新型高温高压阀门自密封结构设计
自密封阀门(word)
自紧密封设计与计算（一）自紧密封原理及密封结构设计按照密封原理，密封可分为两大类，即强制密封和自紧密封。
（1）阀门的强制密封拧紧中法兰螺栓，对密封垫片施加压紧力，预紧的垫片受到压缩，密封面上凹凸不平的微隙被填满。
这样就为阻止介质泄漏形成了初始密封条件——密封面上形成预紧比压。
当介质压力上升和操作阀门时，密封面上的预紧比压下降，垫片回弹，如果垫片具有足够的回弹能力，使密封面上的工作密封比压始终大于介质和操作比压时，则密封面保持良好的密封状态。
可见，强制密封的必要条件是在介质压力和操作力作用下密封面上仍能保持一定的残余压紧力，应强调指出的是：强制密封中介质压力总是驱动于减小预紧密封比压，降低密封性能。
强制密封的典型结构是平垫密封、缠绕垫密封和齿形垫密封等；通常用于低压、中压和中小口径的阀门。
（2）阀门的自紧密封升压前，先旋紧螺栓，使阀盖上升，使阀盖与楔形密封垫之间，以及阀体与楔形密封垫之间形成初始密封条件——密封面上的预紧比压。
当介质压力上升时，阀盖与楔形密封垫以及阀体与楔形密封垫之间的密封比压随压力的增加而逐渐增大。
在自紧密封中，密封面上的工作密封比压由两部分合成：一是与紧密封比压，二是由介质压力形成的比压。
应强调指出的是：自紧密封中介质压力总是趋于增加预紧密封比压，增加密封性能。
介质压力愈高，工作密封比压就愈大，密封性能愈好。
根据这一特点，自紧密封作为高压密封技术，常用于高温高压大口径阀门。
自紧密封中根据介质压力作用在密封垫上的力的方向又可分为：轴向自紧密封和径向自紧密封。
轴向自紧密封有：楔形垫组合密封（伍德密封）、楔形密封、平垫自紧密封、C形圈密封和O形圈密封。
径向自紧密封有：双锥密封、B形环密封、三角垫密封、八角垫（椭圆垫）密封及透镜垫密封。
以上各种自紧密封的结构形式、工作原理、应用范围见表1。
表1 自紧密封结构形式、工作原理及选用表（二）楔形垫组合自紧密封的设计与计算1.楔形垫组合自紧密封的结构设计典型的楔形垫组合密封结构的阀门如图大口径阀门楔形垫的外锥面上有的开有1~2条环形沟槽，楔形垫的几个锥面角度分别为：α=30°-35°，β=5°，γ=5°~10°阀盖和楔形垫之间按线接触密封设计，即阀盖与楔形垫接触部分密封面角度与楔形垫α之间相差1°~2°。
超高温高压完井组块密封的研制
作者简介：陈同骁（1990-），男，现主要从事海上完井工程监督及管理工作。
收稿日期：2024-01-220 绪论组块密封结构作为油气田分层开采的重要工具，其工作可靠性和稳定性对井下高效生产至关重要，组块密封结构在井下依靠外侧橡胶件与密封筒内壁相配合形成轴向密封，起到隔绝产层、分层开采或维持井筒完整性的作用，其工作原理如图1所示。
车家琪[1]等人针对预置管柱气动式排水采气工艺，设计了一种用于封隔井底积液和产期通道的插入组块密封方案，但其主要着重于组块密封的结构优化，密封材料采用HNBR 材料，不适用于超高温高压油气井的开发；吴赛赛[2]等人设计了4种组块密封结构，实现了常温和高温下45 MPa 的压差密封，但是相较于10 000 psi （68.9 MPa ）的高压密封还尚有差距；程文佳[3]等人设计了一种带有1 mm 退让槽的组块密封，并采用了4道矩形密封圈粘接结构，解决了组块密封在密封筒内反复拖动带来的磨损问题，但不涉及超高温高压；左凯[4]等人基于参数化建模方法，利用有限元分析进行了组块密封关键影响因素分析，并基于分析结果自主设计了组块密封工具，但受于材料所限，工具并未应用于超高温高压油气田开发。
