偶国富, 肖定浩, 易玉微, 刘 旭, 金浩哲

(浙江理工大学流动腐蚀研究所, 杭州 310018)

硬密封球阀主密封副接触的特性分析

偶国富, 肖定浩, 易玉微, 刘 旭, 金浩哲

(浙江理工大学流动腐蚀研究所, 杭州 310018)

为研究金属硬密封球阀主密封面密封比压变化规律,建立了球阀的主密封结构有限元模型及密封性能评价模型,采用硬接触小滑移算法对密封副接触进行非线性有限元分析。计算了不同压力角、密封宽度以及密封面平均直径与进口阀座套筒外径比值下的密封比压并评价其密封性能,讨论了这三个变量在设计时的取值范围。结果表明:在不同压力角与密封宽度下,密封面上比压分布分别呈现抛物线与反比例函数趋势;在满足密封条件下,尽可能选择较大的压力角以减小摩擦转矩;密封面宽度选择存在一个最优值,当径向投影宽度大于7 mm时密封不严,小于5 mm时造成应力集中。

硬密封; 密封比压; 压力角; 密封宽度; 有限元分析

0 引 言

金属密封耐磨球阀是近年来技术发展最快的一类阀[1],现代煤化工由于工况及工艺介质的特殊性,严格要求金属硬密封球阀的密封性能[2],阀座密封等级要达到美国流体控制学会ANSI/FCI70-2的Class Ⅴ级阀座泄漏标准。密封失效是此类阀门最常见的失效形式之一[3],而决定一对密封副密封性的重要因素是比压、不平度和压差[4]。在压差和加工精度确定的情况下,密封性能在很大程度上取决于密封面上的密封比压(密封面上单位面积上的压力)[5]。……