液压阀的密封结构设计改进_李森源

V型硬密封球阀密封结构的改进设计1 密封结构改进方法在现有的V型阀结构中，一般采用板簧结构密封，通过阀盖在压紧阀座的过程中，阀座通过板簧变形，使V型球面与阀座产生一个预紧力，达到密封效果，在客户使用过程中，不断遇到新的工况要求，介质为粉尘或是细小颗粒，当阀门开启及关闭过程中，使阀门的开关扭矩增大，无法正常开关，甚至使弹性密封结构因为介质的填充无法达到设计的目的。

在经过对其它厂家阀门以上结构的分析研究，并与使用厂家沟通交流后，我们总结为有以下两个主要问题需要改进：①由于介质为固体的金属粉末或砂石粉末，造成后面板簧处时间长后介质填满内部空间，造成弹性失效而使阀门卡阻，不能打开或关闭；②阀座长时间使用由于硬质颗粒的冲刷造成阀座的磨损损坏而产生泄漏。

针对客户提出的问题，新设计开发的V型弹性硬密封球阀[1-2]，改进了以上问题产生处的阀门结构，本结构采用弹簧变形产生的压力使阀门密封，开启关闭时，阀门的开关速度平稳，开关力矩较小，为了避免因为阀门在开关时阀座的移动，使阀盖，阀座及阀体之间产生间隙，粉尘介质进入压力弹簧工作空间，将会使弹簧无法正常工作，特采用了密封垫片，保证弹簧正常工作，避免了粉尘介质的侵入。

2 改进后结构特点经过对原来产品的改进，新设计的阀门密封结构达到了以下性能方面的提升：①本结构阀门主要采用压力弹簧变形来控制阀门的开关扭矩及达到密封的要求，采用密封垫片Ⅰ及密封垫片Ⅱ保证了弹簧的工作环境，不会因为介质的侵入而影响弹簧性能，保证了阀门的开启及闭合速度平稳，开关扭矩较小，避免产生扭矩太大而使阀门无法正常开关；②本结构阀座及阀盖，在进料孔端采用锥面进料，并在阀座靠近密封带处有高出密封带的台阶孔，此结构减少了因为物料冲刷而使密封面磨损，提高了阀门的使用寿命；③当阀门在使用中因为开关引起阀座磨损时，可以重新调换调整垫片，以改变阀座密封压力，使阀门达到密封要求，延长阀门使用寿命。

3 设计计算本产品改进的主要是密封结构处，所以对密封处的密封比压进行了计算验证，参考《实用阀门设计手册》中球阀产品设计公式，以DN150规格为例进行计算。

试论阀门密封结构的改进及应用作者：陈庆田来源：《科技资讯》2018年第34期摘要：阀门作为石油化工行业流体输送系统中的主要控制部件，其密封性能的好坏会对整个系统的能源节约效果有着很大影响，做好阀门密封结构的改进就显得比较重要。

基于此，本文先就阀门密封结构的影响因素以及应用要点加以阐述，然后就阀门密封结构的改进措施和改进效果进行探究，希望能从理论层面的深化探究，为实际工作开展起到一定启示作用。

关键词：阀门结构改进应用中图分类号：TG26 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）12（a）-0-02阀门的使用过程中比较容易出现的问题是强度和密封失效，这就必然会造成能源资源的浪费，也会容易发生安全问题。

阀门的结构密封改进的工作是提高阀门应用质量的关键工作，从理论层面深化研究就能有助于实际阀门密封结构的改进操作。

1 阀门密封结构的影响因素以及应用要点1.1 阀门密封结构的影响因素分析阀门的密封程度是需要结合其类型和性质相结合确定的，阀门的密封程度也和阀门材料以及设备工装和工艺等因素有着直接的关系，任何环节出现了质量问题，就必然会影响阀门的应用质量[1]。

结合科学设计标准，密封结构要设计成圆锥体或者是球体，但是和平面密封结构比较来说，这一密封结构就会存在诸多的不利影响，密封面容易出现擦伤，以及造成维修加工存在诸多的难度，这样也比较容易增加生产成本等，市场销售也会产生很大影响。

阀门密封面设计为圆锥或者是圆球体，会有不利因素影响，采取平面密封设计，将阀杆以及阀盖密封面由原来圆锥形状便成为平面接触样式，这样的方式受限比较小，装置和设备精度能得到保障，加工也相对比较容易一些。

