Zasada uszczelnienia zaworu

Rodzajów zaworów jest wiele, jednak ich podstawowa funkcja jest taka sama, czyli przyłączenie lub odcięcie przepływu mediów. Dlatego problem uszczelnienia zaworów staje się bardzo wyraźny.

Aby mieć pewność, że zawór będzie dobrze odcinał przepływ medium i zapobiegał wyciekom, należy zadbać o to, aby uszczelka zaworu była nienaruszona. Istnieje wiele przyczyn nieszczelności zaworów, w tym nierozsądna konstrukcja konstrukcyjna, wadliwe powierzchnie uszczelniające, luźne elementy mocujące, luźne pasowanie pomiędzy korpusem zaworu a pokrywą zaworu itp. Wszystkie te problemy mogą prowadzić do nieprawidłowego uszczelnienia zaworu. Cóż, tworząc w ten sposób problem wycieków. Dlatego,technologia uszczelniania zaworówto ważna technologia związana z wydajnością i jakością zaworów, wymagająca systematycznych i dogłębnych badań.

Od czasu stworzenia zaworów, ich technologia uszczelniania również uległa dużemu rozwojowi. Jak dotąd technologia uszczelniania zaworów odzwierciedla się głównie w dwóch głównych aspektach, a mianowicie uszczelnieniu statycznym i uszczelnieniu dynamicznym.

Tak zwane uszczelnienie statyczne zwykle odnosi się do uszczelnienia pomiędzy dwiema powierzchniami statycznymi. Metoda uszczelniania uszczelnienia statycznego wykorzystuje głównie uszczelki.

Dotyczy to głównie tak zwanego uszczelnienia dynamicznegouszczelnienie trzpienia zaworu, co zapobiega wyciekowi medium znajdującego się w zaworze wraz z ruchem trzpienia zaworu. Główną metodą uszczelniania dynamicznego jest użycie dławnicy.

1. Uszczelnienie statyczne

Uszczelnienie statyczne odnosi się do tworzenia uszczelnienia pomiędzy dwiema stacjonarnymi sekcjami, a metoda uszczelniania wykorzystuje głównie uszczelki. Istnieje wiele rodzajów podkładek. Do powszechnie stosowanych podkładek należą podkładki płaskie, podkładki w kształcie litery O, podkładki owinięte, podkładki o specjalnym kształcie, podkładki faliste i podkładki zwijane. Każdy typ można dalej podzielić ze względu na różne użyte materiały.
①Podkładka płaska. Podkładki płaskie to płaskie podkładki umieszczane płasko pomiędzy dwiema nieruchomymi sekcjami. Ogólnie rzecz biorąc, w zależności od zastosowanych materiałów, można je podzielić na płaskie podkładki z tworzywa sztucznego, płaskie podkładki gumowe, płaskie podkładki metalowe i płaskie podkładki kompozytowe. Każdy materiał ma swoje zastosowanie. zakres.
②O-ring. O-ring oznacza uszczelkę o przekroju w kształcie litery O. Ponieważ jego przekrój ma kształt litery O, ma pewien efekt samozaciskowy, więc efekt uszczelniający jest lepszy niż w przypadku płaskiej uszczelki.
③Dołącz podkładki. Owinięta uszczelka odnosi się do uszczelki, która owija określony materiał na innym materiale. Taka uszczelka ma ogólnie dobrą elastyczność i może poprawić efekt uszczelniający. ④Podkładki o specjalnym kształcie. Podkładki o specjalnym kształcie odnoszą się do uszczelek o nieregularnych kształtach, w tym podkładek owalnych, podkładek diamentowych, podkładek zębatych, podkładek typu jaskółczy ogon itp. Podkładki te zazwyczaj mają działanie samozaciskowe i są najczęściej stosowane w zaworach wysokiego i średniego ciśnienia .
⑤Podkładka falista. Uszczelki faliste to uszczelki, które mają jedynie kształt fali. Uszczelki te składają się zwykle z kombinacji materiałów metalowych i materiałów niemetalowych. Na ogół charakteryzują się małą siłą docisku i dobrym efektem uszczelniającym.
⑥ Owiń podkładkę. Uszczelki zwijane odnoszą się do uszczelek utworzonych przez ciasne owinięcie razem cienkich pasków metalowych i pasków niemetalowych. Ten typ uszczelki charakteryzuje się dobrą elastycznością i właściwościami uszczelniającymi. Materiały do ​​produkcji uszczelek obejmują głównie trzy kategorie, a mianowicie materiały metaliczne, materiały niemetalowe i materiały kompozytowe. Ogólnie rzecz biorąc, materiały metalowe mają wysoką wytrzymałość i dużą odporność na temperaturę. Powszechnie stosowane materiały metalowe obejmują miedź, aluminium, stal itp. Istnieje wiele rodzajów materiałów niemetalicznych, w tym produkty z tworzyw sztucznych, wyroby gumowe, produkty azbestowe, produkty z konopi itp. Te materiały niemetalowe są szeroko stosowane i można je wybrać według konkretnych potrzeb. Istnieje również wiele rodzajów materiałów kompozytowych, m.in. laminaty, panele kompozytowe itp., które również dobiera się pod kątem konkretnych potrzeb. Ogólnie rzecz biorąc, najczęściej stosuje się podkładki faliste i podkładki spiralne.

