對閥門(mén)密封性能的要求,要防止泄漏角度出發。根據其泄漏的不同部(bù)位和程度,導致閥門(mén)的泄漏情況不同,因此,需要(yào)提出不同的防漏措(cuò)施。

閥門密封性原理
密封就(jiù)是防止泄漏,那麽閥(fá)門密封性原理也是從防止泄漏研究的(de)。造成泄漏的因素主要有兩個,一個是影響密封性能的最主要的因素,即密封副之間存在著間隙,另(lìng)一個則是密封副的兩側之間存(cún)在著壓差。閥門(mén)密封性原(yuán)理也(yě)是從液(yè)體的(de)密封性、氣體的密封性(xìng)、泄漏通道的密封原理和閥門(mén)密封(fēng)副等四個方麵來分析的。
液體的密封性是通過液體的粘度和表麵張力來進行。當閥(fá)門(mén)泄漏的毛細管充滿氣體的時候,表麵張力可能(néng)對液體進(jìn)行排(pái)斥,或者將液體引進毛細管內。
這(zhè)樣就形成了相切角。當相切角小於90°的時候,液(yè)體就會(huì)被注入毛細管內,這樣就會發生泄漏。發生泄(xiè)漏的原因在於介質的不同性質(zhì)。用不同介(jiè)質做試驗,在條件相同(tóng)的(de)情況下,會(huì)得出不同的結果。
可以用水(shuǐ),用空氣或用煤油等。而當相切角大(dà)於90°時,也會發生泄漏。因為與金屬表(biǎo)麵上的油脂或蠟質薄膜有關係。
一旦這些表麵的薄膜被(bèi)溶解掉,金屬表麵的特性就發生了變化,原(yuán)來被排斥的(de)液體,就會侵濕表麵,發生泄漏(lòu)。針對(duì)上述情況,根據泊鬆公式,可以在減少毛(máo)細管(guǎn)直徑和介質粘度較大的情況下(xià),來實現防止泄漏或減少泄漏量(liàng)的目的。
根據泊鬆公式,氣體的密封性與氣體(tǐ)分子和氣體的粘性有(yǒu)關。泄漏與毛細管的長度(dù)和(hé)氣體的粘度成反比,與毛細管的直徑和驅動力成正比。
當毛細管的直徑和氣(qì)體分子的平均自由度相(xiàng)同時,氣體分子就會以自由的熱運動流進毛(máo)細(xì)管。因此(cǐ),當我們在做閥門密封試驗的時候,介質一定要用水才能起到密(mì)封(fēng)的作用,用空氣即氣體就不(bú)能(néng)起到密封(fēng)的作用。
即使我們通過塑性變形方式,將毛細管直徑降(jiàng)到氣體分子(zǐ)以下,也仍然不能阻止氣(qì)體的流動。原(yuán)因在於氣體仍然可以通過金屬壁擴散。所以我們在做氣體試驗時,一定要比液體(tǐ)試驗更加(jiā)的嚴格。
閥門(mén)密封由散布在波形麵上的不平整度和波峰間距離的波紋度構成粗糙度(dù)兩個部分組成。在我國大部分的金屬材料彈性應變力都較低的情況下,如果要達到密封的狀態(tài),就需要對(duì)金屬材料的壓(yā)縮(suō)力提(tí)更高的要求,即材料的(de)壓縮力要超(chāo)過其彈(dàn)性。
因此,在進行(háng)閥門設計時,密(mì)封副結合一定的硬度差來(lái)匹配,在壓力的(de)作(zuò)用下,就會產生一定程度的塑性變形密封的效果。
如果密封表麵都是金屬(shǔ)材料,那麽表麵不平整的凸出點就會最早的出現,在(zài)最初隻需用較小(xiǎo)的載荷就可(kě)以使這些不平整的凸出點產生塑性變形。當接觸麵增大(dà)時,表麵的不平整就會變成塑性-彈(dàn)性變形。這時處在凹處的兩麵粗糙度就會存(cún)在。
需要施加(jiā)能使底層(céng)材料產生嚴重塑性變形的(de)載荷時,並且使(shǐ)得兩表麵接觸緊(jǐn)密,沿著連續線和環向方向(xiàng)才能使這些尚存的通徑密(mì)合。