阀门使用时间长短和阀门开关次数呈现出正比，维修方面也比较容易[2]。

1.2 阀门密封结构的应用要点阀门密封结构的应用当中，要注重从几个方面加强重视，不能让阀门在开度比较小状况下工作，阀针的启动相对比较缓慢。

所以开度小的时候节流间隔就相对比较小，还要能够适当的扩大锁紧机构螺距，增大阀针的开启速度以及升程，工作的开度会进一步增大，能有效延长阀门使用周期。

新型液压阀的优化设计随着产业的发展，越来越多的机械设备开始采用液压系统进行控制。

液压系统具有结构简单、功率密度高、响应灵敏等优点，因此被广泛应用于工业生产。

其中，液压系统的核心部件就是液压阀。

液压阀的设计优化对于机械系统的性能和寿命具有极为重要的影响。

本文就新型液压阀的优化设计进行探讨。

一、液压阀的结构液压阀主要包括：阀体、阀芯、弹簧、密封圈等部分。

其中阀体是阀的主体部分，承受着液压力的作用；阀芯则是阀门打开或关闭的主要部分；弹簧则根据需要提供开启或关闭的力量；密封圈则起到密封作用。

二、优化设计的目标液压阀的优化设计目标主要是针对其工作时存在的一些缺陷和不足，如：流量损失较大、能耗高、振动噪声等问题，进行改善。

首先，要尽量减少液压阀的流量损失，提高其工作效率。

流量损失是液压系统中最主要的能量损失形式，而液压阀是导致流量损失的关键部件。

设计上要注意减少内部通道长度和过渡段，优化阀门的孔形式和位置，减小阀门启闭时的泄压量。

其次，要尽量降低液压阀的能耗。

目前，国内很多液压系统仍然存在能耗高的问题。

要想实现液压系统能耗的降低，就必须对液压阀进行优化设计。

常用的技术手段有：采用先进的液压技术和材料、以及优化阀门的结构和控制电路等。

最后，要尽量减少液压阀的振动噪声。

在液压系统的工作过程中，液压阀的振动会产生噪声，影响人体健康以及机器的精度和寿命。

液压阀的结构设计应该从减小阀门惯性力、缩小流量孔口和增加缓冲结构等方面入手，降低其振动噪声。

三、优化设计的具体方法1、减少阀门内部流失针对阀门内部流失造成的流量损失问题，可以采用以下措施：合理分配流路；减少过渡段长度；精确控制公称通径；选择阀门的孔形式；采用细节设计等。

