截止阀的阀瓣密封的三种型式及其结构特点

　　根据截止阀密封副的材料不同，截止阀可使用金属密封和非金属密封。使用金属密封及非金属陶瓷密封时，不但需要密封比压高，而且需要四周均匀，以达到所需的密封性。根据以上要求，密封副的结构设计有很多种，其密封原理及密封力的计算也不尽相同。

一、平面密封

　　平面密封的优点是阀瓣在装配时有一定的晃量，阀瓣可以自动找正并和阀座密封面吻合，因而对阀瓣的导向要求并不重要；阀瓣是在没有被旋转时落在阀座上的，密封副之间就不会产生摩擦，因此对密封面材料抗擦伤的要求也不严格。同时，由于管道应力导致阀座的内孔圆度变形时，也不会影响密封性能。缺点是介质中的固体颗粒和沉淀物易损伤密封面，其密封原理是当介质从阀瓣下方流入时，所施加的密封力必须等于或大于密封面上所产生的必需比压和介质向上的作用力之和。见图1和式（1）～式（3）。

图1 平面密封

　　式中 QMZ——施加于密封面上的总作用力，N；

　　QMF——密封面上的密封力，N；

　　QMJ——密封面上的介质作用力，N；

　　DMN——密封面内径，mm；

　　bM——密封面宽度，mm；

　　qMF——密封面必需比压，MPa；

　　p——计算压力，通常取公称压力，MPa。

　　当介质从阀瓣上方流入时，所施加的密封力只需要等于或大于密封面上所产生的必需比压和介质的作用力之差，即

QMZ≥QMF-QMJ（5-4）

二、锥面密封

　　锥面密封是把密封面做成锥形，使接触面变窄，这种密封在一定的密封力作用下，其密封比压大大增加，更容易实现密封，与平面密封结构相比较，所施加的密封力较小。由于密封面狭窄，关闭时不易使阀瓣正确地压向阀座面，为了提高密封性能，必须对阀瓣进行导向。阀瓣在阀体中导向时，阀瓣受到流体的侧向推力由阀体承受，而不是由阀杆来承受，这就进一步增强了密封性能和填料密封的可靠性。锥形阀瓣用于大口径阀门时，因为管道应力的作用，使阀座孔的圆度产生一定的变形量，不容易实现密封。

　　另一方面，锥形密封是在两密封面有摩擦的情况下吻合，所以密封材料必须能耐擦伤。锥面密封和平面密封相比，受固体颗粒和介质沉淀物的损伤相对较小，但也不宜在含有固体颗粒和介质沉淀物的介质中使用。其密封原理是当介质从阀瓣下方流入时，所施加的密封力必须等于或略大于密封面上所产生的必需比压和介质向上的作用力之和，见图2和式（5）～式（7）。

图2 锥面密封

　　式中 QMZ——施加于密封面上的总作用力，N；

　　QMF——密封面上的密封力，N；

　　QMJ——密封面上的介质作用力，N；

　　DMW——密封面外径，mm；

　　DMN——密封面内径，mm；

　　fM——密封面摩擦因数；

　　α——密封面锥半角，（°）；

　　qMF——密封面必需比压，MPa；

　　bM——密封面宽度，mm；

　　p——计算压力，通常取公称压力，MPa。

　　当介质从阀瓣上方流入时，所施加的密封力等于或大于密封面上所产生的必需比压和介质的作用力之差。

　　为了改善锥形密封的强度而又不致牺牲其密封应力，把密封面锥半角做成15°，这就提供了较宽的密封面，使阀瓣能更容易地与阀座吻合。为了达到较高的密封应力，阀座密封面开始与阀瓣接触部分较窄，约3mm，其余留有的锥度部分可稍长些。当密封负荷增大时，阀瓣滑入阀座的程度加深，因而增加了密封面宽度。这种密封面的设计不像窄密封面那样容易受冲蚀损坏。此外，由于锥形面较长，使阀门的节流特性得到改善。

三、球面密封

　　把阀瓣做成球形（图3），阀座做成锥形。阀瓣的球体在阀杆的孔内能自由转动。因此阀瓣能在阀座上做一定范围的转动而进行调整。由于两密封面的接触几乎成一线，即线密封，故密封应力很高，更容易实现密封。阀瓣球体还可以使用硬质合金或陶瓷材料，硬度达到40～60HRC，而且能耐很高的温度，因此可以应用于高温截止阀。缺点是密封面线型接触容易受冲蚀而损坏，所以阀座应选择耐冲蚀材料。球面密封的截止阀可适用于介质中带有微小固体颗粒的气体或液体。其密封原理是当介质从阀瓣下方流入时，所施加的密封力必须等于或略大于密封面上所产生的必需比压和介质上的作用力之和。

图3 球面密封

　　式中 QMZ——施加于密封面上的总作用力，N；

　　QMF——密封面上的密封力，N；

　　QMJ——密封面上的介质作用力，N；

　　DMN——密封面内径，mm；

　　qMF——密封面必需比压，MPa；

　　p——计算压力，通常取公称压力，MPa。

　　当介质从阀瓣上方流入时，所施加的密封力必须等于或略大于密封面上所产生的必需比压和介质向下的作用力之差。