自洁式煤层气专用球阀

自洁式煤层气专用球阀

杨孝均 何顺高 袁伟

四川德维阀门有限公司，四川 自贡 643000

摘要 介绍了一种专用于煤层气或页岩气等特殊工况的专用球阀及其结构特点和特性。

关键词 自洁、耐磨、低扭矩、煤层气专用球阀

Self-cleaning Ball Valve for Coalbed Gas

Yang xiao jun Yuan Wei He shun gao

(Sichuan Dewei Valve Co., Ltd, Zigong 643000, Sichuan, China)

Abstract: This paper introduces the constructual feactures and characteristics of one kind of ball valve, specially designed for the working condition of coalbed gas or shale gas, etc.

Key Words: Self-cleaning; Wear resistance; Low torque; Special Ball Valve for Coalbed Gas

1概述

随着全球能源的开发及使用，作为不可再生的天然气及原油储备的锐减，为了满足人们对能源资源的需求，煤层气或页岩气的开发、利用成为当今能源开采的一种趋势。为满足此特殊工况的需求，自洁式煤层气专用球阀应运而生。经过特殊设计的此种自洁式煤层气专用球阀，是对煤层气或页岩气中含有大量固体颗粒介质具有独特的优势，是现代工业生产中必不可少的一种改良型产品。

2 结构组成

自洁式煤层气专用球阀主要由阀体、连接体、球体、阀座圈、圆柱弹簧、阀杆、压盖法兰、驱动装置等组成，见图1。

3工作原理

如图2所示，金属阀座圈借助弹簧预紧，在球体关闭时，靠金属阀座密封面的内径D1和金属阀座圈的外径D所形成的环面积上的介质作用力压紧球体，以达到球阀金属阀座密封面与球体表面的密封，密封的可靠性在很大程度上取决于金属阀座密封面的内径D1和金属阀座圈的外径D之比，如果D1的值和D的值相比不够大时，将不能保证球阀的可靠密封，反之，如果D过大将引起金属阀座圈过载，而使阀门的开关时扭矩增加以及球体表面与阀座密封面之间的磨损加快。

4. 结 构特点

1. 阀座支承圈与球体密封面结构如图3所示，金属阀座密封面两边设计为尖锐刮刀结构，在球体开关时可将硬固体颗粒刮除，避免将球体表面刮伤。同时，在金属阀座密封面中间设计一环型槽，当阀座密封面和球体表面配合形成密封时，则环形槽将密封面分成两部分，中间为缓冲带以达到更佳的密封效果。为了增加阀门的耐磨性，在阀座密封面堆焊/喷涂硬面材料（钴基合金/铌基合金），在球体表面喷焊/喷涂（钴基合金/铌基合金）。

2. 由于介质为硬固体颗粒，所以将阀座支承圈设计为带尾部结构并且在尾部加一O型圈，如图4所示。装配好后圆柱弹簧被放置于两O型圈之间，这样将硬固体颗粒与圆柱弹簧隔开以达到保护圆柱弹簧的目的。

3 . 如图5所示，阀门设计为支撑板结构，当阀门关闭时，阀座支承圈与阀盖处所形成的截面积受到上游介质的压力，此压力通过支撑板传到下游阀盖，阀盖对支撑板形成反作用力，从而在阀门内部抵消，对阀门起开关作用的阀杆不受此力形成的弯矩而只承受阀门的扭矩，从而实现阀杆的纯扭矩操作。

4. 中法兰及压盖处的用于密封及防火的O型圈及金属缠绕垫片结构如图6所示，O型圈起主要密封作用，如果在火灾时O型圈被烧坏，则金属缠绕垫片起主要密封作用以达到防火的目的。为了达到金属缠绕垫片的最佳密封效果，在阀体上设计一环型槽，将金属缠绕垫片嵌入环槽中压紧，使金属垫变形而密封。另此种设计在拆卸阀门时，由于环槽和凸台的设置保护了金属缠绕垫，因此金属缠绕垫不易被装配或拆卸损坏，避免了人工和材料的浪费。

4 结语

自 洁式煤层气专用球阀具有结构设计合理，成本低，驱动力矩小，可靠、安全性能高等特点。适合于煤层气或页岩气中含有大量固体颗粒介质的恶劣工况。作为只用于启闭的阀门，比普通阀门寿命有明显的提高。

参 考 文 献

[1] 杨源泉.阀门设计手册[M].北京：机械工业出版社，1992.

[2] 王文斌主编.机械设计手册[M].北京：机械工业出版社，2004.

[3] 实用阀门设计手册[M]——4版.北京：机械工业出版社，2020.

[4] 一种可吸附介质颗粒的自洁式球阀[P].中华人民共和国.实用新型专利.ZL 2016 2 0557756.0，2016.