閥(fá)門密封副是閥座和關閉件在互相接觸時進行關閉的那一(yī)部分。金屬(shǔ)密封麵在使用過程中,容易(yì)受到夾入介質,介質腐蝕,磨損顆粒,氣蝕和衝刷的損害的。比如磨損顆粒。
如果磨損顆粒比(bǐ)表(biǎo)麵的不平整度小,在密封麵磨合時,其表麵精度就會得到改善,而不會變壞。相反,則會使表麵精度變壞。因此在選擇磨損顆粒時,要綜合考(kǎo)慮(lǜ)其材料,工況,潤滑性和(hé)對密封麵的腐蝕情況等因素。
如同磨損顆粒一樣,我們在選擇密封件時,要綜合考(kǎo)慮影(yǐng)響其性能的各種因素,才能起到防泄漏的功能(néng)。因此(cǐ),必須選擇(zé)那些抗(kàng)腐蝕,抗擦傷和(hé)耐衝刷的材(cái)料。否則,缺少(shǎo)任何一項要求,就(jiù)會使其密封性能大大降低。
影響閥門密封的主要(yào)因素
影響閥門密封的因素(sù)很(hěn)多,主要有以(yǐ)下幾(jǐ)種(zhǒng):
在溫度或密封力作用的變化下,密封副的結構就會發生變化。而且這種變化會影(yǐng)響和改變密封副相互之間的作用力,從而使閥門密封(fēng)的性能減(jiǎn)小。
因此,在選擇密封件時,一定(dìng)要選擇(zé)具(jù)有彈性變形的密封(fēng)件。同時,也要注(zhù)意(yì)密封麵的寬(kuān)度。原因在於(yú)密封副的接觸麵不能(néng)完(wán)全吻合,當密封麵(miàn)寬度增加,就要加大密封所需要的作用力。

密封(fēng)麵的比壓大小影響著閥門密封(fēng)性能大小和閥門的使用壽命。因此,密封麵比壓也是非常重要的一個因素。在相同的條件下(xià),比壓太大會引起閥(fá)門的損壞,但比壓太小酒會造成(chéng)閥門泄漏。因(yīn)此,需要我們(men)在設計時要充分(fèn)考慮到比(bǐ)壓(yā)的合適度。
介質的物理(lǐ)性質(zhì)也影響到(dào)閥門密封性能(néng)。這些物理性質包括溫度,粘度和表麵的親水性(xìng)等。溫(wēn)度變化不僅影響著密封副(fù)的鬆弛度和零件尺寸的改變(biàn),還與氣體的粘度有(yǒu)著密不可分的關係。氣體粘度隨著溫度的升(shēng)高或降低而增大或減小。
因此,為了減少溫度對閥門密封性能的影響程度(dù),我們在進行密封副設計時,要把其設計成彈性閥座(zuò)等具有熱補償性的閥門。粘度與流體的滲透能力有關。
當在相同條件(jiàn)下時,粘度越大,流體的滲透能力就越小。表麵的親水性是指在金屬表麵有一層薄膜時,要去掉這層薄膜。因為這層很薄的油膜,會破壞表麵的親水性(xìng),導致堵塞流體的(de)通道。
密封副質量主要是指我們要對材料的選擇,匹配,製造精度上進行把關。比如,閥瓣與閥座密(mì)封麵很吻(wěn)合,能提高密封性。環向波紋度多的特點,是其迷宮密封性能好。
閥門泄露在生活(huó)、生產中(zhōng)十分(fèn)普遍,輕則(zé)會造(zào)成浪費,或給生活帶來危險,如自來水閥門泄露,重則(zé)導致嚴重後果的發生,如化工行業的有毒、有害、易燃、易爆及腐蝕性介性質的泄漏等,嚴重(chóng)的威脅人身安全、財產安全和(hé)環境汙染的事(shì)故。
一台依靠外力旋轉傳動(dòng)開(kāi)及關閉(bì)的閥門都(dōu)設(shè)計有一個密封裝置既用在填料涵中裝上一定數量的(de)填(tián)料(liào)密封圈,以(yǐ)至達(dá)到密封效果,但密封情況有如何(hé)呢?
