分析了核級(jí)直通式隔膜閥的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及不足，介紹了其密封結(jié)構(gòu)的改進(jìn)。

1、概述

　　核級(jí)直通式隔膜閥是目前國內(nèi)核電站中常用的隔膜閥之一，該閥采用無填料函結(jié)構(gòu)，橡膠隔膜可使流道內(nèi)的腐蝕性介質(zhì)與所有驅(qū)動(dòng)部件處于完全隔離的狀態(tài)。由于直通式隔膜閥的流道平滑，流阻小，故而可獲得較大的流量。本文主要分析解決實(shí)際生產(chǎn)和使用過程中，核級(jí)直通式隔膜閥密封不足及開啟困難的問題。

2、問題分析

　　核級(jí)直通式隔膜閥(圖1)屬于軟密封結(jié)構(gòu)。隨著閥門口徑的增加，密封面會(huì)出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。在DN>50的閥門中，因?yàn)殚y門關(guān)閉時(shí)介質(zhì)的作用力使得少量介質(zhì)流入隔膜頸部的凹形區(qū)域(圖2的H區(qū))，在打開閥門的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)吸水的現(xiàn)象。由于直通式隔膜閥密封面的特殊形式導(dǎo)致開啟力矩過大，增加了操作難度，影響閥門的正常開啟。

3、優(yōu)化方案

　　3.1、隔膜材料

　　隔膜材料為橡膠。通過有限元法分析了隔膜在正常工作壓力(2.0MPa)下的受力變形狀況，調(diào)整了橡膠硬度，使得閥門能夠避免滲漏，并在隔膜的應(yīng)力集中處增加了強(qiáng)化網(wǎng)布，以延長隔膜的使用壽命。

　　3.2、閥體密封面

　　隔膜材料的改進(jìn)雖然可以避免閥門滲漏的問題，但是每批橡膠成品存在差異，往往同一批隔膜，在尺寸都合格的情況下，有的可以密封，而有的卻出現(xiàn)滲漏。為了解決閥門密封性能不穩(wěn)定的因素，對(duì)閥體密封面結(jié)構(gòu)實(shí)施了改進(jìn)。

1.手輪 2.閥桿 3.推力球軸承 4.閥桿螺母 5.閥蓋 6.閥瓣 7.隔膜 8.閥體

圖1 核級(jí)直通式隔膜閥

圖2 密封面問題分析

　　(1)增加輔助密封槽

　　根據(jù)核級(jí)直通式隔膜閥密封面球錐形密封結(jié)構(gòu)，在閥體上設(shè)計(jì)了一條月牙形輔助密封槽(圖3)。密封槽為隔膜受力變形留下足夠的空間，以確保閥門的完全密封，避免了由于隔膜壓縮不均勻(特別是球錐型底部)導(dǎo)致密封處密封力不均勻的情況。輔助密封槽是由兩個(gè)同心的球面SRa與SRb組成，中間通過SRc光滑連接。改進(jìn)后的閥體密封面形狀在更好的配合球錐型密封曲線的同時(shí)，把對(duì)隔膜的損傷降到最低，還有利于閥門正常開啟。

圖3 閥體改進(jìn)

　　(2)調(diào)整閥體密封面錐角

　　為了更好的達(dá)到密封和開啟效果，通過多次試驗(yàn)和模擬閥門密封的工況條件，確定閥體密封面錐角α與隔膜錐角存在約1°差時(shí)，閥門的各項(xiàng)性能良好。因此，通過調(diào)整閥體密封面錐角α，及在閥體密封面上增加月牙形輔助密封槽，使得閥門達(dá)到關(guān)閉時(shí)無滲漏，開啟時(shí)輕松靈活的效果(圖4)。

　　3.3、閥桿與閥瓣螺紋配合處改進(jìn)

　　閥桿與閥瓣螺紋間隙(圖2)及配合精度是影響閥門密封性能和開啟力矩大小的原因之一。結(jié)合實(shí)際情況，增加了對(duì)螺紋垂直度的要求，并且提高了螺紋配合尺寸，由9c精度調(diào)整到8c。這樣可以降低閥瓣受介質(zhì)作用力后發(fā)生徑向位移以及偏折的情況。

圖4 密封面啟閉模擬

4、試驗(yàn)驗(yàn)證

　　閥體密封面改進(jìn)后，最小壁厚在密封面底部(圖3中的t1)，需要通過計(jì)算閥門的最小壁厚加以驗(yàn)證(也可查閱真空技術(shù)網(wǎng)-http://m.mp99x.cn/之前刊登過的文章)。通徑與密封錐面拐角處的尺寸R需要保證，盡量避免鑄造過程中破壞該尺寸。從閥門改進(jìn)后的性能試驗(yàn)(表1)分析，經(jīng)過改進(jìn)后閥門密封效果得到提高，其開啟力矩下降，隔膜使用壽命延長。

表1 閥門性能試驗(yàn)結(jié)果

5、結(jié)語

　　核級(jí)直通式隔膜閥密封結(jié)構(gòu)的優(yōu)化改進(jìn)，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，降低了生產(chǎn)成本，為其他產(chǎn)品的改進(jìn)積累了經(jīng)驗(yàn)。