密封就是防止泄漏,那么阀门密封性原理也是从防止泄漏研究的。阀门的种类繁多,但是基本的作用却是一致的,那就是连通或者截断介质流。因此,阀门的密封问题就显得十分突出。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紧密等等,所有这些问题都可能导致阀门密封不好,从而产生泄漏问题。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,需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。阀门类型对密封解决方案的选择有很大影响。升杆闸阀的开-关行程通常较长。如果操作较为频繁,此类长行程线性运动会给密封带来难度。多数情况下,此类阀门的操作频度不会超过每星期一次,甚至每年只操作一次。盘根压盖、阀杆和填料函之间的间隙非常重要。如果缝隙较大,线性运动会导致部分密封元件被挤入,或拖曳杂质微粒穿过密封元件。因此可在底部装一个清洁环,有些情况下顶部也可安装一个。截止阀较常采用升杆加旋转运动模式,它的密封难度最大,因为阀杆会同时在两个方向上同时运动,盘根组会逐步接触到整个阀杆的表面。阀杆如有任何偏心或失圆,都可能导致盘根元件破损并泄漏。和闸阀的情况相似,线性运动会拖曳杂质微粒穿过密封元件,然后进入工艺流体。球阀、蝶阀和旋塞阀都是常见的直角回转阀门。当阀杆相对于密封元件转动九十度,阀门即可完成从开到关的整个过程。这样的运动模式意味着最容易密封,因为它比其它类型阀门的行程小得多。与线性运动模式不同,直角回转运动不容易拖曳杂质微粒穿过密封元件。值得关注的是阀杆偏心问题,有些密封元件对于执行器对位不准极为敏感,甚至会导致阀杆密封性能降低。直角回转阀的填料函有许多不同的设计,这往往会导致密封元件的选择范围受限制。很多情况下填料函都很浅,高压工况下很难实现紧密密封。控制阀的阀杆密封难度通常是最大的,主要原因是操作频繁,而且阀杆密封应力不能太高。如果一台控制阀经历了100,000次阀杆循环操作,那么系统中其它类型的阀门往往只经历了1500次。高频度循环操作会导致密封元件磨损,随着时间推移会降低密封性能。为了优化流体控制性能,控制阀阀杆不能承受太大摩擦力,因此作用于控制阀的密封应力,明显低于手动阀门的密封应力。如果密封元件导致阀杆受到过大摩擦力,阀门的动作会滞后或出现速度偏差,并导致阀杆动作过大,流体控制性能降低。线性控制阀的密封难度高于回转控制阀。和直角回转阀相似,回转控制阀的阀杆动作只有圆周运动一种模式,而且需要密封的阀杆表面积明显小于线性控制阀。冶金特种阀的阀杆材质通常相对较软,选择密封元件时需注意这点。理想的情况是密封元件材质比阀杆材质更软,这样可以最大限度降低阀杆磨损。有些冶金特种阀的压盖螺栓屈服强度比较低,需要避免密封元件的载荷接近能够承受的最大应力。阀门尺寸同样也是影响密封元件选择的一大因素。就小尺寸阀门而言,阀杆与填料函内壁之间的环形截面较小。有些情况下小不一定是好事,因为它会限制密封元件的选择范围。小型阀门的环形截面通常仅有.125”,很难安装材质坚固、设计新颖的密封元件。大尺寸阀门也不是说没问题了。尺寸大可能导致施加在阀杆和盘根组上的载荷过大。阀门振动时,产生的作用力对于标准密封元件可能太大。大型阀门不同截面部位的温差也较大,可能导致结构变形。对大多数类型的阀门而言,填料函尺寸最理想的比例是空腔高度大约是横截面直径的三至五倍。如果是密封要求不高的直角回转阀,即使填料函较浅也能有效密封。太深的填料函首先意味着密封组件容易固结,导致密封应力损失,进而发生泄漏。其次就是对阀杆的摩擦力较高,在有些应用场合会成为阻碍。根据各种密封系统的具体情况,密封元件和阀体表面处理工艺必须合理匹配。以O型圈为例,需要阀体表面相对光滑,而其它密封元件可能需要比较粗糙的表面才能更好地密封。许多情况下,全新阀门的阀杆表面太光滑,导致摩擦力过大,并和密封元件产生黏-滑效应。低摩擦力的密封元件,例如聚四氟乙烯基(PTFE)密封件可以避免这些不良现象。碳/石墨基密封元件遇到太光滑的表面就可能出问题。此外,填料函空腔的表面处理也应该和密封。
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