综上所述，国内对完井组块密封的研究多关注在其结构设计、密封影响参数研究、失效分析方面，在适用于超高温高压的组块密封方面研究较少，因此本文针对超高温高压油气开采井况，通过解决耐高温密封材料限制，开展超高温高压组块密封的研制。
超高温高压完井组块密封的研制陈同骁(中海油能源发展股份有限公司，天津 300450)摘要：组块密封作为完井工程中的保持井筒完整性、实现井下资源分层开采的重要工具，其工作的可靠性与稳定性不言而喻。
在超高温高压油气田中，对于组块密封的耐温性、耐压性要求更高，该方面研究在国内少有涉及。
本文通过新型耐高温气密材料的开发、组块密封结构设计，结合结构仿真与试验，研制形成多个尺寸系列耐温204 ℃、耐压10 000 psi 的完井组块密封工具，为我国超高温高压油气田开发提供了国产化工具支持。
高温高压止回阀-H44H高温高压止回阀
止回阀>>高压止回阀>>高温高压止回阀产品名称：高温高压止回阀产品型号：H44H产品口径：DN15-500产品压力： 1.0-10.0Mpa产品材质：铸钢、不锈钢等产品概括：生产标准：国家标准GB、机械标准JB、化工标准HG、美标API、ANSI、德标DIN、日本JIS、JPI、英标BS生产。
阀体材质：铜、铸铁、铸钢、碳钢、WCB、WC6、WC9、20#、25#、锻钢、A105、F11、F22、不锈钢、304、304L、316、316L、铬钼钢、低温钢、钛合金钢等。
工作压力 1.0Mpa-50.0Mpa。
工作温度：-196℃-650℃。
连接方式：内螺纹、外螺纹、法兰、焊接、对焊、承插焊、卡套、卡箍。
驱动方式：手动、气动、液动、电动。
产品详细信息止回阀：止回阀又称单向阀或逆止阀，其作用是防止管路中的介质倒流。
水泵吸水关的底阀也属于止回阀类。
启闭件靠介质流动和力量自行开启或关闭，以防止介质倒流的阀门叫止回阀。
止回阀属于自动阀类，主要用于介质单向流动的管道上，只允许介质向一个方向流动，以防止发生事故。
止回阀按结构划分，可分为升降式止回阀、旋启式止回阀和蝶式止回阀三种。
升降式止回阀可分为立式和卧式两种。
旋启式止回阀分为单瓣式、双瓣式和多瓣式三种。
蝶式止回阀为直通式、以上几种止回阀在连接形式上可分为螺纹连接、法兰连接和焊接三种。
用途:法兰连接的旋启式止回阀适用于公称压力PN1.6-16.0MPa，工作温度-29-550℃的石油、化工、制药、化肥、电力行业等各种工况的管路上。
适用介质为：水、油品、蒸汽、酸性介质等。
标准与规范：设计与制造结构长度压力温度等级连接法兰试验与检验GB12235 GB12221 GB/T131 GB/T74 HG20604 JB/T74～90 GB9113 HG20592-20635 JB/T9092-1999 GB13927型号：配管法兰公称压力PN(MPa) 法兰密封面产品型号<<阀门采购流程及注意事项>>：1、询价应当找专业符合阀门产品的厂家，尽量找有实力的品牌或合作过的厂家，避免技术不成熟、价格昂贵、质量不过关、货期时间长。
高温阀门设计中的关键技术
高温阀门设计中的关键技术标题：高温阀门设计中的关键技术作者：何培堂刘先东张志军栗勇来源：互联网大庆石油化工总厂仪表修造厂在不断进行调节阀系列化产品的研制开发，现在已具备年产1000台调节阀的规模。
近年来在生产常规调节阀的基础上，又研究开发了高温调节阀新品种。
随着现代科学技术和现代工业的飞速发展，携有高温流体的管路系统日益增加，高温阀门的应用越来越广泛。
管路系统的要求及新材料和新工艺的出现，开拓了高温阀门的应用领域。
由于高温条件下材料的各种物理性能、机械性能都将发生变化，致使高温阀门在结构设计和材料选择上与低温阀门或常温阀门相比具有很大的差别。
