特大口径全焊接球阀的密封性分析及结构改进

摘要

长输管线球阀在使用时可能承受管道沉降、移动、热应力等复杂载荷作用。为确保球阀安全运行,以某公司研发的城市供暖用特大口径全焊接管线球阀为例,基于有限元数值模拟方法,计算在操作工况下阀座密封圈与球体的接触压力,发现全开球阀阀座密封面的密封比压偏小,难以保证球阀的操作密封性能。研究了密封圈采用不同的密封宽度和压力角对密封性能的影响规律,结果表明,接触应力随着密封面宽度和压力角的减小而增大,当密封面宽度为15mm,密封压力角为43.25°时接触应力达到最大,满足密封要求。根据研究结果提出改进密封结构,改进后的密封圈采用双斜面与球体接触结构,球阀在开启状态下最大密封比压达到14.54MPa,最小值也大于密封必须比压,密封性能可靠。