小型波纹管阀门密封技术研究
摘要：随着社会的进步快速的推动着工业科技的发展，新兴密封技术的诞生也扩大了管道阀门技术的领域，小型波纹管阀门对密封性要求也越来越高。密封性不好的产品不仅会造成企业的经济和能源的损失，还容易引起环境污染问题和重大责任事故。去年惊天动地的天津港爆炸案，据媒体透露就是因为储存危险品的仓库发生泄漏导致，至于是不是管道阀门的问题还有待考究，但是足以说明密封对现代工业社会来说可以是生死攸关的大事。本文就小型波纹管阀门密封的构成、材料和应用技术进行探讨和研究，以提高阀门密封的安全性和可靠性。 关键词：小型波纹管；密封阀门；专用技术
小型波纹管阀门的诞生意义重大，现代企业大量使用氢气进行工业生产，而小型波纹管阀门是氢专用阀门，其密封性的要求比较一般阀门更高，并且常使用在特殊环境和技术用途上。因此在开发生产前必须初步分析其理论体系, 明白结构, 了解阀门外密封和内密封面的关系, 为研究小型波纹管阀门密封技术提供了参数依据。
1. 小型波纹管阀门诞生背景
现代航空航天技术日新月异，而航空航天的发展对氢的使用率极高。根据氢的特性，考虑到氢和氢的同位素的长期保存，还要考虑到氢气使用要求氢气纯度很高，不能使用普通的填塞阀门，特别在对氢同位素的处理时不能发生任何泄露。因此，阀门的构成材料选择必须选择抗氢能力较好的材料，一般来说外密封波纹管的主体材料可以用抗氢钢，而内密封阀门处主要为铍青铜，这就促成了小型波纹管阀门作为专用氢专用阀门。
2. 小型波纹管阀门的结构
波纹管阀门的内密封结构顾名思义就是用金属波纹管组成管件实现技术密封，而这种波纹管组件由金属管身、法兰组件和盖连接件构成，且内密封是形如刀口的平面结构，实现最大通气量的同时，密封轴向力达标；外部密封材料采用无漏点的焊接技术。由于金属波纹管依靠材料的弹性和强度，在阀叶移动并进行伸缩时，需经过有限元的计算，配合相关实验依据，分析波纹管的抗压程度和通过率等数据得知即使在位移达到60%时，波纹管阀门仍然能安全工作。防止气控腔和介质腔的相互泄露，做到泄露率为零的程度，并能抵消介质腔和气控腔的压力差值。波纹管最常用多层U 形形式，以最常用的三层U 形为例，在三维中建模，观察其剖面图，发现管组件通过法兰组件和阀门外壳连接为一个整体，盖连接件与阀门叶连
[1] 接，靠气门压力为驱动力，使用阀叶调节开关。
3. 小型波纹管密封技术的工作原理
小型波纹管阀门采用波纹管作为密封元件，把小型波纹管焊接在阀门盖和基座上的一头固定住，另一头连接阀杆，阀杆的位移运动带动波纹管的伸缩，小型波纹管作为阀杆的密封性和弹性的关键元件，起到了关键作用。关阀时，阀杆自上而下，阀叶向下作用压紧密封层，阀门关闭。反之，抬起阀杆，阀叶打开密封层，阀门开启。小型波纹管的位移运动通过阀杆的上下控制，阀叶在压和离的过程中，依靠小型波纹管的控制把运动副之间的泄漏率稳定在零值。在阀叶的运动的整个过程中, 小型波纹管的密封在运动副之间没有任何接触及摩擦, 也就是零磨损。所以小型波纹管动密封的关键元件是否能伸缩变形直接决定了密封管对阀门的动密封性的好坏。
运动机械的密封形式是由活塞槽的非金属元件和金属外壳的内壁之间产生压力面，产生挤压，从而消除运动副之间的压力差导致的泄露问题。因此在压力面的接触位置的密封程度与关键部位的材料、接触硬度、表面的光滑程度、大小、运动副之间的压力差都有密切关系。受压面的受压程度必须恰到好处。压力小必定造成泄露，但压力也不是越大越好，因为压力越大机械运动就很难做到密封，而且会造成小型波纹管的运动副之间有接触，就会造成摩擦
