高溫調(diào)節(jié)閥受熱膨脹受冷收縮

高溫調(diào)節(jié)與控制是自控執(zhí)行中的難題，高溫和超高溫的切斷難度更大。這一難題的主要表現(xiàn)是高溫膨脹產(chǎn)生卡阻及切斷問題。因此，高溫和超高溫控制一直是國內(nèi)外廠家及設(shè)計(jì)院關(guān)注的重點(diǎn)。

一、應(yīng)注意的幾個(gè)問題

從設(shè)計(jì)、選型和使用的角度看，應(yīng)注意以下幾個(gè)問題：

(1)閥體及閥內(nèi)件材料的選擇問題

用于450℃以上的環(huán)境中的調(diào)節(jié)閥，在設(shè)計(jì)和選用時(shí)必須考慮溫度、壓力條件對材料機(jī)械強(qiáng)度的影響，如在鍋爐給水系統(tǒng)和過熱旁路系統(tǒng)高溫條件下，常規(guī)閥體及閥內(nèi)件材料是不適用的(例如O形圈、四氟材料、彈性材料和標(biāo)準(zhǔn)墊片等)。因此，必須選用更加耐用的材料。一般材料可使用的最高溫度為500℃左右。對于高于538℃的場合，閥體通常采用鉻-鉬鋼。對于最高溫度達(dá)1035℃左右的場合，通常選用SUS310S型不銹鋼，而且材料含碳量必須控制在0.04～0.08%之間。對于更高的溫度，建議采用內(nèi)襯非金屬耐熱材料(可用于1200℃的高溫場合)或特殊的耐高溫高強(qiáng)度合金(如發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室用耐高溫高強(qiáng)度合金，可直接用于1000℃高溫場合)。

(2)熱膨脹，冷收縮的影響

高溫閥與常溫閥的結(jié)構(gòu)及閥內(nèi)件有很大的差異，如導(dǎo)向間隙、閥板轉(zhuǎn)動(dòng)間隙、軸承方式等。除了從設(shè)計(jì)、制造方面控制外，從閥型結(jié)構(gòu)的選擇上來減少熱膨脹、冷收縮的影響的方式更為可取。實(shí)踐證明擋板式蝶閥是一種非常好的高溫閥，擋板與閥體內(nèi)腔間的間隙為3～6mm，可徹底解決閥板與閥體內(nèi)腔高溫中卡阻的問題，并可達(dá)到較高的切斷性能(5×10-4)。

對于介質(zhì)溫度高于400℃的場合普通的定位導(dǎo)向結(jié)構(gòu)是不可靠的。此時(shí)應(yīng)采用外部軸承結(jié)構(gòu)來保證閥板的定位與支撐，這樣可以避免內(nèi)部高溫對導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的影響。華林公司發(fā)明的“日”字型專利定位系統(tǒng)，該系統(tǒng)可起到非常好的定位、支撐和保護(hù)作用，能保證閥板在縱向的準(zhǔn)確定位，避免閥板因重力而下垂造成的堵卡。同時(shí)，由于定位系統(tǒng)承受了閥板、閥桿的重力，從而減輕了執(zhí)行機(jī)構(gòu)負(fù)載，減輕了外部軸承負(fù)載，避免了常規(guī)蝶閥水平安裝使用時(shí)易出現(xiàn)的單邊卡阻現(xiàn)象，可垂直安裝。

(4)填料的耐溫性能

標(biāo)準(zhǔn)的聚四氟乙烯填料僅能用于200℃以下場合，如需用于中高溫場合則必須采用伸長型閥蓋以防止填料受到極高溫度的影響。但較長較細(xì)的閥桿在高溫條件下強(qiáng)度較差，易出現(xiàn)彎曲現(xiàn)象。因此，高溫條件下應(yīng)采用耐溫性能優(yōu)異(可達(dá)600℃)的柔性石墨填料，還可以大大降低伸長型閥蓋的高度。同時(shí)配以“旋轉(zhuǎn)類閥+粗閥桿”的方式提高閥整體強(qiáng)度，從而較好地解決這一問題。

