閥門有很多種,但基本功能是一致的,即連接或截斷介質流。因此,閥門的密封問題非常突出。
為了保證閥門能很好地截斷介質流,不發(fā)生泄漏,必須保證閥門密封良好。而且造成閥門泄漏的原因很多,包括結構設計不合理,密封接觸面有缺陷,ling緊固件松動,閥體與閥蓋之間的配合不緊密等,所有這些問題都可能導致閥門密封不良,從而導致泄漏。因此,閥門密封技術是一項關系到閥門性能和質量的重要技術,需要系統(tǒng)深入研究。
閥自產(chǎn)生至今,其密封技術也有了很大的發(fā)展。迄今為止,閥門密封技術主要體現(xiàn)在靜密封和動密封兩個方面。
所謂靜密封,通常是指兩個靜止面之間的密封,靜密封的密封方法主要是使用墊圈。
所謂動態(tài)密封,主要是指閥桿的密封,即防止閥內介質隨著閥桿的運動而泄漏。動態(tài)密封的密封方法主要是使用填料函。
1.靜密封
靜態(tài)密封是指在兩個靜態(tài)截面之間形成密封,其密封方法主要是使用墊圈。墊圈有很多種。常用的墊圈包括平墊圈、O型墊圈、包墊圈、異形墊圈、波形墊圈和纏繞墊圈。每種類型可以根據(jù)不同的材料進一步劃分。
①平墊圈。平墊圈就是平整的貼于兩個靜止截面之間的墊圈,一般根據(jù)使用的材料可以劃分為塑料平墊圈、橡膠平墊圈、金屬平墊圈和復合材料平墊圈,每種材料的平墊圈都有其適用的范圍。
②O型圈。O型圈是指截面形狀為O型的墊圈。由于其截面形狀為O型,具有一定的自緊功能,所以密封效果優(yōu)于平墊圈。O型圈是指將某種材料包裹在另一種材料上的墊圈。這種墊圈一般彈性好,可以增強密封效果。④異形墊圈。異形墊圈是指形狀不規(guī)則的墊圈,包括橢圓形墊圈、菱形墊圈、齒輪墊圈、燕尾墊圈等。這些墊圈一般都有自緊功能,大多用于高中壓閥門。波形墊圈是只有波形的墊圈。這種墊圈通常由金屬材料和非金屬材料組成,一般壓緊力小,密封效果好。
⑥繞圈墊圈卷繞墊圈是指將非常薄的金屬帶與非金屬帶纏繞在一起并卷成的墊圈,具有良好的彈性和密封性能。襯墊的制造材料主要包括金屬材料、非金屬材料和復合材料三大類。一般說來,金屬材料強度高、耐溫性強,常用金屬材料有銅、鋁、鋼等。有許多非金屬材料,包括塑料制品、橡膠制品、石棉制品、麻制品等,這些非金屬材料用途廣泛,可根據(jù)需要選擇。合成材料的種類也很多,包括層合板、復合板等,也是根據(jù)需要來選擇,一般在波形墊圈及纏繞墊圈等上面比較常用。
2.動密封
動態(tài)密封是指不允許閥內介質流隨閥桿運動而泄漏的密封,這是一個相對運動過程中的密封問題,其密封方法主要是使用填充函。填充函的基本形式有兩種,即壓蓋式和壓緊螺母式。壓蓋式是目前使用zui較多的一種形式,一般從壓蓋式來看,可分為組合式和整體式兩種,每一種形式雖然不同,但基本上都含有壓緊螺栓。壓緊螺母式一般用于較小的閥門,由于其尺寸較小,因此壓力受到限制。
在填料函中,由于填料與閥桿直接接觸,要求填料密封性能好,摩擦系數(shù)小,能適應介質的壓力和溫度,耐腐蝕。目前常用的填料有橡膠O型圈、聚四氟乙烯編織盤根、石棉盤根、塑料成型填料等。每種填料都有其適應的條件和范圍,可根據(jù)具體需要選擇。
