概況

近幾年，隨著石油化工、頁巖氣工業(yè)的發(fā)展，特別是液化天然氣LNG的廣泛應(yīng)用，對超低溫工況下應(yīng)用的超低溫設(shè)備如閘閥、止回閥、球閥的可靠性、適應(yīng)性、穩(wěn)定性和密封性要求也越來越高。一般將應(yīng)用在介質(zhì)溫度-40℃以下的閥門稱作低溫閥，應(yīng)用在介質(zhì)溫度-101℃以下的閥門稱作超低溫閥門。

超低溫球閥主要應(yīng)用于液化天然氣、液化石油氣以及空分行業(yè)的裝置上，輸出的液態(tài)低溫介質(zhì)有：液氧、液氫、液化天然氣、液化石油產(chǎn)品等。這些介質(zhì)不但易燃易爆，而且在升溫或者閃蒸時會發(fā)生氣化，氣化時體積急劇膨脹，如果輸送這些流體的閥門中有密閉閥腔且結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，則會造成閥腔超壓，從而導(dǎo)致介質(zhì)泄漏，甚至閥門開裂造成事故。

密封圈作為主要部件，對LNG超低溫設(shè)備可靠性、穩(wěn)定性的保證起著重要作用。研究開發(fā)低溫閥門密封圈，是大科學(xué)工程等科研裝備應(yīng)用和發(fā)展的重要保證，具有非常重要的科學(xué)和實際意義。目前國內(nèi)外超低溫設(shè)備密封件設(shè)計主要參考的標準包括API-6D-2008和英國BS6364。

有諦®工業(yè)密封SUL系列彈簧U封圈是LNG超低溫閥密封的不錯的選擇。

優(yōu)點

—具有非常好的密封性能；

—密封壓力高；

—承受溫度的劇烈變化；

—當表面不理想時具有良好的密封能力；

—便于安裝；

—儲藏壽命長；

材料由進口耐低溫的高分子材料加工精制，內(nèi)置經(jīng)耐低溫處理的不銹鋼防腐彈簧組合而成。

技術(shù)數(shù)據(jù)工作壓力：動態(tài)負載40Mpa；靜態(tài)負載80Mpa
速度：從靜態(tài)到緩慢旋轉(zhuǎn)或回轉(zhuǎn)運動
工作溫度：-200℃至+260℃

工作原理浮動球式球閥的密封依靠介質(zhì)的壓力，把球體推向下游的密封面，從而達到密封的要求。所以一般浮動球式低溫球閥的密封結(jié)構(gòu)為上游密封圈采用彈簧預(yù)緊式密封結(jié)構(gòu)，泄壓采用在球體上鉆孔的方式。由于上游介質(zhì)的壓力高，一般閥門的泄壓方向都采用向上游泄壓。彈簧預(yù)緊式閥座可以使球體在彈簧的作用下，壓向下游密封圈。這種密封結(jié)構(gòu)的好處是使密封更可靠，同時球閥開啟扭矩也會減小。球體上鉆孔可以使閥腔與閥門上游相通，避免閥腔因介質(zhì)氣化膨脹而局部升壓。

固定球式超低溫球閥的密封一般是雙向密封，即上下游密封圈要同時起到密封的作用。上游密封圈用單活塞式密封閥座，下游密封圈用雙活塞式密封閥座。單活塞閥座的原理為單向活塞式的作用，在密封副的設(shè)計上，考慮到因密封面兩個方向作用力的差值而產(chǎn)生的作用力方向的不同，從而使密封副在壓力差的推動下，產(chǎn)生相應(yīng)方向的活塞運動（單活塞效應(yīng)）。正常壓力下前閥座單活塞密封示意圖見圖1，在上游管道正常推力P1大于反向推力P2時（P1>P2），在壓力差的作用下，把密封圈壓向球體，達到密封；而在閥腔壓力升高時，在此壓力的作用下，推開密封圈，使閥腔里的氣體泄向上游管道。

圖1 正常壓力下前閥座單活塞密封示意圖   

中腔泄壓時前閥座單活塞密封示意圖見圖2，當閥門中腔有異常壓力時，中腔壓力大于流體壓力，且壓力差產(chǎn)生的推力滿足P3>P4+P5(P3為閥腔壓力作用在圖示作用面上的推力,P4為流體作用在閥座上端推力，P5為彈簧推力)，閥座在壓力的推動下，離開球體，泄放壓力。

圖2 中腔泄壓時前閥座單活塞密封示意圖

雙活塞閥座的原理與單活塞閥座的原理類似，只是在密封圈的設(shè)計上，要保證無論在下游管道壓力高于閥腔壓力時，還是在閥腔壓力高于下游管道壓力時，密封圈都能達到密封，從而避免閥腔氣體向下游泄壓并保護下游管道（雙活塞效應(yīng)）。正常壓力下后閥座雙活塞密封示意圖見圖3，在正常壓力方向，由于閥腔壓力P6小于閥座彈簧壓力P7與流體壓力作用在圖示作用面上壓力P8之和(P6正向流體壓力P10，閥座在壓力作用下也會壓向球體，阻止介質(zhì)通過。

圖3 正常壓力下后閥座雙活塞密封示意圖

圖4 存在反向壓力時后閥座雙活塞密封示意圖