閥門的填料處泄漏是閥門中最容易出現泄漏(lòu)故障的部位其一,但(dàn)究其原因(yīn)大致有二個方麵的原因。
閥門密封形式
密封(fēng)件在(zài)閥(fá)門中也是十分關鍵(jiàn)的部件。閥門(mén)的密封性能是指閥門(mén)各密封部位阻(zǔ)止介質泄漏的能力,它是閥門最重要(yào)的(de)技術(shù)性能指標。
閥(fá)門的密(mì)封部位有三處:
啟閉(bì)件與閥座兩密封麵間的接觸處;填料與(yǔ)閥杆和填料函的配合處;閥體與閥蓋的連接處(chù)。其中前一處的泄漏叫做內漏,也就是通常所說的關不嚴,它將影響閥門截斷(duàn)介質(zhì)的能力。對於(yú)截斷(duàn)閥類來說(shuō),內漏(lòu)是不允許的。後兩處的泄漏叫做外漏,即(jí)介質從閥內(nèi)泄漏到閥外。
外漏會造成物(wù)料損失,汙染(rǎn)環境,嚴重時還會造成事故。對於易燃易爆 、有毒或有(yǒu)放射的(de)介質,外漏更是不能允(yǔn)許的,因而閥門必須具(jù)有可(kě)靠的密封性能。
如何解(jiě)決密封問題不(bú)成輕忽,閥門跑、冒、滴、漏現象,盡(jìn)年夜部門發生這裏。下麵我們將(jiāng)計議閥門動密封(fēng)、靜密封(fēng)問題。
閥門動密封,主指閥杆密封。不讓閥內介質隨閥杆運動而泄漏,是閥門動密封中心課題。
填料函形式:閥門動密封,以填料函為(wéi)主。填料函基本形式是:
1、壓蓋式:這(zhè)是用最(zuì)多形式。
統一形式又能許多細節區分。例如,從壓緊螺(luó)栓來(lái)說,可分T形螺栓(用於壓力≤16千(qiān)克/平(píng)方厘米低壓閥門)、雙頭螺栓和活節(jiē)螺栓等。從(cóng)壓蓋來(lái)說(shuō),可分整體式(shì)和組合式。
2、壓緊螺母式:這類形式,外形尺寸小,但壓緊力受限製(zhì),隻使用(yòng)於小閥門(mén)。
填料:填料(liào)函內,以填料與閥杆直(zhí)接接觸(chù)並布滿填料函,阻止介質外漏。對填(tián)料有以下要求:
密(mì)封性好;
耐侵蝕;
磨擦係數小;
順應介質溫度和壓力。
波紋管密封:
化學工業和原子(zǐ)能工業迅速(sù)成長,易燃、易爆、劇毒和帶放射性物資增多,對(duì)閥門(mén)密封有了更嚴酷要求,有場所(suǒ)已沒法使用填料密封,發生了新密封形式-波紋管密封。這類密封不需填料,也叫無填料密封。
波紋管兩頭,與別(bié)零件焊(hàn)死。當閥杆升降時,波紋管伸縮,波紋管自己不(bú)漏,介質(zhì)便沒法泄(xiè)出。為(wéi)保險(xiǎn)起見,往往采用波(bō)紋管與填料兩(liǎng)重密封。
什麽是靜密(mì)封呢?靜密(mì)封(fēng)通常是指兩個靜止麵(miàn)之間的密封。密封辦法主要是使用墊圈。
經常使用墊圈(quān)性能:
使用閥門時,往往具體情況,更換原帶墊圈。常有墊圈有:橡膠平(píng)墊圈、橡膠O形圈、塑料平墊圈、聚四(sì)氟乙烯包墊圈、石(shí)棉(mián)橡膠墊圈、金屬平墊(diàn)圈、金屬異形墊圈、金屬(shǔ)包皮墊圈、波形墊圈、環繞糾纏墊(diàn)圈等。