密封是為了防止泄漏,所以閥門密封原理也是從防止泄漏的角度來研究的。造成泄漏的因素主要有兩個,一個是影響密封性能的zui主要因素,即密封副之間存在間隙,另一個是密封副兩側之間存在壓差。閥門密封原理也是從液體密封、氣體密封、泄漏通道密封原理和閥門密封副四個方面來分析的。
液體的密封性
液體的密封性是通過液體的粘度和表面張力來進行。當閥門泄漏的毛細管充滿氣體的時候,表面張力可能對液體進行排斥,或者將液體引進毛細管內。這樣就形成了相切角。當相切角小于90°的時候,液體就會被注入毛細管內,這樣就會發(fā)生泄漏。發(fā)生泄漏的原因在于介質的不同性質。用不同介質做試驗,在條件相同的情況下,會得出不同的結果。
可使用水、空氣或煤油等。當相切角大于90°時,也會發(fā)生泄漏。因為它與金屬表面的油或蠟膜有關。一旦這些表面的薄膜溶解,金屬表面的特性就會發(fā)生變化,被排斥的液體會侵入表面并泄漏。根據(jù)上述情況,根據(jù)泊松公式,可以在降低毛細管直徑和介質粘度的情況下,達到防止泄漏或減少泄漏的目的。
氣體的密封性
根據(jù)泊松公式,氣體的密封性能與氣體分子和氣體的粘度有關。泄漏與毛細管的長度和氣體的粘度成反比,與毛細管的直徑和驅動力成正比。當毛細管的直徑與氣體分子的平均自由度相同時,氣體分子會以自由的熱運動流入毛細管。因此,當我們進行閥門密封試驗時,介質必須用水密封,用空氣即氣體不能密封。
即使我們通過塑性變形將毛細管的直徑降低到氣體分子以下,也無法阻止氣體的流動。原因是氣體仍然可以通過金屬壁擴散。因此,在進行氣體測試時,我們必須比液體測試更嚴格。
泄露通道的密封原理
閥門密封由兩部分組成:分布在波形表面的不平整度和波峰間距的波紋度粗糙度。在我國大部分金屬材料彈性應變力較低的情況下,如果要達到密封狀態(tài),就需要對金屬材料的壓縮力提高更高的要求,即材料的壓縮力要超過其彈性。因此,在閥門設計中,密封副結合。一定的硬度差來匹配,在壓力的作用下,就會產(chǎn)生一定程度的塑性變形密封的效果。
如封口表面均為金屬材料,則表面不平的凸出點會早于 zui出現(xiàn),在這種不平整的凸出點上,只需較小的負荷即可使其發(fā)生塑性變形。隨著接觸面的增大,表面不平整將成為塑性-彈性變形。在這個時候,位于凹處的兩面粗糙的地方會出現(xiàn)。為了使兩個表面緊密地接觸在一起,這樣就需要施加能使底層材料產(chǎn)生嚴重塑性變形的載荷,從而使兩個表面緊密地接觸到連續(xù)和環(huán)狀。
閥門密封副
閥門密封副是閥座和關閉部件相互接觸時關閉的部分。金屬密封面在使用過程中容易被介質夾住、介質腐蝕、磨損顆粒、氣蝕和沖刷損壞。比如磨損顆粒。如果磨損顆粒小于表面不平整度,密封面磨損時表面精度會提高,不會變壞。相反,表面精度會變壞。因此,在選擇磨損顆粒時,應綜合考慮其材料、工作條件、潤滑性和密封面的腐蝕。
和磨粒一樣,在選擇密封圈時,要綜合考慮影響密封性能的各種因素,以達到防泄漏的作用。所以,必須選擇抗腐蝕、抗擦傷、耐侵蝕材料。另外,任何一項要求的缺失,都會使其密封性大大降低。
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