经不断研究，总结了高温阀门设计应注意的关键技术。
1阀门设计中的几个关键技术1.1材料的机械性能高温条件下，材料的力学性能将发生明显的变化。
主要表现为两个方面：一是强度的改变；二是金属材料的变形性质的变化。
碳素钢在不同温度下的强度、塑性、弹性模量和波桑比的指标见图1。
高温条件下材料硬度也将发生变化，对于阀门的密封面来说是很重要的。
司太立合金、铬化硼合金等四种密封面材料的高温硬度Rc变化曲线见图2。
阀门的使用温度超过450℃，设计时还得考虑材料的蠕变和断裂性能。
高温条件下受载的阀门零件（应力值大于物理蠕变极限）除发生弹性变形外，还会发生不可回复的蠕变。
即使应力低于相应温度条件下材料的屈服极限，也会发生这样的变形。
蠕变与温度和应力的关系曲线见图3。
从图3中可以看出，当温度不变时，应力大者蠕变速度大；应力不变时，温度高者蠕变速度高。
由此可见，对于同一种材料，蠕变速度为应力和温度的函数。
在高温阀门设计中，温度是由管路系统的参数决定的，材料的选择又受到介质的腐蚀性能等条件的限制，所以常常碰到的问题是如何确定许用应力。
如果按不发生蠕变的应力水平（物理蠕变极限）为条件设计阀门的零件，将使得零件重而不经济。
所以在掌握材料的蠕变速度的基础上，要选择一个应力，使得阀门在正常使用寿命下，总的蠕变不致于发生断裂或不致于因变形妨碍运动件相互间的运动。
乙烯装置高温高压Y型截止阀国产化开发
通过有 限元 分析 ， 验证 了阀 体创 新结 构 的可 靠性 ， 保证 阀体整体 上应力 均匀 ， 避免 因局部应 力
免 了阀杆密封 表 面拉 毛 和 碰伤 ， 证 了阀杆 的密 保
集 中的影 响 ， 而导 致 阀体 寿 命缩 短或 可靠 性 降低
创 新 结 构 的 运 用 ， 产化 阀 门在 高 温 高 压使 用 工 况 下 ， 动 作 的 可 靠 性 、 封 可 靠 性 和 流 通 能 力 都 达 到 国 际 国 其 密
先进水平 。
关 键 词 ： 温 高 压 Ｙ 型 截 止 阀 结 构 分 析 试验 高
随 着 国 内 乙 烯 装 置 的 大 型 化 ， 之 配 套 的 大 与
２ １ ６ 阀 杆 密 封 设 计 ．．
设计 阀杆填 料 密封 并 增加 蝶 簧 组 动态 密 封 ，
实 现多层 次动态 补偿 。 ２ ２ 有 限 元 辅 助 设 计 ， 证 创 新 结 构 的 可 靠 性 ． 验
减慢 ， 以有效 消 除高 速 流动 介 质对 密 封 面 的 冲 可 刷， 密封 面寿命 可大幅延 长 。其 结构 如图 ３ 示 。 所
的使用寿命 。密 封面堆 焊 Ｓ ＴＬ合金 ， 冲蚀 和耐 耐
磨 性 好 。 阀 座 堆 焊 Ｓ ２ ， 瓣 堆 焊 Ｓ ， ＴＬ １ 阀 ＴＩ ６
Ｓ １ 有极 其 良好 的高 温特性 和 耐 冲蚀 性 ， ＴＩ 具 ２ 具
有 冲 击 自硬 化 特 性 ， ＴＩ １阀 座 与 Ｓ Ｓ ２ ＴＩ ６阀 瓣 材 料 配对 ， 封面有 明显 的硬度 差 ， 于 密封 。 密 便
（ ）添 加 载 荷 ， 图 ４ ３ 见 ； （ ） 网格 划 分 ， 图 ５ ４ 见 ；
高压蒸汽阀门自密封泄漏的原因及处理
负面影响。
同时，高压蒸汽阀门自密封日常检修活动实施过程中，技术人员未能在局部检修后，给予重新安装后的综合检验，致使新安装的元件与设备不相符，进而加大了设备运用中的磨损程度，也会导致高压蒸汽阀门自密封性大大下降的问题[3]。
2.4 腐蚀性因素导致其密封性受阻高压蒸汽阀门自密封泄漏出现的原因中，元件应用环境中的腐蚀性因素汇集，也对其密封性造成了直接性冲击。
一方面，高温高压环境中，密封环容易在长期侵蚀的作用下，出现局部变形、密封焊接点开裂等状况，从而造成高压蒸汽阀门自密封效果下降。