2、提高阀门的控制精度为了减少能耗并提高系统的灵敏度和稳定性，阀门的控制精度至关重要。

因此，在阀门的设计中，需要考虑采用响应性更好的新型定位元件和精度更高的加工技术，以提高阀门的控制精度。

3、优化阀门的材质和加工工艺使用新型高分子材料代替传统金属材料可降低系统能耗。

球阀阀座密封结构的改进球阀是一种常用的控制性阀门，用于控制流体的开关和调节。

球阀的阀座密封结构是球阀的关键部分，直接影响着球阀的使用性能和寿命。

为了改进球阀的阀座密封结构，可以从以下几个方面进行优化。

首先，可以改进球阀的阀座材料。

目前常见的球阀阀座材料有金属，弹性材料和陶瓷等。

金属材料可以提供较好的密封性能，但在高温或高压情况下容易出现泄漏。

弹性材料的阀座可以提供更好的密封性能，并且有较好的耐磨性能和抗腐蚀性能。

陶瓷材料具有出色的耐磨性能和耐腐蚀性能，但制造成本较高。

可以根据具体的使用情况选择合适的阀座材料，并结合阀座密封结构进行改进。

其次，可以改进球阀的阀座结构。

目前常见的球阀阀座结构有悬浮式和弹性密封式两种。

悬浮式阀座结构通过预紧力来实现密封，具有良好的密封性能，但容易出现摩擦损耗和卡阻现象。

弹性密封结构通过弹性体的变形来实现密封，具有较好的防泄漏性能，但弹性体容易老化和损坏。

可以结合悬浮式和弹性密封式的特点，进行改进，设计出更可靠的阀座结构。

另外，可以采用填料密封结构来改进球阀的阀座密封。

填料密封结构利用填料的压缩来实现密封，可靠性较高，并且能够适应一定的工作条件变化。

填料材料可以选择耐高温、耐腐蚀的材料，如氟塑料、聚四氟乙烯等，以提供更好的密封性能。

此外，还可以在填料表面进行特殊处理，如涂覆润滑剂、增强填料的耐磨性能等，以延长填料的使用寿命。

同时，还可采用活塞式阀座密封结构来改进球阀的阀座密封。

活塞式阀座采用活塞形式的密封元件，通过活塞的运动来实现阀座的密封或开启。

活塞式阀座密封结构具有密封可靠、操作灵活等特点，且阀座的密封面积较大，能够承受较高的压力。

可以将活塞式阀座与其他密封结构进行组合，以增强球阀的密封性能。

综上所述，改进球阀阀座密封结构可以从阀座材料、阀座结构、填料密封和活塞式密封等方面进行优化。

通过选择合适的阀座材料，设计合理的阀座结构，并结合填料密封和活塞式密封等技术手段，可以提升球阀的密封性能和使用寿命，满足不同工况条件下的应用需求。

液压缸密封件的有限元分析及改进设计Optimization of sealing o-ring based on finite element analysis【摘要】介绍了液压缸的常用密封件的分类，利用有限元分析软件ANSYS对液压缸往复密封用橡胶密封圈进行建模和计算，分析密封圈最易受损和失效的关键部位，并结合液压缸活塞杆动态密封机理提出了优化设计模型。

对密封件的设计改进提供一种可行的方法。

关键词：有限元分析；优化设计；密封圈；密封机理【Abstract】By using ANSYS engineering analysis system，the finite element analysis model for sealing 0-ring of hydrodynamic cylinder was set up to analyze the easiest parts to be damaged and the key parts to be disabled．Integrated with sealing principles for piston of hydrodynamic cylinder，an optimized model of sealing O-ring Was proposed，which pointed out an available way to optimize the design of sealing O-ringKey words：FEM；Optimization；Sealing O-ring；Sealing principle0引言在液压系统中，液压缸是动力传递元件。

而液压缸中，活塞和导向套上所选用的密封圈，对液压缸在规定的条件下，规定的时间内，完成规定的功能，而使其性能保持在允许值范围内是至关重要的。

如果密封件过早地失效，动力传递的功能必将随之消失。

在现代设计中，合理选用密封件以及合理的结构设计，是保证产品性能提高产品质量的必要条件。

球阀阀座密封结构的改进1、概述在电厂、矿山、冶金和化工等行业带有颗粒灰浆和干灰及腐蚀性介质的管道中，球阀用于介质流量控制和启闭，其阀座密封面的结构形式，直接影响到阀门的质量和使用寿命。

普通球阀的阀座通常采用PTFE 材料，在阀门启闭过程中，阀座密封面受到介质颗粒的冲击和磨损，很容易被划伤并无法恢复，阀门的密封性能被破坏。

严重时，阀门启闭困难并失去作用。

通过对阀座的密封结构进行改进设计，解决了球阀使用中的内部泄漏问题。

2、分析球阀阀座通常采用在浮动支架套筒侧面上环形槽内压入PTFE 矩形圈的结构，经过精加工装配到阀体中。

PTFE 具有一定的弹性，对球体表面因精加工过程中形成的微观不平度具有一定的补偿能力。

PTFE 阀座密封面的密封可靠。

浮动套筒支架上设有O 形圈形成浮动阀座。

浮动阀座密封面与球体密封面之间的密封副依靠压力的相互作用形成密封比压(阀门在启闭过程中，其出口端阀座密封面受到介质对密封面连续不断的冲蚀和撞击，其中的灰渣会嵌入PTFE 矩形密封圈内，使密封面变窄或密封比压升高，密封面受到挤压和擦伤，造成密封失效。

阀门进口端密封面同样受到介质连续不断地磨损，擦伤密封面易被挤裂，导致阀门密封失效。

在球阀开启时，介质作用在球体上的推力转移到介质颗粒的速度上，向阀座密封面冲撞和摩擦，使阀座密封面失效。

阀座(最先开启的部位)磨损特别严重，使入口端的阀座密封面产生泄漏，阀体体腔内部形成了介质流，由于介质的流动产生了涡流，因此在体腔内部阀体和球体上形成结垢导致阀门失效(球阀应用于干灰(气、固相)系统管道中，因为干灰是具有一定粘性的粉体，还具有渗透性，应用于气、固相粉体输送管道中的球阀，阀门阀座密封面采用金属密封((1)A 形阀座密封面在腔体压力的作用下，A 点与球体密封面接触，接触瞬间密封比压很大，随着压力的增加A 点发生了弹性变形，密封面从A 点开始转动并使密封面积增加。

