高温平板闸阀柔性石墨密封圈压缩量的分析

       在石油催化装置中高温平板闸阀用于输送催化剂烟气,其工作温度为650℃,工作压力为01245MPa。在高温平板闸阀的闸板与阀体间的密封是采用2个柔性石墨密封圈, 而密封圈与闸板之间的载荷是通过主阀体和副阀体间连接螺栓的预紧力实现的。预紧力小,密封性不好,容易引起泄漏。预紧力大,密封性好,但是在闸板开启或关闭的过程中,闸板与密封圈间的摩擦力会很大,所需驱动闸板的力将会增大, 导致密封圈磨损严重,有时甚至拉伤密封圈,降低其使用寿命。在高温平板闸阀装配过程中,调整垫片的厚度与预紧力大小有关。

      本文以PZ800高温平板闸阀为例, 通过对密封圈自身结构和基本性能的研究计算, 用理论计算的方法推导主阀体和副阀体间的预紧力以及调整垫片的厚度关系。

密封圈

       密封圈材料为以柔性石墨为主体, 通过加入不锈钢衬圈, 入模压制成密封圈。其具有耐高温, 耐腐蚀, 抗老化以及柔韧性和回弹性好等特点。

11 调整垫片　21 连接螺栓　31 柔性石墨密封圈　41 主阀体  51 缠绕式垫片　61 阀杆　71 阀盖　81 副阀体　91 闸板101下阀盖

图1 　高温平板闸阀

柔性石墨密度与载荷

       柔性石墨的原始密度为110g/m3。柔性石墨密封圈所受载荷qc与密度ρc 的关系为

       式(1)中b=815MPa 。式(1)也称为一次加载曲线,主要用在发生塑性变形时。

       设ρ0 为柔性石墨塑性变形后的密度, 如发生弹性变形, 则载荷qc对应的密度ρc 的关系为

       式(2)中b1=3163MPa 。式(2)为二次加载曲线,用在以弹性变形为主的变形时。

密封圈结构与密封性能

       在柔性石墨密封圈中加入支撑件后(图2),抗拉强度和抗压强度得到明显改善。内部的支撑件尺寸影响到密封组件的整体抗压性能以及密封性能。尤其是支撑件厚度h2的取值更为重要(h1-h2=Δh)。只有确定了最佳的厚度, 各项指标才能优化。

11 柔性石墨密封圈　21 不锈钢支撑圈

图2 　密封圈结构

　　根据相关资料, Δh为