单密封闸阀

新式阀门

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  • 发布日期:2019/09/16
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新式阀门·技术介绍 

密封圈锁紧式 闸 阀 【专利号:ZL 2014 1 0602031.4】 

密封圈伸缩式 球 阀 【专利号:ZL 2015 2 0404507.3】

一、阀门制造业背景 

1、发展瓶颈 

闸阀和球阀是阀门“家族”中的主要成员。在我国,闸阀和球 阀的制造企业逾千家,但大多属于技术力量薄弱、无研发能力,产品以仿造通用阀门为主的中、小型企业。只有少数企业(如:央企、 国外合资企业)具备设计和生产高档产品的能力。 

产品方面,市场中不同档次企业(如:中、小型民企,国有企业,合资或独资企业),生产出的同类产品(如:闸阀 、球阀或 蝶阀等),其产品结构都基本相同,区别是制造精度、材质选用和销 售价格有所不同。 

技术方面,针对阀门的新技术研发,大多是在选用启闭控制 方式(如:电动或液动)、或零部件材质(如:耐磨、耐腐蚀材质) 方面下功夫,其结果仅限于解决一些便于操作、或延长部分零部件 寿命的问题。而以改进阀门密封可靠性为第一目标,提高阀门核心功能的结构设计方面,却少有实质性的技术创新。 

目前,市场上的闸阀和球阀均普遍采用将密封件固定设置在阀体上,保持密封件与阀瓣密封面无缝接触的密封原理。阀门的密 封效果取决于:⑴密封件对阀瓣的预压力(密封力)大小——对软 密封而言;⑵阀瓣两侧的压差大小——对硬密封而言【详见附图介绍】。因这种阀门的使用已有百年以上的历史,所以,现在很少有人 对其密封原理提出异议,而与其有关的技术研发,一方面是如何保 持密封件对阀瓣的预设压力(密封力)长期稳定,在满足密封需求 的同时,还要考虑减少启闭阀门的阻力;另一方面是在阀门的启闭 控制中,融入智能或自动化控制技术,从而忽略了这种阀门因密封 方式不合理,导致其始终存在密封不可靠、操作费力的这些致命缺点。 

在实际应用中,⑴阀门“操作费力”的缺点,被选用电动或 液动控制方式淡化了设计上的不足。因为操作费力的根源在于阀瓣 移动需克服来自密封件的摩擦阻力,而采用电动或液动控制方式只 是替代了手动操作,其摩擦阻力大、密封件磨损严重的问题依然存 在。⑵阀门“密封不可靠”的缺点,被设计者(或用户)用一些技 术手段处理了。如:增设串联阀控点,一备一用;或增设泄漏池和 输送泵,定期处理泄漏。实际上,这些防泄漏措施(设计)既掩盖 了缺点、又误导了用户,大多用户习惯把更换阀门、处理阀门泄漏 池的工作,看成正常的设备运行管理,而对阀门出现泄漏(密封不 可靠)的问题多见不怪了。 

如果泄漏的介质是有毒、腐蚀性或易燃易爆物呢?显然,遇 到这种情况,对密封不可靠的阀门来说,设置再多的备用阀控点也 规避不了风险,唯一解决办法是选用密封可靠的阀门。从另一角度 看,由于新工业技术的推广应用和快速发展,为满足自动化(或智 能化)管网阀控和安全生产的需要,市场对阀门产品的密封可靠性提出了目前老式阀门无法满足的、更高的要求,因此阀控技术的发 展需要更理想的替代产品——密封可靠、操作方便、使用寿命长的 阀门。

综上所述,从研发先进产品技术、改进其核心功能的创新设 计着手,以提高阀门的密封可靠性为第一目标,研制出与现代工业 技术配套、能满足不断提高技术要求的升级产品,是目前阀门制造 业面临的最大问题,也是目前制约阀门制造业发展的瓶颈。

2、市场前景 

阀门产业的发展得益于阀门产品市场的强劲需求,随着工业 技术的不断发展,阀门的应用市场还在不断扩大。从网搜了解到, 我国每年阀门市场的成交额高达 500 亿元左右,其中约 20%的市场 被国外的阀门企业占领。由此可见,阀门产品在我国有着庞大的用 户市场。

阀门制造企业若想抓住市场机遇,首先须了解市场对阀门产 品的技术需求,并以此为导向,寻求产品技术的领先性和独特性。 从中、高端市场入手,生产出且具有行业领先技术水平的高附加值 产品。新式阀门正是领先行业技术水平的专利产品,其全新的密封 方式和结构设计,给产品带来更高、更严格的功能可靠性。 

新式阀门用主动密封替代了老式阀门的被动密封,其密封可 靠性和操作方便性均远胜于老式阀门。因此,新型阀门会逐渐替代 老式阀门,并给拥有该知识产权的制造企业带来巨额经济收益。 

二、新、老式阀门的密封方式及性能比较

1、老式阀门的密封方式及缺点(以闸阀为例)

1)软密封闸阀 密封方式: 密封件(材质:橡胶、聚氨酯等)固定设置在阀体内的 闸板两侧,用预紧力将闸板与密封件压在一起,以此达到密封效果 (保证密封效果的前提:密封件对闸板密封面的压强需大于管道内 介质的压强)。

