閥門(mén)密封性原理

     閥門(mén)的種類(lèi)繁多，但是基本的作用卻是一致的，那就是連通或者截斷介質(zhì)流。因此，閥門(mén)的密封問(wèn)題就顯得十分突出。

     要保 證閥門(mén)能夠良好的截斷介質(zhì)流，不發(fā)生泄漏，就要保 證閥門(mén)的密封完好。而造成閥門(mén)泄漏的原因很多，包括結構設計上的不合理、密封接觸面有缺陷、緊固ling件發(fā)生松動(dòng)、閥體與閥蓋間的配合不緊密等等，所 有這些問(wèn)題都可能導致閥門(mén)密封不好，從而產(chǎn)生泄漏問(wèn)題。所以，閥門(mén)密封技術(shù)是關(guān)系到閥門(mén)性能和質(zhì)量的一項重要技術(shù)，需要進(jìn)行系統深入的研究。

     閥門(mén)從產(chǎn)生到現在，其密封技術(shù)也經(jīng)歷了很大的發(fā)展。到目前為止，閥門(mén)密封技術(shù)主要體現在兩大方面，即靜密封和動(dòng)密封。

所謂靜密封，通常是指兩個(gè)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(dòng)密封，主要是指閥桿的密封，即不讓閥內的介質(zhì)隨閥桿運動(dòng)而發(fā)生泄漏，動(dòng)密封的密封方法主要是使用填料函。

 1.靜密封 

靜密封是指在兩個(gè)靜止的截面之間形成密封，其密封方法主要是使用墊圈。墊圈的種類(lèi)很多，經(jīng)常使用的墊圈包括平墊圈、O形圈、包墊圈、異形墊圈、波形墊圈和纏繞墊圈等幾大類(lèi)，每種類(lèi)型下面又可以根據使用材料的不同而進(jìn)一步進(jìn)行劃分。

     ①平墊圈。平墊圈就是平整的貼于兩個(gè)靜止截面之間的墊圈，一般根據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形圈。O型圈是指斷面形狀呈O型的墊圈，由于其斷面形狀是O型，有一定的自緊作用，所以密封效果比平墊圈好。

     ③包墊圈。包墊圈是指將某種材料包裹在另一種材料上的墊圈，這樣的墊圈一般具有良好的彈性，可以增強密封效果。

     ④異型墊圈。異型墊圈是指那些形狀不規則的墊圈，包括橢圓形墊圈、菱形墊圈、齒輪型墊圈、燕尾型墊圈等，這些墊圈一般有自緊作用，大多在高中壓閥門(mén)中使用。

     ⑤波形墊圈。波形墊圈是只具有波浪形狀的墊圈，這類(lèi)墊圈通常是將金屬材料和非金屬材料組合起來(lái)構成，一般具有壓緊力小，密封效果好的特點(diǎn)。

     ⑥纏繞墊圈。纏繞墊圈是指把很薄的金屬帶和非金屬帶緊貼在一起、纏繞形成的墊圈，這類(lèi)墊圈具有良好的彈性和密封性。

     墊圈的制作材料主要包括三大類(lèi)，即金屬材料、非金屬材料和復合材料。一般來(lái)說(shuō)，金屬材料的強度高，耐溫性能強，常用的金屬材料有銅、鋁、鋼等。非金屬材料的種類(lèi)很多，包括塑料制品、橡膠制品、石棉制品、麻制品等，這些非金屬材料的使用廣泛，根據具體的需要來(lái)選用。復合材料的種類(lèi)也很多，包括層合板、復合板等，也是根據具體需要選用，一般在波形墊圈和纏繞墊圈等上面使用的比較多。

 2.動(dòng)密封 

     動(dòng)密封是指不讓閥內的介質(zhì)流隨閥桿運動(dòng)而泄漏的密封，這是一個(gè)相對運動(dòng)過(guò)程中的密封問(wèn)題，其密封方法主要是采用填料函。填料函的基本形式有兩種，即壓蓋式和壓緊螺母式。壓蓋式是目前使用得zui多的形式，一般從壓蓋的形式而言，可以分為組合式和整體式兩種，每種形式雖有區別，但是基本上都包含有壓緊用的螺栓。壓緊螺母式一般用于較小的閥門(mén)，由于這種形式的尺寸較小，所以壓緊力是受到限制的。

     在填料函內，由于填料是直接與閥桿接觸的，所 有要求填料的密封性好、摩擦系數小、能夠適應介質(zhì)的壓力和溫度、并且耐腐蝕。目前比較常用的填料包括橡膠O型圈、聚四氟乙烯編織盤(pán)根、石棉盤(pán)根和塑料成型填料等，每種填料都有其適應的條件和范圍，根據具體的需要來(lái)選取。