2. Uszczelnienie dynamiczne

Uszczelnienie dynamiczne oznacza uszczelnienie, które zapobiega wyciekaniu medium w zaworze wraz z ruchem trzpienia zaworu. Jest to problem z uszczelnieniem podczas ruchu względnego. Główną metodą uszczelniania jest dławnica. Istnieją dwa podstawowe typy dławnic: dławnicowe i z nakrętką dociskową. Typ gruczołu jest obecnie najczęściej stosowaną formą. Ogólnie rzecz biorąc, ze względu na postać gruczołu można go podzielić na dwa typy: kombinowany i integralny. Chociaż każda forma jest inna, zasadniczo zawierają one śruby do ściskania. Nakrętka dociskowa jest zwykle stosowana w przypadku mniejszych zaworów. Ze względu na niewielkie rozmiary tego typu siła ściskająca jest ograniczona.
W dławnicy, ponieważ dławnica styka się bezpośrednio z trzpieniem zaworu, uszczelnienie musi charakteryzować się dobrą szczelnością, małym współczynnikiem tarcia, dostosowywać się do ciśnienia i temperatury medium oraz być odporne na korozję. Obecnie powszechnie stosowane wypełniacze obejmują gumowe pierścienie uszczelniające typu O-ring, uszczelnienia z oplotu z politetrafluoroetylenu, wypełnienia azbestowe i wypełniacze do formowania tworzyw sztucznych. Każdy wypełniacz ma swoje warunki i zakres zastosowania i powinien być dobierany w zależności od konkretnych potrzeb. Uszczelnianie ma na celu zapobieganie wyciekom, dlatego też zasadę uszczelniania zaworów bada się również pod kątem zapobiegania wyciekom. Istnieją dwa główne czynniki powodujące wyciek. Jednym z nich jest najważniejszy czynnik wpływający na skuteczność uszczelnienia, to znaczy szczelina pomiędzy parami uszczelniającymi, a drugim jest różnica ciśnień pomiędzy obiema stronami pary uszczelniającej. Zasada uszczelniania zaworu jest również analizowana z czterech aspektów: uszczelnienie cieczowe, uszczelnienie gazowe, zasada uszczelnienia kanału wyciekowego i para uszczelniająca zawór.

Szczelność na płyny

O właściwościach uszczelniających cieczy decyduje lepkość i napięcie powierzchniowe cieczy. Gdy kapilara nieszczelnego zaworu jest wypełniona gazem, napięcie powierzchniowe może odepchnąć ciecz lub wprowadzić ciecz do kapilary. Tworzy to kąt styczny. Gdy kąt stycznej jest mniejszy niż 90°, do kapilary zostanie wtryśnięta ciecz i nastąpi wyciek. Wycieki powstają na skutek różnych właściwości mediów. Eksperymenty z użyciem różnych mediów dadzą różne wyniki w tych samych warunkach. Można użyć wody, powietrza, nafty itp. Gdy kąt stycznej jest większy niż 90°, również wystąpi wyciek. Ponieważ jest to związane z warstwą tłuszczu lub wosku na powierzchni metalu. Po rozpuszczeniu tych warstw powierzchniowych właściwości powierzchni metalu zmieniają się, a pierwotnie odpychana ciecz zwilży powierzchnię i wycieknie. W świetle powyższej sytuacji, zgodnie ze wzorem Poissona, cel zapobiegania wyciekom lub zmniejszania ich wielkości można osiągnąć poprzez zmniejszenie średnicy kapilary i zwiększenie lepkości medium.

