分析了核級直通式隔膜閥的結構特點及不足，介紹了其密封結構的改進。

1、概述

　　核級直通式隔膜閥是目前國內核電站中常用的隔膜閥之一，該閥采用無填料函結構，橡膠隔膜可使流道內的腐蝕性介質與所有驅動部件處于完全隔離的狀態。由于直通式隔膜閥的流道平滑，流阻小，故而可獲得較大的流量。本文主要分析解決實際生產和使用過程中，核級直通式隔膜閥密封不足及開啟困難的問題。

2、問題分析

　　核級直通式隔膜閥(圖1)屬于軟密封結構。隨著閥門口徑的增加，密封面會出現滲漏現象。在DN>50的閥門中，因為閥門關閉時介質的作用力使得少量介質流入隔膜頸部的凹形區域(圖2的H區)，在打開閥門的時候會出現吸水的現象。由于直通式隔膜閥密封面的特殊形式導致開啟力矩過大，增加了操作難度，影響閥門的正常開啟。

3、優化方案

　　3.1、隔膜材料

　　隔膜材料為橡膠。通過有限元法分析了隔膜在正常工作壓力(2.0MPa)下的受力變形狀況，調整了橡膠硬度，使得閥門能夠避免滲漏，并在隔膜的應力集中處增加了強化網布，以延長隔膜的使用壽命。

　　3.2、閥體密封面

　　隔膜材料的改進雖然可以避免閥門滲漏的問題，但是每批橡膠成品存在差異，往往同一批隔膜，在尺寸都合格的情況下，有的可以密封，而有的卻出現滲漏。為了解決閥門密封性能不穩定的因素，對閥體密封面結構實施了改進。

1.手輪 2.閥桿 3.推力球軸承 4.閥桿螺母 5.閥蓋 6.閥瓣 7.隔膜 8.閥體

圖1 核級直通式隔膜閥

圖2 密封面問題分析

　　(1)增加輔助密封槽

　　根據核級直通式隔膜閥密封面球錐形密封結構，在閥體上設計了一條月牙形輔助密封槽(圖3)。密封槽為隔膜受力變形留下足夠的空間，以確保閥門的完全密封，避免了由于隔膜壓縮不均勻(特別是球錐型底部)導致密封處密封力不均勻的情況。輔助密封槽是由兩個同心的球面SRa與SRb組成，中間通過SRc光滑連接。改進后的閥體密封面形狀在更好的配合球錐型密封曲線的同時，把對隔膜的損傷降到最低，還有利于閥門正常開啟。

圖3 閥體改進

　　(2)調整閥體密封面錐角

　　為了更好的達到密封和開啟效果，通過多次試驗和模擬閥門密封的工況條件，確定閥體密封面錐角α與隔膜錐角存在約1°差時，閥門的各項性能良好。因此，通過調整閥體密封面錐角α，及在閥體密封面上增加月牙形輔助密封槽，使得閥門達到關閉時無滲漏，開啟時輕松靈活的效果(圖4)。

　　3.3、閥桿與閥瓣螺紋配合處改進

　　閥桿與閥瓣螺紋間隙(圖2)及配合精度是影響閥門密封性能和開啟力矩大小的原因之一。結合實際情況，增加了對螺紋垂直度的要求，并且提高了螺紋配合尺寸，由9c精度調整到8c。這樣可以降低閥瓣受介質作用力后發生徑向位移以及偏折的情況。

圖4 密封面啟閉模擬

4、試驗驗證

　　閥體密封面改進后，最小壁厚在密封面底部(圖3中的t1)，需要通過計算閥門的最小壁厚加以驗證(也可查閱真空技術網-http://203scouts.com/之前刊登過的文章)。通徑與密封錐面拐角處的尺寸R需要保證，盡量避免鑄造過程中破壞該尺寸。從閥門改進后的性能試驗(表1)分析，經過改進后閥門密封效果得到提高，其開啟力矩下降，隔膜使用壽命延長。

表1 閥門性能試驗結果

5、結語

　　核級直通式隔膜閥密封結構的優化改進，提高了產品質量，降低了生產成本，為其他產品的改進積累了經驗。