由弹性变形填充球面的微观不平度密封性能较好。

阀门密封结构的改进及应用邓响兵（定远华塑股份有限公司 安徽 滁州 233290）摘 要： 阀门上密封质量的高低是评判阀门质量的一个重要标准，阀门必须具备严密的密封性能，以防止阀门密封部位的内漏或外漏，重大安全事故的发生，这样才能确保生产或生活安全地进行。

主要分析如何积极改进和应用阀门密封结构。

关键词： 阀门；密封结构；改进；应用中图分类号：TQ055 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2012）0710157-01阀门作为机器中的一个重要零件，本身的密封程度直接影材料质量和硬度，结构组织等都会发生或多或少的变化，无法响生产生活的安全进行，只有密封结构好的阀门才能节约能达到最佳的使用效果。

2.1 具体的改进方法源，保护环境并提高工作效率，所以，阀门的密封结构一定要引起足够重视，科学合理设计阀门密封结构，并在应用中及时由于阀门的密封面是坚硬的材质结构，不容易修复，所改进，使阀门的密封程度更精密。

以，可以把一个全螺纹状的小螺栓焊在阀盘端面中心处，使用聚四氟乙烯板或者橡胶板等制成与阀盘密封面尺寸相符的密封1 影响阀门密封结构的因素垫，为了将密封垫定制在阀芯上面，可以调制垫片和螺母压紧一般来说，国家或者企业根据阀门的不同类型，以及他们装置，这样密封垫就可以和对应的阀座一同使用。

的不同性质，来规定阀门结构的密封程度，阀门的密封程度与 2.2 阀门改善后的效果阀门的材料、工艺制造、设备工装、形状公差以及阀门各个零对改善后的阀门要多次示范验证其精密度，当产生一系列件的加工精度等诸多因素密切相关，这其中的哪一个环节出现问题时可采取一定的办法合理解决。

问题都会直接或间接地影响阀门的密封程度，依据科学的设计1）如果阀门发生内漏，只需把密封垫子进行替换，这样标准，阀门上密封结构应该被设计成圆锥体或者球体，然而，能有效节约成本。

与平面密封结构相对比，这样的密封结构会带来一些不利影2）软密封垫与硬质阀座密封面形成一个密封接合面，由响，例如：密封面会被擦伤，导致维修与加工工作困难重重、改进前的钢性硬密封变为软硬接合密封，同时增大了密封面举步维艰，加大了生产成本，在市场上产品的销量也会受到很积。

阀门密封结构的改进及应用阀门密封质量的高低是评判阀门质量的一个重要标准，阀门必须具备严密的密封性能，以防止阀门密封部位的内漏或外漏，重大安全事故的发生，这样才能确保生产或生活安全地进行。

主要分析如何积极改进和应用阀门密封结构。

1、阀门密封结构概述在目前的阀门使用上，最为普遍的问题就是阀门的强度失效与密封失效。

对现代阀门密封结构设计影响的因素有：在密封结构中包括了复杂特性的密封元件;工作状态中密封结构所遇到的不稳定状况，例如温度、密封介质特性、压力等。

所以在大部分情况下，阀门的设计人员往往使用传统凭经验确定密封结构的办法。

而随着科技的发展，行业领域内对于阀门的密封结构做了大量的分析与研究，提出了许多阀门密封结构相关的设计方法与改进方法，以最大程度优化阀门密封结构的设计，改善阀门密封结构的有效性，并同时延长其使用寿命，提升工作效率。

阀门密封可分作接触密封与非接触密封。

前者依靠密封力让密封面能够互相接触同时嵌入，使其之间的间隙得以减少或者消除。

而后者则是利用密封的组件对被密封的流体所产生压力降实现密封效果，其在密封的时候，动静件并不互相接触。

而在接触密封中还能分成弹性与非弹性密封。

前者弹性体采用高分子的弹性材料制作，可通过对变形的补偿，保证密封的效果。

而后者则是采用金属或者石墨等非弹性的材料制作而成。

2、截止阀密封结构改进2.1、问题分析截止阀的阀盘、阀座的内密封面是硬密封型，在密封效果失去后，若送回生产厂家进行修复，则成本较高。

而在一般日常生产中，阀门密封结构损坏的修复方法有(1)利用研磨石或是砂纸同时加入适量的研磨剂对损伤部分进行研磨，但这个方法只适用于受损面较小的密封结构。

(2)在车床上对受损伤的密封元件进行车削加工，其缺点是耗费时间长且修复后的密封件在材质、强度、结构组织等方面均发生一定变化，使其后续使用效果并不理想。

2.2、密封结构改进综合对硬质密封结构不容易修复的特点进行考虑，在其阀盘的端面中心位置焊接全螺纹小螺栓一只，利用聚四氟乙烯或是橡胶板制作成与阀盘密封面同样尺寸的密封垫，再通过对垫片的调整与螺母的压紧装置把密封垫在阀芯上进行固定，就可实现与相配套阀座的使用，即图1。

