偏心距。當旋塞體旋轉90°從全開到全閉位置時，旋塞體的密封面就和閥座貼合，從而達到關閉密封目的。
 

　　當閥門處于打開位置時，整個旋塞體離開通道流體全流量通過，這時通流能力大，流阻小。如圖2a所示。當閥門處于調節位置時，旋塞的一部分擋住了通道，流域面積改變，從而流體得到調節。由于偏心運動，旋塞在旋轉時不與閥座、閥體接觸，無磨損，無卡住現象，這一特性特別適合于作為自動控制閥。如圖2b所示。當閥門處于關閉位置，旋塞和閥座接觸，由于偏心運動，旋塞與閥座的接觸比壓隨著輸入力矩和介質壓力的增加而增加，密封可靠性大大提高。如圖2c所示。

　　4.性能特點
 

　　彈性座封偏心旋塞閥，對傳統旋塞閥和半球閥進行了諸多改進，確保產品可靠的使用功能、對各種高溫/高速/腐蝕/含雜質流體的適用性及較長的使用壽命。該閥的功能和結構設計如下。
 

　　(1)彈性座封結構
 

　　彈性旋塞與耐蝕閥座形成的密封結構，確保閥門密封可靠，實現零泄漏。克服了傳統旋塞閥和半球閥金屬密封易泄漏的缺陷。
 

　　(2)偏心密封設計
 

　　摩擦力只作用在閥門啟閉的極短行程間，且隨壓力的降低而迅速減小，密封面的磨損可自動補償。解決了傳統旋塞閥和球閥由于密封面全行程強制擠壓，需要較大持久操作力且密封面磨損嚴重的問題。
 

　　(3)整體包膠旋塞
 

　　全部口徑范圍的整體旋塞均采用硫化工藝，外表面全部用高性能橡膠包覆，密封彈性佳，耐流體腐蝕和高速流體的沖蝕。克服了傳統旋塞閥裸露的金屬旋塞和半球閥分離式的球芯，容易受到流體腐蝕的缺陷。
 

　　(4)特種耐蝕閥座
 

　　純鎳堆焊的閥座與閥體結合牢固，耐固體顆粒的磨損、腐蝕介質的破壞和高速流體的沖蝕。密封件的可互換性高，僅更換閥門旋塞即可繼續使用。解決了半球閥浮動式閥座密封件互換性差，后期維護困難的缺點。
 

　　(5)矩形直通流道
 

　　直通流道，流體水頭損失小；矩形截面，可作為手動、電動、氣動調節閥使用，流量調節線性度非常好。解決了傳統球閥和半球閥用作調節閥時，其圓形截面的調節線性度不理想的問題。
 

　　(6)一體式弓閥軸
 

　　閥軸與旋塞整體鑄造成型，無銷結構避免松動引起的調節誤差，保證閥門的操作強度和剛度。弓形閥軸設計，在閥門全開時可避開流道，導流*。
 

　　(7)可拆卸閥蓋
 

　　閥蓋與閥體通過螺栓聯接，閥門只需拆下閥蓋螺栓即可在管道上維護。傳統球閥為對開式或筒狀閥體，當閥門出現故障時，必須將閥門整體從管道上拆下方可維護。
 

　　(8)免拆維護軸封
 

　　雙道軸封結構，免拆維護。詳見《5維護保養》。
 

　　(9)高強度殼體
 

　　閥體、閥蓋等承壓殼體采用高強度球墨鑄鐵，承壓強度和剛度高，比傳統旋塞閥和半球閥的灰鑄鐵重量輕，運輸吊裝便利。同時作為密封面堆焊基體，與密封面堆焊材料結合工藝性好。
 

　　(10)耐蝕表面處理
 

　　可根據介質的腐蝕性及工作環境，靈活選擇對應的表面防腐處理方案，確保在各種惡劣工況下的長久使用壽命。
 

　　(11)快速驅動機構
 

　　選用動作迅速的氣動驅動機構，可根據系統控制需要，分為單動作氣缸或雙動作氣缸。
 

　　5.維護保養
 

　　閥門無需進行添加潤滑油等日常維護工作，只需定期觀察閥門的軸向密封情況，并及時進行處理即可。
 

　　對用于動作頻繁的調節閥，閥門的軸封結構如圖3所示，具有如下特點：
 

　　(1)閥軸精加工后表面化學鍍鎳磷，提高了耐蝕、耐磨性能，適合于動作頻繁的工況；
 

　　(2)軸套材質為自潤滑青銅，免加潤滑油，耐磨，長壽命；
 

　　(3)雙道密封圈結構。道為耐磨O形密封圈，具有介質自密封作用；第二道為聚四氟乙烯V形密封圈或四氟滲碳編織填料，含自潤滑組分，密封致密可靠；
 

　　(4)若選用帶斜切口的四氟滲碳填料，在填料磨損漏水后，無需拆卸上部操作機構，只需將舊填料勾出更換新填料即可；
 

　　(5)填料壓蓋的調整螺柱帶預緊彈墊，一次調整后可補償填料的磨損量，減少手工調整的勞動量；
 

　　(6)根據使用工況和動作頻率的不同，閥門軸封的使用壽命不盡相同。建議每動作5000次左右檢查軸封一次，必要時應更換V形密封圈或填料。
 

　　6.結論
 

　　該閥門應用到軋鋼生產線高壓水除鱗系統后，兩年來未出現過一次因閥門故障而影響軋鋼正常生產的現象。彈性座封偏心旋塞閥，作為管道的快速啟閉閥門，已在鋼鐵行業中得到了嚴酷工況的考驗。在我國的鋼鐵、化工、食品、供水等行業中，該種新型閥門將逐漸的到廣泛的使用。