高溫平板閘閥柔性石墨密封圈壓縮量的分析

2009-03-02 邵瑞平蘭州石油化工公司機(jī)械廠(chǎng)

在石油催化裝置中高溫平板閘閥用于輸送催化劑煙氣,其工作溫度為650℃,工作壓力為01245MPa。在高溫平板閘閥的閘板與閥體間的密封是采用2個(gè)柔性石墨密封圈, 而密封圈與閘板之間的載荷是通過(guò)主閥體和副閥體間連接螺栓的預(yù)緊力實(shí)現(xiàn)的。預(yù)緊力小,密封性不好,容易引起泄漏。預(yù)緊力大,密封性好,但是在閘板開(kāi)啟或關(guān)閉的過(guò)程中,閘板與密封圈間的摩擦力會(huì)很大,所需驅(qū)動(dòng)閘板的力將會(huì)增大, 導(dǎo)致密封圈磨損嚴(yán)重,有時(shí)甚至拉傷密封圈,降低其使用壽命。在高溫平板閘閥裝配過(guò)程中,調(diào)整墊片的厚度與預(yù)緊力大小有關(guān)。

本文以PZ800高溫平板閘閥為例, 通過(guò)對(duì)密封圈自身結(jié)構(gòu)和基本性能的研究計(jì)算, 用理論計(jì)算的方法推導(dǎo)主閥體和副閥體間的預(yù)緊力以及調(diào)整墊片的厚度關(guān)系。

密封圈

密封圈材料為以柔性石墨為主體, 通過(guò)加入不銹鋼襯圈, 入模壓制成密封圈。其具有耐高溫, 耐腐蝕, 抗老化以及柔韌性和回彈性好等特點(diǎn)。

11 調(diào)整墊片　21 連接螺栓　31 柔性石墨密封圈　41 主閥體 51 纏繞式墊片　61 閥桿　71 閥蓋　81 副閥體　91 閘板101下閥蓋

圖1 　高溫平板閘閥

柔性石墨密度與載荷

柔性石墨的原始密度為110g/m3。柔性石墨密封圈所受載荷qc與密度ρc 的關(guān)系為

式(1)中b=815MPa 。式(1)也稱(chēng)為一次加載曲線(xiàn),主要用在發(fā)生塑性變形時(shí)。

設(shè)ρ0 為柔性石墨塑性變形后的密度, 如發(fā)生彈性變形, 則載荷qc對(duì)應(yīng)的密度ρc 的關(guān)系為

式(2)中b1=3163MPa 。式(2)為二次加載曲線(xiàn),用在以彈性變形為主的變形時(shí)。

密封圈結(jié)構(gòu)與密封性能

在柔性石墨密封圈中加入支撐件后(圖2),抗拉強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度得到明顯改善。內(nèi)部的支撐件尺寸影響到密封組件的整體抗壓性能以及密封性能。尤其是支撐件厚度h2的取值更為重要(h1-h2=Δh)。只有確定了最佳的厚度, 各項(xiàng)指標(biāo)才能優(yōu)化。