1、橡膠平墊圈:變形容(róng)易,壓緊時不艱苦,但耐壓、耐(nài)溫能力(lì)都較差,隻用(yòng)於壓力低、溫度不高方。自然橡膠有一定耐酸(suān)堿性能(néng),使用溫度(dù)不宜跨越60℃;氯丁橡膠也(yě)能耐(nài)某些酸堿(jiǎn),使用溫度80℃;丁腈橡膠耐油,可用至80℃;氟橡膠耐侵蝕性能很好,耐溫(wēn)性能也比一般橡膠強,可150℃介質中使用。
2、橡膠(jiāo)O形墊圈:斷麵(miàn)外形(xíng)是正圓,有一(yī)定自緊作用,密封效果比平墊圈(quān)好,壓緊力更(gèng)小。
3、塑料平墊圈:塑(sù)料最年夜特點是耐侵蝕性好,年夜部門塑料耐溫性能欠好。聚四氟乙烯為塑料之冠,耐侵蝕性(xìng)能優良,耐溫範圍比力(lì)寬闊,可-180℃~+200℃之內持久使用。
4、聚四氟乙烯包墊圈:充實闡揚聚四氟乙烯優點(diǎn),同時彌補它彈性較差錯誤謬誤,做成聚四氟乙烯包裹橡膠或石棉橡膠(jiāo)墊圈。這樣,既同聚四氟乙烯平(píng)墊圈一樣耐侵(qīn)蝕,又有優秀彈(dàn)性,增強(qiáng)密封效果(guǒ),減(jiǎn)小(xiǎo)壓緊力。
5、石棉橡(xiàng)膠墊圈:由石棉橡膠板剪成。它組分是(shì)60~80%石棉和10~20%橡膠,和填充劑、硫化劑等(děng)。它(tā)有很好耐熱(rè)性、耐(nài)冷性(xìng)、化學(xué)穩定性,貨源豐碩,價格廉價。使用(yòng)時,壓(yā)緊力沒(méi)必要很年夜。它能粘附(fù)金屬,最好概況塗一層石墨粉(fěn),以免拆卸時(shí)費勁。
6、金屬平熱圈:鉛,耐溫100℃;鋁430℃;銅315℃;低(dī)碳鋼550℃;銀650℃;鎳810℃;蒙乃爾(鎳銅)合金810℃,不鏽鋼870℃。其中鉛耐壓能力較差,鋁可耐64千克/平(píng)方(fāng)厘米,其他材料可(kě)耐高壓。

7、金屬異性墊圈:
透鏡墊圈:有自緊作用,使(shǐ)用(yòng)於(yú)高壓閥門。
橢圓(yuán)形墊圈:也(yě)屬於高(gāo)壓自緊墊圈。
錐麵雙墊圈:用於高壓內自慎密封。
此外,還有方形、菱形、三角形、齒(chǐ)形、燕尾形、B形、C形等,一般隻高中壓閥門中使用。
8、金屬包皮墊圈:金屬既(jì)有優秀耐溫耐壓性(xìng)能,又有優秀彈性。包皮材料有鋁、銅、低碳鋼、不(bú)鏽鋼、蒙乃爾合金等。裏麵填充材料有石棉、聚四(sì)氟乙烯(xī)、玻璃纖維等。
9、波形墊圈:具(jù)有壓緊力小,密封效(xiào)果好特點。常采用金屬與非金屬組合形式。
10、環繞(rào)糾纏墊圈:是把很薄金屬帶和非金(jīn)屬帶緊貼一起,環繞糾纏成多層圓形,斷麵呈海浪狀,有很好彈性和密封性。金屬帶可用08鋼、0Cr13、1Cr13、2Cr13、1Cr18Ni9Ti、銅、鋁、鈦、蒙乃爾合金等建造(zào)。非金屬(shǔ)帶材料有石棉(mián)、聚四氟乙烯等。
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