液压阀的密封结构设计改进李森源【摘要】通过分析液压阀的密封结构,发现了液压阀泄漏是由于密封结构设计不合理所造成,因此对液压阀的密封结构进行了重新设计,经过反复试验研究,证明该设计可提高密封性能.%Through the analysis of the sealing structure of a hydraulic valve, we find the reason for hydraulic valve leakage which is due to the unreasonable design of seal structure.Therefore the sealing structure of the hydraulic valve is redesigned.Through repeated experiments, we prove that the new design can improve the sealing performance, and has obtained a better effect.【期刊名称】《机械工程与自动化》【年(卷),期】2017(000)003【总页数】2页(P111-112)【关键词】液压阀;密封结构;改进【作者】李森源【作者单位】运城职业技术学院,山西运城 044000【正文语种】中文【中图分类】TH137.52液压操纵阀、液控单向阀等属于现代机械化采煤综采液压支架的控制操纵阀类，主要用来控制液压支架的升降、支撑和移动。

山西新型煤矿机械厂在新产品试制时，阀的性能试验合格率仅有60%～70%，不合格的主要原因是密封不可靠、缓慢泄漏、性能不稳定、寿命较短。

为了提高液压阀的密封性能及使用寿命，我们针对阀体内腔部分的几个主要密封结构进行了反复试验研究，对结构进行了改进，最后达到了满意效果。

1.1 原密封结构分析原液压阀的密封结构大量采用了阀座与阀杆的锥面密封结构，两者的密封锥面角都设计成90°±0.2°(阀座锥角为α、阀杆锥角为β)，如图1所示。

燃气轮机用燃料控制阀密封结构的改进介绍了燃气轮机联合循环机组用燃料控制阀的使用条件和工况要求。

论述了该阀密封结构的改进、材料选用和产品试验过程。

1、概述燃气轮机联合循环电厂的整体循环效率高，对环境污染极小，在同等条件下具有投资较低，调峰性能好，启停快捷，占地面积少和耗水量低等优点。

近年来，燃气轮机及其联合循环技术获得了快速的发展。

燃料控制阀设置在燃气轮机的燃料喷嘴前，用于控制燃机的速度和启停，阀门的密封性能要求很高由燃厂配套进口。

在使用过程中，针对该阀门出现开关几十次后球体与阀座表面擦伤泄漏需要更换和寿命短等问题，对阀门的密封结构进行了研究和改进。

2、技术指标公称压力Class 300；公称通径NPS 8；使用温度185℃；紧急切断时间小于0.5s；泄漏量ASME B16.104 V3、结构及材料燃料控制阀采用V 形开口半球阀结构，在产品试制过程中先后采用了硬密封和软密封两种结构形式。

3.1、硬密封结构该结构基本上与配套进口的V 形球阀一致( 由于燃料控制阀控制介质为185℃，压力约为3.5MPa 的天然气，根据阀门使用工况，采用软密封结构应能够满足使用要求( 经过分析，采用PEEK( 聚醚醚酮) 材料做阀座密封环，将其精加工后镶嵌在金属阀座环中，在车床上采用滚压收紧金属阀座环的预留包边，使软阀座被牢固可靠的固定在金属阀座环中，然后再整体加工出密封面，并与球体配研( 表1) 。

表1 PEEK 材料性能表经冷态和热态试验证明，PEEK 作为阀座密封材料，加上独特的旋压包紧工艺可保证软阀座不会出现脱落现象，完全可以满足阀门的使用要求( 采用电加热设备，阀前通入0.5 ～0.6MPa 压缩空气，加热温度设定在185℃，由于温度传感器的滞后性，实际的温度在175 ～198℃之间变化( 经过热态试验完成后，将阀门解体，对阀座密封面检测，密封面光滑，无软化变形痕迹。

结果证明改进后的软密封结构是可行的，PEEK 材料作为阀座密封材料，在200℃下工作，不会出现软化现象，密封安全可靠( 表2) 。