另一方面，当代化工生产过程中，强酸、强碱性腐蚀生产空间内，同样也会造成高压蒸汽阀门自密封性降低。
3 解决高压蒸汽阀门自密封泄漏隐患的方法3.1 检查密封材料品质高压蒸汽阀门自密封泄漏问题得以有序性应对，首先是要做好设备密封环方面的管控与调节，实际进行多样性密封调控与对应安排时期，科学有序的开展多样化生产系列因素层面的对应评定，从密封材料自身层面入手，合理进行密封缺陷问题的防范，是从主观层面寻求问题解决的有效方式。
某企业针对当前高压蒸汽阀门自密封泄漏问题，寻求有序的工作解决方案时，技术人员就主要是从高压蒸汽阀门上环形设备调节环节，寻求问题处理的方法：(1)技术人员进行高压蒸汽阀门中密封环选择时，应清楚设备中需要的密封环为金属质地的硬密封环，还是软密封环；(2)本次设备中所选用的为复合材料式石墨楔形环，密封环锥形角度为33°，与之相互配合部分的阀体间隙距离为0.1mm ；(3)技术人员进行密封环个体检验后，再相应进行密封环与外部阀门结构之间的关联性控制，从实际应用情况层面，减少高压蒸汽阀门自密封环自身泄漏隐患问题的残留。
高压蒸汽阀门自密封环的品质高低，直接决定了设备细微之处的密封效果。
为适应当前环境建设需求，后续实施环节所给予的要求上，技术人员应立即进行高压情况的综合性评定。
而客观有序的高压蒸汽阀门自密封方式，更是达到了综合管理和最优化调整的实施目的。
高压换热器密封结构的设计
高压换热器密封结构的设计摘要：换热器广泛应用于石油、化工等多个行业，在其运行的过程中，需要全面合理的设计才能达到密封、换热等效果，满足工业运行及生产等多个条件。
密封结构的设计尤为重要，按照我国现行标准，普通密封法兰和垫圈设计可以满足换热器本身的操作要求。
但随着部分装置规模的不断大型化，换热器也向着高参数化发展，呈现出大直径、高温、高压的参数特征。
因此，高温高压换热器密封结构的优化设计十分值得学习与探讨。
关键词：高压换热器；密封结构；设计引言高温高压换热器作为装置中的重要组成单元，需要保证其高效平稳的运行，因此在设计密封结构的过程中，要优先考虑设备的安全性与经济性。
高温高压换热器自身密封结构性能的良好与否，会直接影响到换热器在运行过程中的安全性，而设施自身的经济性，则需要通过设计与选用方案或密封结构的优化来保障。
本文对高温高压换热器上广泛使用的金属环密封结构、Ω环密封结构、螺纹锁紧环密封结构和隔膜密封结构进行了分析，以提供参考。
1高温高压换热器密封结构的特点上述四种高温高压换热器密封结构具有以下特点。
（1）金属密封环结构中的八角垫或椭圆垫密封结构组成相对简单，且技术较为成熟，对于在压力和直径方面设计要求相对不高的换热器而言，是一种可以优先选择的密封结构形式；（2）Ω环密封结构简单且不易泄露，整体造价较低，如果介质具有腐蚀性，为确保在维修周期中Ω环密封结构不会因腐蚀而受损，需要对其材质进行合理的升级；（3）螺纹锁紧环密封结构复杂却也紧凑，换热器本体体积小，多采用双壳程双管程的结构，换热效率高于其他密封结构。
且该密封结构为双密封，外部由螺纹代替主螺栓，内部由分合环、分程箱和管板逐级压紧密封，如在运行过程中泄露也不需要停车检修，紧固压紧螺栓即可达到密封要求；（4）隔膜密封结构与螺纹密封结构相似，相同体积下重量低于螺纹密封结构，具有易拆卸，加工精度要求低，密封简单不泄露的优点，适用于高压加氢装置。
本文依序对这四种密封结构进行介绍与分析。
特高压平板闸阀设计与密封性能分析
