阀门有很多种,但基本功能是一致的,即连接或截断介质流。因此,阀门的密封问题非常突出。
为了保证阀门能很好地截断介质流,不发生泄漏,必须保证阀门密封良好。而且造成阀门泄漏的原因很多,包括结构设计不合理,密封接触面有缺陷,ling紧固件松动,阀体与阀盖之间的配合不紧密等,所有这些问题都可能导致阀门密封不良,从而导致泄漏。因此,阀门密封技术是一项关系到阀门性能和质量的重要技术,需要系统深入研究。
阀自产生至今,其密封技术也有了很大的发展。迄今为止,阀门密封技术主要体现在静密封和动密封两个方面。
所谓静密封,通常是指两个静止面之间的密封,静密封的密封方法主要是使用垫圈。
所谓动态密封,主要是指阀杆的密封,即防止阀内介质随着阀杆的运动而泄漏。动态密封的密封方法主要是使用填料函。
1.静密封
静态密封是指在两个静态截面之间形成密封,其密封方法主要是使用垫圈。垫圈有很多种。常用的垫圈包括平垫圈、O型垫圈、包垫圈、异形垫圈、波形垫圈和缠绕垫圈。每种类型可以根据不同的材料进一步划分。
①平垫圈。平垫圈就是平整的贴于两个静止截面之间的垫圈,一般根据使用的材料可以划分为塑料平垫圈、橡胶平垫圈、金属平垫圈和复合材料平垫圈,每种材料的平垫圈都有其适用的范围。
②O型圈。O型圈是指截面形状为O型的垫圈。由于其截面形状为O型,具有一定的自紧功能,所以密封效果优于平垫圈。O型圈是指将某种材料包裹在另一种材料上的垫圈。这种垫圈一般弹性好,可以增强密封效果。④异形垫圈。异形垫圈是指形状不规则的垫圈,包括椭圆形垫圈、菱形垫圈、齿轮垫圈、燕尾垫圈等。这些垫圈一般都有自紧功能,大多用于高中压阀门。波形垫圈是只有波形的垫圈。这种垫圈通常由金属材料和非金属材料组成,一般压紧力小,密封效果好。
⑥绕圈垫圈卷绕垫圈是指将非常薄的金属带与非金属带缠绕在一起并卷成的垫圈,具有良好的弹性和密封性能。衬垫的制造材料主要包括金属材料、非金属材料和复合材料三大类。一般说来,金属材料强度高、耐温性强,常用金属材料有铜、铝、钢等。有许多非金属材料,包括塑料制品、橡胶制品、石棉制品、麻制品等,这些非金属材料用途广泛,可根据需要选择。合成材料的种类也很多,包括层合板、复合板等,也是根据需要来选择,一般在波形垫圈及缠绕垫圈等上面比较常用。
2.动密封
动态密封是指不允许阀内介质流随阀杆运动而泄漏的密封,这是一个相对运动过程中的密封问题,其密封方法主要是使用填充函。填充函的基本形式有两种,即压盖式和压紧螺母式。压盖式是目前使用zui较多的一种形式,一般从压盖式来看,可分为组合式和整体式两种,每一种形式虽然不同,但基本上都含有压紧螺栓。压紧螺母式一般用于较小的阀门,由于其尺寸较小,因此压力受到限制。
在填料函中,由于填料与阀杆直接接触,要求填料密封性能好,摩擦系数小,能适应介质的压力和温度,耐腐蚀。目前常用的填料有橡胶O型圈、聚四氟乙烯编织盘根、石棉盘根、塑料成型填料等。每种填料都有其适应的条件和范围,可根据具体需要选择。
密封是为了防止泄漏,所以阀门密封原理也是从防止泄漏的角度来研究的。造成泄漏的因素主要有两个,一个是影响密封性能的zui主要因素,即密封副之间存在间隙,另一个是密封副两侧之间存在压差。阀门密封原理也是从液体密封、气体密封、泄漏通道密封原理和阀门密封副四个方面来分析的。
液体的密封性
液体的密封性是通过液体的粘度和表面张力来进行。当阀门泄漏的毛细管充满气体的时候,表面张力可能对液体进行排斥,或者将液体引进毛细管内。这样就形成了相切角。当相切角小于90°的时候,液体就会被注入毛细管内,这样就会发生泄漏。发生泄漏的原因在于介质的不同性质。用不同介质做试验,在条件相同的情况下,会得出不同的结果。
可使用水、空气或煤油等。当相切角大于90°时,也会发生泄漏。因为它与金属表面的油或蜡膜有关。一旦这些表面的薄膜溶解,金属表面的特性就会发生变化,被排斥的液体会侵入表面并泄漏。根据上述情况,根据泊松公式,可以在降低毛细管直径和介质粘度的情况下,达到防止泄漏或减少泄漏的目的。
气体的密封性
根据泊松公式,气体的密封性能与气体分子和气体的粘度有关。泄漏与毛细管的长度和气体的粘度成反比,与毛细管的直径和驱动力成正比。当毛细管的直径与气体分子的平均自由度相同时,气体分子会以自由的热运动流入毛细管。因此,当我们进行阀门密封试验时,介质必须用水密封,用空气即气体不能密封。
即使我们通过塑性变形将毛细管的直径降低到气体分子以下,也无法阻止气体的流动。原因是气体仍然可以通过金属壁扩散。因此,在进行气体测试时,我们必须比液体测试更严格。
泄露通道的密封原理
阀门密封由两部分组成:分布在波形表面的不平整度和波峰间距的波纹度粗糙度。在我国大部分金属材料弹性应变力较低的情况下,如果要达到密封状态,就需要对金属材料的压缩力提高更高的要求,即材料的压缩力要超过其弹性。因此,在阀门设计中,密封副结合。一定的硬度差来匹配,在压力的作用下,就会产生一定程度的塑性变形密封的效果。
如封口表面均为金属材料,则表面不平的凸出点会早于 zui出现,在这种不平整的凸出点上,只需较小的负荷即可使其发生塑性变形。随着接触面的增大,表面不平整将成为塑性-弹性变形。在这个时候,位于凹处的两面粗糙的地方会出现。为了使两个表面紧密地接触在一起,这样就需要施加能使底层材料产生严重塑性变形的载荷,从而使两个表面紧密地接触到连续和环状。
阀门密封副
阀门密封副是阀座和关闭部件相互接触时关闭的部分。金属密封面在使用过程中容易被介质夹住、介质腐蚀、磨损颗粒、气蚀和冲刷损坏。比如磨损颗粒。如果磨损颗粒小于表面不平整度,密封面磨损时表面精度会提高,不会变坏。相反,表面精度会变坏。因此,在选择磨损颗粒时,应综合考虑其材料、工作条件、润滑性和密封面的腐蚀。
和磨粒一样,在选择密封圈时,要综合考虑影响密封性能的各种因素,以达到防泄漏的作用。所以,必须选择抗腐蚀、抗擦伤、耐侵蚀材料。另外,任何一项要求的缺失,都会使其密封性大大降低。
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