     密封就是防止泄漏，那么閥門(mén)密封性原理也是從防止泄漏研究的。造成泄漏的因素主要有兩個(gè)，一個(gè)是影響密封性能的zui主要的因素，即密封副之間存在著(zhù)間隙，另一個(gè)則是密封副的兩側之間存在著(zhù)壓差。閥門(mén)密封性原理也是從液體的密封性、氣體的密封性、泄漏通道的密封原理和閥門(mén)密封副等四個(gè)方面來(lái)分析的。

液體的密封性

     液體的密封性是通過(guò)液體的粘度和表面張力來(lái)進(jìn)行。當閥門(mén)泄漏的毛細管充滿(mǎn)氣體的時(shí)候，表面張力可能對液體進(jìn)行排斥，或者將液體引進(jìn)毛細管內。這樣就形成了相切角。當相切角小于90°的時(shí)候，液體就會(huì )被注入毛細管內，這樣就會(huì )發(fā)生泄漏。發(fā)生泄漏的原因在于介質(zhì)的不同性質(zhì)。用不同介質(zhì)做試驗，在條件相同的情況下，會(huì )得出不同的結果。

     可以用水，用空氣或用煤油等。而當相切角大于90°時(shí)，也會(huì )發(fā)生泄漏。因為與金屬表面上的油脂或蠟質(zhì)薄膜有關(guān)系。一旦這些表面的薄膜被溶解掉，金屬表面的特性就發(fā)生了變化，原來(lái)被排斥的液體，就會(huì )侵濕表面，發(fā)生泄漏。針對上述情況，根據泊松公式，可以在減少毛細管直徑和介質(zhì)粘度較大的情況下，來(lái)實(shí)現防止泄漏或減少泄漏量的目的。

氣體的密封性

    根據泊松公式，氣體的密封性與氣體分子和氣體的粘性有關(guān)。泄漏與毛細管的長(cháng)度和氣體的粘度成反比，與毛細管的直徑和驅動(dòng)力成正比。當毛細管的直徑和氣體分子的平均自由度相同時(shí)，氣體分子就會(huì )以自由的熱運動(dòng)流進(jìn)毛細管。因此，當我們在做閥門(mén)密封試驗的時(shí)候，介質(zhì)一定要用水才能起到密封的作用，用空氣即氣體就不能起到密封的作用。

     即使我們通過(guò)塑性變形方式，將毛細管直徑降到氣體分子以下，也仍然不能阻止氣體的流動(dòng)。原因在于氣體仍然可以通過(guò)金屬壁擴散。所以我們在做氣體試驗時(shí)，一定要比液體試驗更加的嚴格。

泄露通道的密封原理

      閥門(mén)密封由散布在波形面上的不平整度和波峰間距離的波紋度構成粗糙度兩個(gè)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)，就需要對金屬材料的壓縮力提更高的要求，即材料的壓縮力要超過(guò)其彈性。因此，在進(jìn)行閥門(mén)設計時(shí)，密封副結合一定的硬度差來(lái)匹配，在壓力的作用下，就會(huì )產(chǎn)生一定程度的塑性變形密封的效果。

     如果密封表面都是金屬材料，那么表面不平整的凸出點(diǎn)就會(huì )zui早的出現，在zui初只需用較小的載荷就可以使這些不平整的凸出點(diǎn)產(chǎn)生塑性變形。當接觸面增大時(shí)，表面的不平整就會(huì )變成塑性-彈性變形。這時(shí)處在凹處的兩面粗糙度就會(huì )存在。需要施加能使底層材料產(chǎn)生嚴重塑性變形的載荷時(shí)，并且使得兩表面接觸緊密，沿著(zhù)連續線(xiàn)和環(huán)向方向才能使這些尚存的通徑密合。

閥門(mén)密封副

     閥門(mén)密封副是閥座和關(guān)閉件在互相接觸時(shí)進(jìn)行關(guān)閉的那一部分。金屬密封面在使用過(guò)程中，容易受到夾入介質(zhì)，介質(zhì)腐蝕，磨損顆粒，氣蝕和沖刷的損害的。比如磨損顆粒。如果磨損顆粒比表面的不平整度小，在密封面磨合時(shí)，其表面精度就會(huì )得到改善，而不會(huì )變壞。相反，則會(huì )使表面精度變壞。因此在選擇磨損顆粒時(shí)，要綜合考慮其材料，工況，潤滑性和對密封面的腐蝕情況等因素。

     如同磨損顆粒一樣，我們在選擇密封件時(shí)，要綜合考慮影響其性能的各種因素，才能起到防泄漏的功能。因此，必須選擇那些抗腐蝕，抗擦傷和耐沖刷的材料。否則，缺少任何一項要求，就會(huì )使其密封性能大大降低。