２０２４年第５３卷第１期第４４页石油矿场机械犗犐犔 犉犐犈犔犇 犈犙犝犐犘犕犈犖犜２０２４，５３（１）：４４ ４９文章编号：１００１ ３４８２（２０２４）０１ ００４４ ０６特高压平板闸阀设计与密封性能分析樊春明１，２，郑家伟１，杜文波１，韩传军３，刘 鸣１，李中华１，２（１．宝鸡石油机械有限责任公司，陕西宝鸡７２１００２；２．国家油气钻井装备工程技术研究中心，陕西宝鸡７２１００２；３．西南石油大学机电工程学院，四川成都６１００６５）摘要：针对特高压井口平板闸阀设计指导空缺问题，参考ＡＰＩ６Ａ和ＡＰＩ６Ｄ标准中的平板闸阀设计参数确定方法，给出１７５ＭＰａ工作内压下阀体通径为７８ｍｍ的平板闸阀设计参数，补充并完善了国内外特高压井口平板闸阀设计方法，对所设计的平板闸阀采用有限元法分析其在螺栓预紧工况、额定工作内压工况和１．５倍静水压工况下的密封性能。
所设计的平板闸阀可以满足密封准则，且能应对一定量的动载荷，可为特高压井口平板闸阀设计提供参考。
关键词：特高压；井口装备，平板闸阀，密封，载荷中图分类号：ＴＥ９３１．１ 文献标志码：Ａ 犱狅犻：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１ ３４８２．２０２４．０１．００７犇犲狊犻犵狀犪狀犱犃狀犪犾狔狊犻狊狅犳犛犲犪犾犻狀犵犘犲狉犳狅狉犿犪狀犮犲狅犳犝犎犘犘犾犪狋犲犌犪狋犲犞犪犾狏犲ＦＡＮＣｈｕｎｍｉｎｇ１，２，ＺＨＥＮＧＪｉａｗｅｉ１，ＤＵＷｅｎｂｏ１，ＨＡＮＣｈｕａｎｊｕｎ３，ＬＩＵＭｉｎｇ１，ＬＩＺｈｏｎｇｈｕａ１，２（１．犆犖犘犆犅犪狅犼犻犗犻犾犳犻犲犾犱犕犪犮犺犻狀犲狉狔犆狅．，犔狋犱．，犅犪狅犼犻７２１００２，犆犺犻狀犪；２．犖犪狋犻狅狀犪犾犗犻犾犪狀犱犌犪狊犇狉犻犾犾犻狀犵犈狇狌犻狆犿犲狀狋犈狀犵犻狀犲犲狉犻狀犵犜犲犮犺狀狅犾狅犵狔犚犲狊犲犪狉犮犺犆犲狀狋犲狉，犅犪狅犼犻７２１００２，犆犺犻狀犪；３．犛犮犺狅狅犾狅犳犕犲犮犺犪狀犻犮犪犾犪狀犱犈犾犲犮狋狉犻犮犪犾犈狀犵犻狀犲犲狉犻狀犵，犛狅狌狋犺狑犲狊狋犘犲狋狉狅犾犲狌犿犝狀犻狏犲狉狊犻狋狔，犆犺犲狀犵犱狌６１００６５，犆犺犻狀犪）犃犫狊狋狉犪犮狋：ＡｉｍｉｎｇａｔｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｖａｃａｎｃｙｏｆＵＨＰｌｌｈｅａｄｐｌａｔｅｇａｔｅｖａｌｖｅｄｅｓｉｇｎｇｕｉｄａｎｃｅ，ｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｓｉｚｅｏｆｔｈｅｆｌａｔｇａｔｅｖａｌｖｅｓｗｉｔｈａｄｉａｍｅｔｅｒｏｆ７８ｍｍｕｎｄｅｒ１７５ＭＰａｗｏｒｋｉｎｇｉｎｔｅｒｎａｌｐｒｅｓｓｕｒｅｗａｓｇｉｖｅｎｂｙｒｅｆｅｒｒｉｎｇｔｏｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇｔｈｅｄｅｓｉｇｎｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｆｌａｔｇａｔｅｖａｌｖｅｓｉｎＡＰＩ６ＡａｎｄＡＰＩ６Ｄｓｔａｎｄａｒｄｓ．Ｆｏｒｔｈｅｄｅｓｉｇｎｅｄｎｏｎ ｓｔａｎｄａｒｄｐｌａｔｅｇａｔｅｖａｌｖｅｓ，ｔｈｅｓｅａｌｉｎｇｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｕｎｄｅｒｂｏｌｔｐｒｅｔｅｎｓｉｏｎ，ｒａｔｅｄｗｏｒｋｉｎｇｉｎｔｅｒｎａｌｐｒｅｓｓｕｒｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎ，ａｎｄ１．