高溫蝶閥的密封性能直接影響其在高溫工況下的可靠性(如防止泄漏、耐受熱膨脹),其密封形式需兼顧耐高溫、抗磨損、抗熱變形等特性。以下是高溫蝶閥常見的密封結構及其技術特點:
金屬硬密封為主流方案
高溫環(huán)境下,橡膠等軟密封材料易碳化、老化,因此高溫蝶閥幾乎全部采用金屬硬密封,通過金屬材質(zhì)的閥瓣與閥座直接貼合實現(xiàn)密封。根據(jù)結構設計差異,可分為以下類型:
1. 平面密封(徑向密封)
結構特點:
閥瓣和閥座的密封面為平行平面,閥瓣旋轉時,密封面沿徑向(垂直于閥桿軸線方向)貼合。
閥座通常采用堆焊硬質(zhì)合金(如司太立合金 Stellite、鎳基合金)或整體鍛造合金(如不銹鋼 316L、Inconel 625),硬度可達 HRC45-60,耐磨損和高溫氧化。
閥瓣密封面可進行表面硬化處理(如滲氮、堆焊陶瓷),提高抗沖刷能力。
適用場景:
中溫工況(300℃~600℃),如工業(yè)鍋爐的煙氣管道、熱油輸送系統(tǒng)。
優(yōu)點:結構簡單,加工成本較低,便于現(xiàn)場研磨修復。
缺點:高溫下金屬熱膨脹可能導致密封面擠壓過緊,啟閉扭矩增大,甚至卡澀。
2. 錐面密封(軸向密封)
結構特點:
閥瓣密封面為圓錐面,閥座內(nèi)側加工成與之匹配的錐度(通常為 3°~5°),啟閉時閥瓣沿軸向微量移動(通過彈簧加載或介質(zhì)壓力),使錐面緊密貼合。
典型設計:采用彈簧加載式密封—— 閥桿底部安裝壓縮彈簧,高溫下彈簧補償金屬熱膨脹間隙,保持密封面比壓穩(wěn)定。
適用場景:
高溫高壓工況(如 600℃以上蒸汽管道、冶金爐窯煤氣系統(tǒng))。
優(yōu)點:
密封比壓高,可承受 0.6~4.0MPa 壓力。
軸向補償設計緩解熱膨脹影響,啟閉更靈活。
缺點:錐面加工精度要求高,需配合研磨確保貼合度。
3. 偏心密封(三偏心結構)
結構特點:
三偏心蝶閥通過三次偏心設計(閥桿軸線偏離閥瓣中心、偏離閥體中心線、密封面傾斜一定角度),使閥瓣在啟閉過程中先脫離密封面再旋轉,避免摩擦磨損。
密封面材質(zhì):閥座采用碳化鎢(WC)噴涂或陶瓷貼片(如 Al?O?、SiC),閥瓣表面堆焊鎳基高溫合金。
密封原理:高溫下,偏心結構利用介質(zhì)壓力推動閥瓣緊貼閥座,形成 “自密封” 效應。
適用場景:
超高溫(800℃~1200℃)、強腐蝕或含顆粒介質(zhì)(如垃圾焚燒爐的高溫煙氣、玻璃熔窯的熔融物料輸送)。
優(yōu)點:
密封面磨損小,壽命可達 10 萬次以上啟閉。
耐高溫變形能力強,可承受 1000℃以上熱沖擊。
缺點:結構復雜,制造成本高,需專業(yè)廠家定制。