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球阀在中国的发展

球阀在中国的发展,源于两个各自独立的系统。大致经历了三个发展阶段:

第一阶段:大致为20世纪50年代末到70年代末期间。1958年在北京展览馆展出日本的浮动球球阀,国内通用阀门制造业以此样机和样本为基础,发展成Q41系列浮动球球阀;尔后,引进日本KTM固定球球阀结构,发展了Q47系列固定球球阀;另外,为满足航天工业发动机地面试验的需要,以及燃料、氧化剂储运设备的需要,参照原苏联的有关资料发展军工系统用气动不锈钢球阀,而产品的设计基础均参照原苏联贝科夫的《球阀》一书。贝科夫是一位从事液体火箭发动机试验的工程师,这本书的某些内容被收集在阀门手册中。一直到1978年在黄山召开第一届阀门年会,两个系统的阀门技术作了充分地交流。

第二阶段:大致为20世纪80年代初至90年代末期间。改革开放以后,美国的阀门产品和ASME/ANSI的有关阀门设计、制造、试验的标准及其相关材料标准为国内阀门界所接受,并以ASME B16.34为阀门的设计标准,以API 608、API 6D为阀门的产品标准,推出美标系列的球阀产品。一个标志性的发展是1992年美国JAMESBURY公司与原上海阀门七厂组建第一家中外合资企业。引进了以介质激励下的挠性密封原理为基础的高性能球阀和高性能蝶阀,使中国阀门的整体技术水平有了大幅度地提高。

阀门按作用在密封面上的力来分类,可以分为外力强制密封,如截止阀、中线衬胶蝶阀就是借助于外力的强制密封。另一种是利用介质的压力差作用在密封面上,获得可靠的密封。例如浮动球球阀,就是上、下游介质压差引起的作用力,作用在下游端阀座上,获得有效的密封。

利用介质压差的作用力的密封技术可分为两种密封原理。一种是填塞式密封(Jam-Seal),密封座是一块实心的PTFE聚四氟乙烯塑料,在介质压差作用下引起挤压变形,这样的密封座设计虽然是介质压差密封,但扭矩大,抗温度变化、压差变化、抗磨损能力差。

我们希望密封材料像橡胶一样,压缩时会产生较大的变形,而当接触应力消除后又能恢复到原来的形状,这一现象称之为材料的“记忆特性”,一个较好的例子是橡皮筋,可以被拉长,拉力一旦消失,就恢复原来的形状。这就要使PTFE材料密封座的结构具有记忆特性,就是挠性密封座结构。至20世纪50年代初,球阀克服了填塞式密封的缺点,研制成功了介质压力激励的唇式密封技术(Pressure Energize-self Lip-Seal),这一结构设计,使密封座恢复了部分记忆特性,具备扭矩小以及较好的抗压差变化、抗温度变化、抗磨损的能力。

第三阶段:及至21世纪开始,我国球阀在长输管线球阀与金属密封球阀方面取得了重要的发展。