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设计缺点: 结合密封示意图:⑴启闭阀门(抽动闸板)时,需克服 闸板与密封件的摩擦阻力,启闭费力且密封件易磨损;⑵启闭阀门 时,密封件容易被移动中的闸板切损或挤压脱落(属非正常磨损),实际使用时,经常因该原因造成阀门报废。

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2)硬密封闸阀 

密封方式: 密封件(材质:石墨、耐磨陶瓷等)固定设置在阀体 内的闸板两侧,两侧密封件与闸板间隙配合,关闭阀门时,利用闸 板两侧的压差,将闸板推向压力较低一侧的密封件上,形成闸板与 密封件无缝接触,以此达到密封效果。 

设计缺点: 结合密封示意图,⑴当闸板两侧的压差不足,或管道 内流体的压力波动变化(时强时弱)时,无法保证闸板始终紧压在 密封件上,此时的密封效果很差(会出现泄漏)。⑵闸板因压差被推 向一侧时,另一侧会产生较大缝隙,如果流体中含有悬浮颗粒(如 矿浆;泥浆等),势必会顺缝隙进入阀腔,并沉淀、固化在阀腔内, 造成阀腔淤堵。轻则阻碍阀门启闭,重则导致阀门失效。

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2、新式阀门的密封方式及优点(以闸阀为例): 

1)密封方式 闸板两侧的密封件活动设置在阀体内,阀门开启时, 两侧的密封件先自动向两侧移动、离开闸板,然后再抽动闸板。阀 门关闭时,闸板先移动到位,之后两侧的密封件再向闸板方向移动, 并夹紧闸板。 

2)设计优点 ⑴启闭省力、且不会磨损密封件。⑵密封件对闸板 的密封力(压强)可控制,能保证阀门的密封效果。⑶可避免密封 件非正常损坏(被闸板切损或摩损),大幅延长了使用寿命。⑷无阀 腔淤堵之忧。因增设了阀腔清洗功能,阀门在开启或关闭状态时, 阀腔均处于封闭状态,方便清洗腔内杂物。⑸新式阀门的结构设计, 既适用于软密封,也适用于硬密封。

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比较结果 新式阀门将老式阀门的被动密封形式,改成了密封压力 可控制的主动密封形式。其全新的密封方式和结构设计,赋予产品 更高、更严格的功能可靠性,大幅提高了阀门的核心功能,是老式 阀门的理想替代品。 

三、新式阀门的优点效果及应用范围 

1、优点效果 1)密封性能可靠,使用寿命长(寿命是老式阀门的数倍)。 2)启闭省力,且节能。 3)无泄漏和阀腔淤堵之忧(老式阀门从开始使用就始终存在这些隐 患),既安全又环保。 4)该设计方案,既适用于硬密封、也适用于软密封;既适用于闸阀、 也适用于球阀。 

2、应用范围 1)新式阀门的密封性能可靠,使用新式阀门既安全又环保,是严格 防漏管网中的阀控设备首选。如:①易燃易爆、腐蚀性流体(煤气、 液化气、强酸、强碱等)输送管网。②于普通输水管网的前端设置 一个新式阀门的阀控点,在维修或管路改造时,可避免因阀门泄漏, 维修工(水、电焊)不得不带水作业的危险。 2)新式阀门具有防阀腔淤堵功能,在泥浆、矿浆、石油等输送管网 中选用,可大幅降低运行成本和维修次数。

与老式阀门相比,新式阀门的性价比巨增。未来有望在中、 高档产品用途的领域逐渐替代老式阀门。另使用新式阀门,可改变目前因担心阀门泄漏,在阀控点串联设置一备一用2个阀门,而 实际上经常两个阀门同时失效的现象。

附页一:老式阀门现场照片展示 

一、 防泄漏串联设置: 

如照片所示,因老式阀门密封不可靠,用户(或设计者)常 用增设串联阀控点,一备一用;或增设泄漏池和输送泵、定期处理 泄漏的方式来解决:

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二、老式阀门泄漏情况

在实际应用中,即使有了防泄漏措施,其流体泄漏问题依然 严重(如照片所示)。因为,串联阀控点的防泄漏措施,未解决阀门 本身的泄漏问题,只是被动地增设了一道防泄漏“关卡”。而老式阀 门密封不可靠(泄漏)问题的根源是其设计不合理,与工件的使用 寿命本无多大关系(详见前面的技术分析),阀门的泄漏隐患从新品 出厂时就一直存在。所以,用一个密封不可靠的阀门设置防泄漏 “关卡”,即使设再多的“关卡”,也还是不可靠的。


(阀门失效造成的矿浆泄漏)

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(泄漏矿浆之后的现场)

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(阀门失效造成工业水泄漏)

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三、因泄漏报废的老式阀门 

阀门密封失效都是从微小的泄漏开始,起初出现的微小泄漏点 很难被发现,而泄漏点经过长时间流体冲刷都会逐渐扩大,直至密 封失效——产品报废。在实际应用中,发现阀门明显泄漏时,其内 设的密封件及相邻工件均已被严重损坏。

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附页二:新式阀门照片展示

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注:照片展示的是安装在打压机上进行密封性能检验的“单密封阀 门”(新式球阀和新式闸阀)。


附页三、新式阀门专利证书

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