５ｔｉｍｅｓｈｙｄｒｏｓｔａｔｉｃｐｒｅｓｓｕｒｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄｂｙｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄａｎｄｔｈｅｄｅｓｉｇｎｍｅｔｈ ｏｄｓｏｆ１７５ＭＰａｆｌａｔｇａｔｅｖａｌｖｅｓｆｏｒＵＨＰ（Ｕｌｔｒａ ｈｉｇｈｐｒｅｓｓｕｒｅ）ｗｅｌｌｈｅａｄｓａｔｈｏｍｅａｎｄａｂｒｏａｄｗｅｒｅｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔｅｄａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｄ．Ｔｈｅｎｏｎ ｓｔａｎｄａｒｄｆｌａｔｇａｔｅｖａｌｖｅｓｄｅｓｉｇｎｅｄａｃｃｏｒｄｉｎｇｌｙｃａｎｍｅｅｔｔｈｅｓｅａｌｉｎｇｃｒｉｔｅｒｉａａｎｄｃｏｐｅｗｉｔｈａｃｅｒｔａｉｎａｍｏｕｎｔｏｆｄｙｎａｍｉｃｌｏａｄ，ｐｒｏｖｉｄｉｎｇａｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅｆｌａｔｐｌａｔｅｇａｔｅｖａｌｖｅｓｏｆｔｈｅｕｌｔｒａ ｈｉｇｈ ｐｒｅｓｓｕｒｅｗｅｌｌｈｅａｄ．犓犲狔狑狅狉犱狊：ｕｌｔｒａ ｈｉｇｈｐｒｅｓｓｕｒｅ；ｗｅｌｌｈｅａｄｅｑｕｉｐｍｅｎｔ；ｐｌａｔｅｇａｔｅｖａｌｖｅ；ｓｅａｌ；ｌｏａｄ 收稿日期：２０２３ ０６ ２８ 基金项目：国家油气钻井装备工程技术研究中心开放基金“压裂管汇核心部件强度、密封和耐冲蚀计算方法及安全评价研究”（ＢＯＭＣＯ Ｊ１１８ ＪＫＹ０１１ ２０２２）。
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图 &" 双层密封圈分解图
?A8；
%］ — —密封的必需比压，查表 & 1 #) ［ 可得，单 $ — ?@
（ # ）软密封圈用柔性石墨或用柔性石墨编织填料压 制而成，图中所示尺寸为压制后尺寸。考虑到材料的压 缩量及回弹量较大，! 尺寸可适当放大。 （ %）金属密封圈由于是弹性设计，故在设计过程中尺 寸 "# 0 " 1 （ # 2#$ ’） ，还要注意角度 ’3 的设置。视 !# 的 大小，在外圆上适当设计槽的数量和大小，以增加弹性。 （ ! ）软密封圈斜角为 !)3 ，弹性金属密封圈斜角为 !%3 。在金属密封圈开始密封时，保证金属密封圈上口 首先密封。从而使金属密封圈具有弹性。 这样的设计不但具有现有楔形垫密封结构的优点， 而且可以成功弥补现在常用楔形垫密封的缺点，其优点 具体分析如下。 # ）因为双密封结构有软密封存在，故其所需的螺 （ 栓预紧力要小许多，初始密封比压小，在低压情况下容 易密封。设计时可适当减小预紧螺栓，减少阀门成本。 （ % ）由于柔性石墨的压缩率远远大于金属材料，而 且柔性石墨的线胀系数 （ 在 %) 2 ())4 时，其值为 #$ ’ 2 &$ (’ 5 #(
图 #! 共用型 ’(’ 机组
二、共用型 ’(’ 技术的开发思路
中型、低压高炉由于单座高炉炉容小 （ 1$$ G "*$:2 高炉）回收的能量比较低，一次性投资比较大，投资的 回收期相对时间长，推广应用较困难。多年来，一直想
!""# 年第 $ 期
（ 收稿日期：)$$* & #$ & $+ ）
""
#! 杨源泉/ 阀门设计手册/ 北京：机械工业出版社，#00) )! 洪勉成等/ 阀 门 设 计 计 算 手 册/ 北 京：中 国 标 准 出 版 社，#001 2! 成大先/ 机械设计手册第 # 卷/ 第 2 版/ 北京：化学工 业出版社，#001 1! 何光远等/ 机械工程手册工程材料/ 第 ) 版/ 北京：机 械工业出版社的自密封结构有楔形垫组合密封 （ 伍德密封） 和楔形垫密封两种结构 （ 如图 ’ 、图 # 所 示） 。一般来说，大口径阀门采用组合式楔形垫结构， 小口径采用楔形垫结构。
