雙偏心超低溫金屬-非金屬密封副蝶閥在低溫下的應力狀態(tài)，
閥座密封寬度對密封副的結構應力和密封性能均有很大的影響。
隨著密封寬度的增大，密封副所受接觸應力增大，有助于提高其密封性能，
但隨之也帶來了摩擦應力的增大，使密封圈的使用壽命降低。
因此，在密封副設計時，應綜合考慮這兩個因素的影響來優(yōu)化結構參數。
1、概述
隨著石油、化工和燃氣行業(yè)的迅速發(fā)展，尤其是液化天然氣(LNG) 作為一種新興能源的廣泛應用，
使得LNG 用超低溫閥門的需求量迅速增加。
由于LNG 常壓下的溫度為- 162℃，且易燃易爆，
因此對LNG 超低溫閥門的密封性能的要求比普通閥門嚴格。
常溫下工作的蝶閥采用金屬- 非金屬密封副即能實現良好的密封，
是由于常溫下非金屬材料的彈性大，密封所需的比壓小。
但是，由于非金屬材料的膨脹系數較金屬材料大得多，
使得其低溫時的收縮量與金屬密封件、閥體等配合件的收縮量相差較大，
從而導致密封比壓嚴重降低而使密封性能大大下降。
另外，由于大多數非金屬材料在深冷溫度下會變硬和變脆而失去韌性，從而導致應力松弛。
因此目前在設計工作溫度低于- 70℃ 的低溫閥門時，通常采用金屬- 金屬密封副。
但在低溫條件下，金屬材料的強度和硬度提高，塑性和韌性降低，導致低溫冷脆現象的發(fā)生，
嚴重影響到閥門的性能和安全。
本文提出了一種具有金屬- 非金屬密封副的高密封性能雙偏心超低溫蝶閥，
并采用ANSYS有限元分析軟件對其密封副進行低溫下結構應力分析，優(yōu)化密封結構參數。
閥體與蝶板通過閥桿連接到一起，閥體與閥桿之間采用間隙配合，閥桿可在閥體內轉動。
閥桿與蝶板上的兩個凸起的內孔采用過盈配合，并用銷釘將其固定，以防止兩者相對轉動。
密封圈的截面為U 形，彈簧圈套在密封圈的U 形槽內，并與其根部緊密接觸，
可使密封圈在彈簧圈的彈力作用下沿徑向收縮，保證密封的可靠性，
并能保證密封圈磨損后也能在彈力作用下具有很好的密封性。
另外，為防止密封圈在超低溫條件下變硬變脆，
采用耐低溫的聚三氟氯乙烯密封材料來保證密封的高可靠性。
彈簧圈的外徑處由預緊環(huán)套住，
預緊環(huán)采用奧氏體相變終了溫度Af較高的高溫鎳鈦基形狀記憶合金材料制成，
加工時先在奧氏體狀態(tài)下將其加工到一定直徑，
然后在深冷條件下( 低于Mf點) 進行擴徑變形，使其內徑略小于彈簧圈的外徑，
這樣裝配時可使彈簧圈產生一定的預變形，增大彈簧圈的彈力，
進而提高密封圈的密封壓力，保證密封的可靠性。為保證密封圈的安裝剛度，
在其內的U 形槽內還裝有支撐環(huán)。密封圈、預緊環(huán)和支撐環(huán)裝入密封圈后由擋圈壓裝于閥體內部的凹槽內，并通過擋銷固裝在閥體上。
閥座密封寬度對密封副的結構應力和密封性能均有很大的影響。
隨著密封寬度的增大，密封副所受的應力和應變均增大，密封面所受的等效應力和接觸應力也增大，
使密封性能提高，但隨之也導致了密封面上摩擦應力的增大，使密封圈的使用壽命縮短，
因此，還應采取措施減小摩擦應力，延長密封圈的使用壽命。
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