控制阀细节分析之13_控制阀金属波纹管密封

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控制阀细节分析之十三——控制阀金属波纹管密封

李宝华

摘要：直行程控制阀的阀杆做提升运动，随之而来的是阀杆动密封和外泄漏问题，要防

止阀内的过程流体通过运动的阀杆表面穿漏、渗透和扩散。一般应用场合可通过

合理选择填料和填料结构来解决，但填料密封永远存在泄漏的危险。对于有毒性、

易挥发或贵重的流体不允许其泄漏时、高真空应用时或按环保清新空气要求

（EPA、TA-Luft认证）时，以及核工业、石化等领域的特殊应用时，不能用径向

环缝的填料密封，必须使用金属波纹管密封来实现“零泄漏”要求。SAMSON公司

发明和应用金属波纹管已有百年（1909-2009），控制阀金属波纹管密封技术一

直处于领先地位。

关键词：控制阀；阀杆密封；零泄漏要求；金属波纹管密封。

一、引言

控制阀（Control valve）是过程控制回路的终端控制元件，决定着控制是否及时有效。最常用的是直行程控制阀，其阀杆与执行机构推杆相连接并做提升运动，改变阀芯与阀座间的流通截面积，实现对流体量的调节。

伴随直行程控制阀的阀杆提升运动而来的是如何考虑阀杆动密封和外泄漏问题，要防止阀内的过程流体通过运动的阀杆表面穿漏、渗透和扩散。一般应用场合可通过合理选择填料和填料结构来解决，但填料密封永远存在泄漏的危险。对于有毒性、易挥发或贵重的流体不允许其泄漏时、高真空应用时或按环保清新空气要求（EPA、TA-Luft认证）时，以及核工业、石化等领域的特殊应用时，不能用径向环缝的填料密封，必须使用金属波纹管密封来实现“零泄漏”要求。

SAMSON公司发明和应用金属波纹管已有百年（1909-2009），自力式控制阀金属波纹管平衡技术和控制阀金属波纹管密封技术一直处于全球领先地位。参照有关阀用波纹管标准和相关带有金属波纹管密封控制阀产品，本文试说明和分析控制阀金属波纹管密封。

二、金属波纹管

控制阀阀杆密封用金属波纹管（Metal bellows）是一种弹性、薄壁、有多个横向波纹的管壳零件（以下简称波纹管），可制成单层或多层。根据应用需要，多层波纹管可以降低刚度和增强有效位移。由一个或多个串联的波纹管及其连接件等配件的组合称为波纹管组件，再配合延长型阀盖，构成控制阀阀杆“零泄漏”的金属波纹管密封。

波纹管有三种制造方法：机械成形、液压成形、焊接。

应用机械成形方法制造的波纹管，其波纹是在金属薄壁管上用旋转工具或模具单个波纹连续地加工成形，可根据需要制成单层或多层波纹管。管材一般选不锈钢材料的冷拔薄壁管（无缝管）和用薄板卷焊成的薄壁管（焊缝管），这也是影响波纹管使用寿命和效果的重要因素。由轧制带材、板材经熔融焊接的薄壁管（焊缝管）制成的波纹管要明显强于无缝薄管（无缝管）制成的波纹管，循环寿命有数量级之差。参见图1。SAMSON选用优质轧制带材、板材，使用先进的熔融焊接技术先卷制成薄壁管，再应用机械成形方法制造出高质量的金属波纹管，参见图3。

应用液压成形方法制造的波纹管，是将金属薄壁管装在模具中，从其内部施加液压，同时轴向压缩金 属管而制造出波纹管。管材选用同于机械成形方法，也是选用冷拔薄壁管和用薄板卷焊成的薄壁管。外形同于图1。