[2]力，产生磨损，压力越大，磨损越严重。
4. 小型波纹管阀门密封类型及材料
根据小型波纹管阀门密封原理可以看出，小型波纹管阀门采用的阀门是截止阀。而截止阀在较短运动条件下能立即有效启动全流量，且具有比闸阀和蝶阀这些形式的阀门更轻便小巧，控制起来也灵活多变。氢气作为小型波纹管阀门的通过介质，会对其他材料造成不同程度的损害和侵蚀，从而在使用中很有容易导致泄漏事件的发生。因而小型波纹管阀门必须使用抗氢能力强的金属材质，以防因侵蚀而发生的泄露问题，并且该金属也必须具有相当的坚固和伸缩延展性，可以在长时间的机械运动时保障生产安全。
5. 阀杆外密封和内密封设计
将阀盖和基座连接时用电焊焊接可消除小型波纹管阀门的外部泄露点，在开关阀门时，阀杆的轴向运动必须让其移动时阀杆和阀盖之间的缝隙达到最小，从而保证其密封性，因此阀杆焊接密封即外密封。由于小型波纹管阀门中氢的长期侵蚀和压强，小型波纹管阀门密封面必须具有很好的密闭性，可以在高强度的作业中，仍然保持不泄露，密封面的受压程度至关重要。阀门密封面的开启度也直接关系到小型波纹管的运动幅度，密封面的耐氢性和可塑
[3]性。
6. 综上所述：
因此要满足此类小型波纹管阀门的加工需要，就要了解该项技术，小型波纹管阀门密封技术不仅仅是解决外部操纵结构的密封技术，还要考虑到其内部的密封材料的抗压抗腐蚀能力，内外结合，以达到最佳密封能力。
参考文献：
[1]巫宗萍，羊海涛．阀门用波纹管的力学特性分析方法研究进展[J]．机械，2007，34( 6) : 1－4．
[2]荆留纪，姜晓东. 波纹管机械密封的应用[J]．一重技术，2003，（4）：76-77．
[3]魏国俭, 黄乃宁. 航天阀门中零泄漏金属波纹管动密封技术及其应用. 阀门,2010,(1)：27-28.
小型波纹管阀门密封技术研究
摘要：随着社会的进步快速的推动着工业科技的发展，新兴密封技术的诞生也扩大了管道阀门技术的领域，小型波纹管阀门对密封性要求也越来越高。密封性不好的产品不仅会造成企业的经济和能源的损失，还容易引起环境污染问题和重大责任事故。去年惊天动地的天津港爆炸案，据媒体透露就是因为储存危险品的仓库发生泄漏导致，至于是不是管道阀门的问题还有待考究，但是足以说明密封对现代工业社会来说可以是生死攸关的大事。本文就小型波纹管阀门密封的构成、材料和应用技术进行探讨和研究，以提高阀门密封的安全性和可靠性。 关键词：小型波纹管；密封阀门；专用技术
小型波纹管阀门的诞生意义重大，现代企业大量使用氢气进行工业生产，而小型波纹管阀门是氢专用阀门，其密封性的要求比较一般阀门更高，并且常使用在特殊环境和技术用途上。因此在开发生产前必须初步分析其理论体系, 明白结构, 了解阀门外密封和内密封面的关系, 为研究小型波纹管阀门密封技术提供了参数依据。
1. 小型波纹管阀门诞生背景
现代航空航天技术日新月异，而航空航天的发展对氢的使用率极高。根据氢的特性，考虑到氢和氢的同位素的长期保存，还要考虑到氢气使用要求氢气纯度很高，不能使用普通的填塞阀门，特别在对氢同位素的处理时不能发生任何泄露。因此，阀门的构成材料选择必须选择抗氢能力较好的材料，一般来说外密封波纹管的主体材料可以用抗氢钢，而内密封阀门处主要为铍青铜，这就促成了小型波纹管阀门作为专用氢专用阀门。
2. 小型波纹管阀门的结构