(5)密封方式的選擇

在高溫條件下實(shí)現(xiàn)較高的切斷性能是很困難的，很多常規(guī)的高性能密封方式是不可取的(如O形圈、四氟材料、彈性金屬材料等)。在500℃以內(nèi)，可采用特種復(fù)合石墨閥座軟密封方式。典型的產(chǎn)品有華林的軟密封高溫O型切斷球閥、V型球閥和軟密封高溫全功能超輕型調(diào)節(jié)閥等。在500℃以上的條件下，只能采用金屬對金屬硬密封方式(一般采用蝶閥結(jié)構(gòu))。為防止因高溫中材料膨脹，而產(chǎn)生的卡阻的問題，密封間隙通常留得較大。從而導(dǎo)致泄漏率較大。為解決這一問題，華林公司開發(fā)了高溫?fù)醢迨降�閥，它采用平面檔板(閥板)落于閥體凸臺(一體化)之上的工藝，形成圓線密封面，達(dá)到很好的密封效果，泄漏率僅為10-3~10-4。同時(shí)在密封面上堆焊的耐磨合金使閥具有了較好的密封可靠性，使用壽命也得以延長。

二、典型高溫調(diào)節(jié)閥

(1)普通高溫合金蝶閥

普通蝶閥是結(jié)構(gòu)簡單、同口徑重量最輕的蝶閥，并且易于鍛造成型，可節(jié)約大量貴重的耐高溫合金。普通型高溫合金蝶閥只可用于泄漏要求不高的場合，應(yīng)用中還應(yīng)注意閥體與閥板之間應(yīng)留有足夠的間隙，避免高溫條件下因材料熱膨脹造成的卡阻。同時(shí)，應(yīng)采用適當(dāng)?shù)亩ㄎ淮胧?如華林“日”字型定位系統(tǒng))，以保證閥板的有效定位，避免閥板下垂、偏移，造成單邊卡死或咬死。

(2)高溫合金擋板蝶閥

擋板蝶閥是針對調(diào)節(jié)閥在高溫條件下易出現(xiàn)的主要問題而研發(fā)的新型高溫調(diào)節(jié)閥，具有結(jié)構(gòu)簡單，易于鍛造成型，密封性好，不易卡阻等優(yōu)點(diǎn)，還可大量節(jié)約貴重的耐高溫合金。其密封方式為平面檔板(閥板)落于閥體凸臺(一體化)之上，形成圓線密封面，從而達(dá)到很好的密封效果。該產(chǎn)品閥體與閥板間不存在間隙配合問題，如果同時(shí)使用華林“日”字型定位系統(tǒng)則可以更有效的保證閥板位置，減輕執(zhí)行機(jī)構(gòu)負(fù)荷，避免出現(xiàn)單邊卡阻或咬死現(xiàn)象。

(3)高溫導(dǎo)熱油專用球閥

采用彈性層壓特種復(fù)合石墨閥座與柔性石墨填料的高溫導(dǎo)熱油專用球閥，可有效地解決導(dǎo)熱油工藝要求切斷好、調(diào)節(jié)好，填料受導(dǎo)熱油影響小(常規(guī)伸長型閥蓋與散熱片沒有意義)、密封好的要求，是性能優(yōu)異的中高溫切斷型調(diào)節(jié)閥，可應(yīng)用于500℃以下場合。

(4)耐高溫非金屬內(nèi)夾層超高溫蝶閥

采用耐超高溫合金材料為結(jié)構(gòu)體，耐高溫非金屬材料為內(nèi)襯，做到閥體內(nèi)外有別，從而保證了閥體的強(qiáng)度。中空或耐超高溫合金材料閥板配以循環(huán)或冷卻手段可保證閥板在1200℃左右良好工作，同時(shí)采用華林專利技術(shù)的“日”字型定位系統(tǒng)更能有效地保證閥板的定位，減輕執(zhí)行機(jī)構(gòu)負(fù)荷，避免卡阻、咬死和對內(nèi)襯非金屬材料的破壞。