图 #! 楔形垫结构
’( 阀体! #( 阀盖! "( 楔形垫! &( 支架
当管道介质压力由低向高变化时，此类阀门要始终保 持密封，必须满足两个条件：一是要通过预紧螺栓产生一 定的初始比压；二是在高压时，密封面不被高压压溃。为 了满足这两个条件，设计楔形垫时就要考虑其材料既要满 足低压时的塑性变形，又要有足够强度来避免高压时因密 封力过大而压溃密封面。为解决这一矛盾，现通常作法是 将强度高的材料表面镀一层软质镀层或涂覆层。 通过分析，可以发现现有的楔形垫密封结构存在以 下缺点：零件加工精度高，装配要求高；镀层或涂覆层
图 ’! 楔形垫组合结构
’( 阀体! #( 阀盖! "( 楔形垫! &( 压环 $( 四开环! )( 支承环! *( 预紧螺栓
使成本加大，且由于镀层或涂镀层在高温时存在剥落可 能，低压时密封不可靠。
这两种结构形式，其工作原理基本相同，都是把楔 形垫放置在浮动顶盖和圆筒体端部之间，利用螺栓产生
三、设计
1(
位为 ?A8； — —设计确定，一般取 !)3 ； !— — — —摩擦角，取 %$ ,3 2 ’$ 73 。 " （ % ）载荷计算" 内压引起的总轴向力 # 0 !& "% % 式中" #— — —内压引起的轴向力，单位为 -； "— — —密封接触圆直径，设计确定，单位为 >>； %— — —设 计 压 力， 验 算 低 压 时， 取 % 0 )$ !?A8；验算高压时，取设计压力上 限值，单位为 ?A8。 （ !）支承环、四合环、预紧螺栓及阀盖的设计计算 略。 （ %）
计算。
一、概述
随着国民经济的快速发展，电站行业也得以飞速发 展，电站行业所需的阀门的要求也进一步提高。表现在 阀门使用的温度、压力要求更高，阀门口径有增大的趋 势。对于高温高压大口径阀门，其自密封结构非常重 要，针对目前常用的自密封结构，探讨一种新型的自密 封结构。
的预紧力而形成初始比压。当介质压力作用时，浮动顶 盖受压力作用向上压缩楔形垫，从而达到自紧密封。
一、概述
津西共用型 & 二合一高炉 ’(’ 装置，是国产第一套 应用先 进 的 控 制 技 术，并 投 运 的 第 一 套 全 干 式 高 炉 ’(’。该机组的投运，对节能、增效以及 ’(’ 的推广应 用，具有十分深远的意义。从 )$$* 年 " 月 )$ 日开始联 调试车，到 + 月 * 日顺利通过 "), 的机械运转热负荷试 车考核，各项指标均达到设计要求，透平主机性能良 好，发电量曾达到 * +$$-.，炉顶压 力 调 节 稳 定、可 靠，全部完成了自动升速、自动并网、自动升功率、自 动调顶压及全部 ’(’ 过程检测与过程控制的各项功能。 取得了阶段性成果，用户比较满意。 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 属密封圈来实现可靠密封。这样不但弥补了现有自密封 结构的缺陷，而且可以降低成本。特别适用于大口径、 高温高压的电站阀门。是一种很有应有价值的自密封结 构。 参考文献
四、计算
（ # ）预紧状态时，软密封圈楔形垫的轴向分力，即 预紧螺栓的载荷计算： # 8 0 !" ;.< （ ! ! = "） $ 9:;! # 9:;" （ #）
— —楔形密封圈的轴向分力，单位为 -； 式中" # 8 — "— — —密封接触圆直径，单位为 >>； $ — — —初始密封比压，$ 0 #$ # 2 #$ ! $ ，单位为
