轻型风道蝶阀通过20多年不断地发展,已广泛地应用在各个领域,成为阀门设备轻型化、紧凑化的标志性产品。经过三年半的时间对全国各大中小钢铁公司实地调研,了解到蝶阀类产品普遍存在轴端外泄漏问题。为此,根据工况条件不同,应如何采用轴端密封结构形式及解决外泄漏问题进行了定性的研讨。
二、几种轻型风道蝶阀轴端密封结构形式
轻型风道蝶阀种类很多,如调节蝶阀、偏心蝶阀及连杆蝶阀等。但就其轴端密封结构而言,基本形式有三种:滑动轴承在内填料在外型密封、填料在内滑动轴承在外型密封和滑动轴承在中间两侧均有填料型密封。其结构如图1~3所示。
图1 滑动轴承在内填料在外型密封结构
图2 填料在内滑动轴承在外型密封结构
图3 滑动轴承在中间两侧均有填料型密封结构
因轻型风道蝶阀主轴回转属于低速重载工况,所以采用滑动轴承为宜,尤其是大口径阀门。
三、密封结构形式分析
应用在高炉上的蝶阀类产品,使用介质通常为空气、煤气、烟气及混合气体等,温度在35~450℃。
应根据实际工况条件,合理地选用轴端密封结构。
(1)滑动轴承在内填料在外型密封结构
该种形式结构简单,紧凑,但只适用于工作温度200℃以下场合,且有微量的外泄漏。
(2)填料在内滑动轴承在外型密封结构
由于滑动轴承外置,避免了温度对滑动轴承的直接作用,适用于高温场合。但轴向尺寸大,主轴两端支撑跨度大,导致主轴刚度降低,影响阀门启闭的灵活性,累计误差大,造成外泄漏量大。因此该结构优缺点都很突出。
(3)滑动轴承在中间两侧均有填料型密封结构
将滑动轴承两侧密封,前组密封填料起阻热、减压作用,后组密封填料起***后密封作用即为双组多层次密封结构,属复合式密封结构。因此轴端密封性比前两种形式好,高低温度条件下都适用。不足之处在于径向尺寸较大、窄系列蝶阀受结构长度限制难于实施。
四、填料泄漏量计算
填料泄漏量计算公式如下:
式中
Q——泄漏量,单位为mm3/s;
d——轴径,单位为mm;
s——填料与轴半径间隙,单位为mm;
Δp——填料两侧的压差,单位为Pa;
η——黏度系数,单位为Pa·s;
L——填料与轴接触长度,单位为mm。
由上式得知Δp≠0,那么Q≠0即存在泄漏。
通过三种结构形式的分析,不难做出***佳的选择。
五、结语
上述三种轻型风道蝶阀轴端密封结构形式,都存在着介质外泄漏问题,只是多少而已,并且随着启闭次数的增加外泄漏量增大。
定期补充填料或更换新填料可控制泄漏量,但是微量的外泄漏难于根治。通过摸索和试验采用密封润滑剂作为辅助密封材料,其效果明显。