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阀门的密封原理
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阀门的密封原理

作者:小编    发布时间:2022-06-09 16:38:34     浏览次数 :


  阀门种类繁多,可是基本的作用则是一致的,那便是连通或者截断介质流。因而,阀门的密封问题就显得十分明显。

  要保证阀门能够良好的截断介质流,不发生泄漏,就要保证阀门的密封完好。而造成阀门泄漏的原因很多,包括结构设计上的不合理、密封接触面有缺陷、紧固零件发生松动、阀体与阀盖间的配合不密不可分等等,所有这些问题都将会导致阀门密封不好,进而产生泄漏问题。所以,阀门密封技术是关系到阀门性能和质量的一项重要技术,须要进行系统深入的研究。

  阀门从产生到现在,其密封技术也经历了很大的发展。到目前为止,阀门密封技术主要体现在两大方面,即静密封和动密封。

  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。

  所谓动密封,主要是指阀杆的密封,即不让阀内的介质随阀杆运动而发生泄漏,动密封的密封方法主要是使用填料函。

  1.静密封

  静密封是指在两个静止的截面之间形成密封,其密封方法主要是使用垫圈。垫圈的种类很多,经常使用的垫圈包括平垫圈、O形圈、包垫圈、异形垫圈、波形垫圈和缠绕垫圈等几大类,每种类型下面又可以根据使用材料的不同而进一步进行划分。

  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形圈。O型圈是指断面形状呈O型的垫圈,由于其断面形状是O型,有一定的自紧作用,所以密封效果比平垫圈好。

  ③包垫圈。包垫圈是指将某种材料包裹在另一种材料上的垫圈,这样的垫圈一般具有良好的弹性,可以增强密封效果。

  ④异型垫圈。异型垫圈是指那些形状不规则的垫圈,包括椭圆形垫圈、菱形垫圈、齿轮型垫圈、燕尾型垫圈等,这些垫圈一般有自紧作用,大多在高中压阀门中使用。

  ⑤波形垫圈。波形垫圈是只具有波浪形状的垫圈,这类垫圈通常是将金属材料和非金属材料组合起来构成,一般具有压紧力小,密封效果好的特点。

  ⑥缠绕垫圈。缠绕垫圈是指把很薄的金属带和非金属带紧贴在一起、缠绕形成的垫圈,这类垫圈具有良好的弹性和密封性。

  垫圈的制作材料主要包括三大类,即金属材料、非金属材料和复合材料。一般来说,金属材料的强度高,耐温性能强,常用的金属材料有铜、铝、钢等。非金属材料的种类很多,包括塑料制品、橡胶制品、石棉制品、麻制品等,这些非金属材料的使用广泛,根据具体的须要来选用。复合材料的种类也很多,包括层合板、复合板等,也是根据具体须要选用,一般在波形垫圈和缠绕垫圈等上面使用的比较多。

  2.动密封

  动密封是指不让阀内的介质流随阀杆运动而泄漏的密封,这是一个相对运动流程中的密封问题,其密封方式主要是采用填料函。填料函的基本形式有两种,即压盖式和压紧螺母式。压盖式是目前使用得较多的形式,一般从压盖的形式而言,能够 分为组合式和整体式两种,每个形式虽有差别,但是大部分都包含有压紧用的螺栓。压紧螺母式一般用于较小的阀门,由于这种形式的尺寸较小,因此压紧力是受到限制的。

  在填料函内,由于填料是直接与阀杆接触的,所有要求填料的密封性好、摩擦系数小、能够适应介质的压力和温度、并且耐腐蚀。目前比较常用的填料包括橡胶O型圈、聚四氟乙烯编织盘根、石棉盘根和塑料成型填料等,每个填料都有其适应的条件和范围,根据具体的需要来选取。

  密封便是防止泄漏,那么阀门密封性原理也是从防止泄漏研究的。造成泄漏的因素主要有两个,一个是影响密封性能的最主要的因素,即密封副之间存在着间隙,另一个则是密封副的两侧之间存在着压差。阀门密封性原理也是从液体的密封性、气体的密封性、泄漏通道的密封原理和阀门密封副等四个方面来分析的。

  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,会得到不同的结果。

  能够 用水,用空气或用煤油等。而当相切角大于90°时,也会发生泄漏。因为与金属表面上的油脂或蜡质薄膜有关系。一旦这些表面的薄膜被溶解掉,金属表面的特性就发生了变化,原来被排斥的液体,就会侵湿表面,发生泄漏。针对上述情况,根据泊松公式,能够 在减少毛细管直径和介质粘度较大的情况下,来实现防止泄漏或减少泄漏量的目的。

  气体的密封性

  根据泊松公式,气体的密封性与气体分子和气体的粘性有关。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。当毛细管的直径和气体分子的平均自在度相同时,气体分子就会以自由的热运动流进毛细管。因此,当我们在做阀门密封试验的时候,介质一定要用水才能起到密封的作用,用空气即气体就不能起到密封的作用。

  即使我们通过塑性变形方式,将毛细管直径降到气体分子以下,也仍然不能阻止气体的流动。原因在于气体仍然能够 通过金属壁扩散。因此我们在做气体试验时,一定要比液体试验更加的严格。