! ! ’(’ 是高炉煤气余压透平的发电装置简称 （ 34567 89:567 ’;< = <>?669>? (?@;A?>B ’9>CDE?6 9ED7） ，是利用高 炉炉顶的余压，把煤气导入透平机膨胀做功，驱动发电 机发电的能量回收机组，可回收高炉鼓风机所需能量的 2$F G *$F ，经济效益十分显著，同时该装置正常运转 时，能替代减压阀组，能很好地调节、稳定炉顶压力， 净化煤气，故对保证高炉顺行，增产有良好的作用。回 收了过去在减压阀组通过强制节流和形成噪声而白白消 耗掉的能量，同时由于不影响高炉正常生产和煤气的使 用。因此，加速推广应用国产化成套 ’(’ 装置，对保护 民族工业，降低炼铁生产成本，节能降耗，减少环境污 染，都有不可忽视的社会效益及经济效益。共用型 ’(’ 机组见图 # 。
运行与应用
共用型 ’(’ 机组的研发与应用
陕鼓集团研发中心 ! （ 陕西 ! "#$%## ） ! 柳黎光
! ! ! !
【 摘! 要】 ! 对国内第一台应用先进的控制技术，设计投运的第一套全干式共用型 & 二合一高炉煤气透平 【 关键词】 ! 二合一 & 共用型! ’(’! 煤气透平! 顶压控制
’(’ 机组的特点和投运情况进行了介绍。
图 !" 双层密封圈密圈结构
#$ 阀体" %$ 软密封圈" !$ 硬密封圈" &$ 阀盖 ’$ 压环" ($ 四开环
可降低成本。 （ & ）这种结构对顶盖安装误差要求不高，所以装配 难度大大降低。 （ ’ ）由于是软硬双层密封圈密封，故在温度、压力 产生波动的情况下也能实现可靠密封。
这种密封结构的主要特点是把原来的楔形垫分成由 软密封圈和弹性硬密封圈组成的双密封结构。下面是用 柔性石墨或用柔性石墨编织填料压制成的软密封圈，上 面是由 )*+#,-./ 或 其 他 奥 氏 体 钢 制 成 的 弹 性 密 封 圈 （ 如图 & 所示） 。设计时注意事项如下。
五、结语
自密封结构阀门设计的关键在于把普通楔形垫改成 双密封圈的楔式结构。低压时靠柔性石墨或柔性石墨编 织材料的软密封圈来实现可靠密封，高压时，靠弹性金
6 4 ）又远小于金属材料 （ )*+#,-./ 在 %)
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!""# 年第 $ 期
新技术新产品 !"# $"%&’()(*+ , !"# -./"01.)
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运行与应用
新型高温高压阀门自密封结构设计
浙江石化阀门有限公司! （ 浙江! "#$%#& ） ! 吴尖斌 ! 陈凌云
! ! ! !
【 摘 ! 要】 ! 分析了现有高温高压自密封结构的优缺点，阐述了一种新型自密封结构的设计方法及数据 【 关键词】 ! 高温高压! 楔形垫! 双层密封圈
针对现在自密封结构的不足，设计以下双密封圈的
!""# 年第 $ 期
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运行与应用
自密封结构 （ 如图 ! 所示） 。
新技术新产品 !"# $"%&’()(*+ , !"# -./"01.)
2 ())4 时，其值为 #7$ / 5 #( 1 ( 6 4 ） 。当压力和温度逐 渐升高时，弹性金属密封圈开始受力密封，而此时软密 封圈已受力很小。这样既保证高温高压情况下密封，又 能避免软密封圈不被压溃。 （ ! ）由于所需的初始密封比压靠柔性石墨的来密 封，故弹性金属密封圈、浮动阀盖及圆筒体端部的加工 精度可以降低。而且金属密封圈不用镀层或涂镀层，也