Szczelność gazowa

Zgodnie ze wzorem Poissona szczelność gazu zależy od lepkości cząsteczek gazu i samego gazu. Wyciek jest odwrotnie proporcjonalny do długości kapilary i lepkości gazu oraz wprost proporcjonalny do średnicy kapilary i siły napędowej. Gdy średnica rurki kapilarnej jest taka sama jak średni stopień swobody cząsteczek gazu, cząsteczki gazu będą przepływać do rurki kapilarnej w swobodnym ruchu termicznym. Dlatego też, gdy wykonujemy test szczelności zaworu, medium musi być woda, aby uzyskać efekt uszczelniający, a powietrze, czyli gaz, nie może osiągnąć efektu uszczelniającego.

Nawet jeśli zmniejszymy średnicę kapilary poniżej cząsteczek gazu poprzez odkształcenie plastyczne, nadal nie będziemy w stanie zatrzymać przepływu gazu. Powodem jest to, że gazy mogą nadal dyfundować przez metalowe ściany. Dlatego też, gdy przeprowadzamy testy gazu, musimy być bardziej rygorystyczni niż testy cieczy.

Zasada uszczelniania kanału wyciekowego

Uszczelnienie zaworu składa się z dwóch części: nierówności rozłożonej na powierzchni fali i szorstkości falistości w odległości pomiędzy szczytami fal. W przypadku, gdy większość materiałów metalowych w naszym kraju ma małe odkształcenia sprężyste, jeśli chcemy uzyskać stan szczelny, musimy podnieść wymagania dotyczące siły ściskającej materiału metalowego, czyli siły ściskającej materiału musi przekraczać jego elastyczność. Dlatego przy projektowaniu zaworu dobiera się parę uszczelniającą o określonej różnicy twardości. Pod wpływem ciśnienia powstanie pewien stopień efektu uszczelnienia odkształcenia plastycznego.

Jeśli powierzchnia uszczelniająca jest wykonana z materiałów metalowych, wówczas nierówne wystające punkty na powierzchni pojawią się najwcześniej. Na początku można zastosować jedynie niewielkie obciążenie, aby spowodować odkształcenie plastyczne tych nierównomiernie wystających punktów. Gdy powierzchnia styku wzrasta, nierówności powierzchni stają się odkształceniami plastyczno-sprężystymi. W tym momencie będzie istniała szorstkość po obu stronach wnęki. Gdy konieczne jest przyłożenie obciążenia, które może spowodować poważne odkształcenie plastyczne materiału bazowego i spowodowanie bliskiego kontaktu obu powierzchni, pozostałe ścieżki można wykonać blisko linii ciągłej i kierunku obwodowego.

Para uszczelniaczy zaworów

Para uszczelniająca zaworu to część gniazda zaworu i członu zamykającego, która zamyka się, gdy stykają się ze sobą. Podczas użytkowania metalowa powierzchnia uszczelniająca jest łatwo uszkodzona przez uwięzione media, korozję mediów, cząstki zużycia, kawitację i erozję. Takie jak cząsteczki zużycia. Jeśli cząstki zużycia są mniejsze niż chropowatość powierzchni, dokładność powierzchni będzie raczej poprawiona, a nie pogorszona w przypadku zużycia powierzchni uszczelniającej. Wręcz przeciwnie, dokładność powierzchni ulegnie pogorszeniu. Dlatego przy wyborze cząstek zużywających się należy kompleksowo wziąć pod uwagę takie czynniki, jak ich materiał, warunki pracy, smarność i korozja na powierzchni uszczelniającej.

Podobnie jak cząstki zużywające się, przy wyborze uszczelek musimy kompleksowo wziąć pod uwagę różne czynniki wpływające na ich działanie, aby zapobiec wyciekom. Dlatego konieczne jest wybranie materiałów odpornych na korozję, zarysowania i erozję. W przeciwnym razie brak jakichkolwiek wymagań znacznie zmniejszy jego skuteczność uszczelniania.