波纹管阀门的内密封结构顾名思义就是用金属波纹管组成管件实现技术密封，而这种波纹管组件由金属管身、法兰组件和盖连接件构成，且内密封是形如刀口的平面结构，实现最大通气量的同时，密封轴向力达标；外部密封材料采用无漏点的焊接技术。由于金属波纹管依靠材料的弹性和强度，在阀叶移动并进行伸缩时，需经过有限元的计算，配合相关实验依据，分析波纹管的抗压程度和通过率等数据得知即使在位移达到60%时，波纹管阀门仍然能安全工作。防止气控腔和介质腔的相互泄露，做到泄露率为零的程度，并能抵消介质腔和气控腔的压力差值。波纹管最常用多层U 形形式，以最常用的三层U 形为例，在三维中建模，观察其剖面图，发现管组件通过法兰组件和阀门外壳连接为一个整体，盖连接件与阀门叶连
[1] 接，靠气门压力为驱动力，使用阀叶调节开关。
3. 小型波纹管密封技术的工作原理
小型波纹管阀门采用波纹管作为密封元件，把小型波纹管焊接在阀门盖和基座上的一头固定住，另一头连接阀杆，阀杆的位移运动带动波纹管的伸缩，小型波纹管作为阀杆的密封性和弹性的关键元件，起到了关键作用。关阀时，阀杆自上而下，阀叶向下作用压紧密封层，阀门关闭。反之，抬起阀杆，阀叶打开密封层，阀门开启。小型波纹管的位移运动通过阀杆的上下控制，阀叶在压和离的过程中，依靠小型波纹管的控制把运动副之间的泄漏率稳定在零值。在阀叶的运动的整个过程中, 小型波纹管的密封在运动副之间没有任何接触及摩擦, 也就是零磨损。所以小型波纹管动密封的关键元件是否能伸缩变形直接决定了密封管对阀门的动密封性的好坏。
运动机械的密封形式是由活塞槽的非金属元件和金属外壳的内壁之间产生压力面，产生挤压，从而消除运动副之间的压力差导致的泄露问题。因此在压力面的接触位置的密封程度与关键部位的材料、接触硬度、表面的光滑程度、大小、运动副之间的压力差都有密切关系。受压面的受压程度必须恰到好处。压力小必定造成泄露，但压力也不是越大越好，因为压力越大机械运动就很难做到密封，而且会造成小型波纹管的运动副之间有接触，就会造成摩擦
[2]力，产生磨损，压力越大，磨损越严重。
4. 小型波纹管阀门密封类型及材料
根据小型波纹管阀门密封原理可以看出，小型波纹管阀门采用的阀门是截止阀。而截止阀在较短运动条件下能立即有效启动全流量，且具有比闸阀和蝶阀这些形式的阀门更轻便小巧，控制起来也灵活多变。氢气作为小型波纹管阀门的通过介质，会对其他材料造成不同程度的损害和侵蚀，从而在使用中很有容易导致泄漏事件的发生。因而小型波纹管阀门必须使用抗氢能力强的金属材质，以防因侵蚀而发生的泄露问题，并且该金属也必须具有相当的坚固和伸缩延展性，可以在长时间的机械运动时保障生产安全。
5. 阀杆外密封和内密封设计
将阀盖和基座连接时用电焊焊接可消除小型波纹管阀门的外部泄露点，在开关阀门时，阀杆的轴向运动必须让其移动时阀杆和阀盖之间的缝隙达到最小，从而保证其密封性，因此阀杆焊接密封即外密封。由于小型波纹管阀门中氢的长期侵蚀和压强，小型波纹管阀门密封面必须具有很好的密闭性，可以在高强度的作业中，仍然保持不泄露，密封面的受压程度至关重要。阀门密封面的开启度也直接关系到小型波纹管的运动幅度，密封面的耐氢性和可塑
[3]性。
6. 综上所述：
因此要满足此类小型波纹管阀门的加工需要，就要了解该项技术，小型波纹管阀门密封技术不仅仅是解决外部操纵结构的密封技术，还要考虑到其内部的密封材料的抗压抗腐蚀能力，内外结合，以达到最佳密封能力。
参考文献：
[1]巫宗萍，羊海涛．阀门用波纹管的力学特性分析方法研究进展[J]．机械，2007，34( 6) : 1－4．
[2]荆留纪，姜晓东. 波纹管机械密封的应用[J]．一重技术，2003，（4）：76-77．
[3]魏国俭, 黄乃宁. 航天阀门中零泄漏金属波纹管动密封技术及其应用. 阀门,2010,(1)：27-28.