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关于阀门的密封原理尽在本篇

发表时间:2022-4-15, 编写人:上海川沪阀门有限公司

对阀门密封性能的要求,要从防止泄漏的角度出发。根据阀门泄漏的部位和程度不同,导致其泄漏的情况不同,因此,需要提出不同的防漏措施。

阀门密封性原理

密封就是防止泄漏,那么,阀门密封性原理也是从防止泄漏的角度来研究的。造成泄漏的原因主要有两个: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压差。阀门密封性原理需要从液体的密封性、气体的密封性、泄漏通道的密封原理和阀门密封副四个方面来分析。

1.液体的密封性

液体的密封性是通过液体的黏度和表面张力来表现的。当阀门泄漏的毛细管充满气体时,表面张力可能对液体产生排斥,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°时,液体将被注入毛细管内,此时就会发生泄漏。发生泄漏的原因在于介质的性质不同。用不同的介质,如水、空气或煤油等做试验,在条件相同的情况下,会得出不同的结果。而当相切角大于90°时,也会发生泄漏,这与金属表面上的油脂或蜡质薄膜有关系。一旦这些表面上的薄膜被溶解掉,金属表面的特性就会发生变化,原来被排斥的液体就会润湿表面而发生泄漏。针对上述情况,根据泊松公式,可以通过减小毛细管直径和提高介质黏度来实现防止泄漏或减少泄漏量的目的。

2.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黏度有关。泄漏与毛细管的长度和气体的黏度成反比,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由度相同时,气体分子就会以自由的热运动流进毛细管。因此,做阀门密封试验时介质必须使用水,这样才能起到密封的作用,用空气或其他气体则不能起到密封的作用。即使通过塑性变形的方式,将毛细管直径减小到气体分子以下,仍然不能阻止气体的流动。原因在于气体仍然可以通过金属壁扩散。所以在做气体试验时,一定要比液体试验更加严格。

3.泄漏通道的密封原理

阀门的密封由散布在波形面上的不平整度和波峰间距离的波纹度构成粗糙度两部分实现。在我国大部分金属材料的单性应变力都较低的情况下,如果要达到密封的状态,就需要对金属材料的压缩力提出更高的要求,即材料的压缩力要超过其弹性。因此,在进行阀门设计时,密封副要结合一定的硬度差来匹配,在压力的作用下,就会产生一定程度的塑性变形密封的效果。如果密封表面都是金属材料,那么表面不平整的凸出点就会最早出现,在最初只需要用较小的载荷就可以使这些不平整的凸出点产生塑性变形。当接触面积增大时,表面的不平整就会变成塑性-弹性变形。这时,处于凹处的两面就会存在粗糙度。应施加能使底层材料产生严重塑性变形的载荷,以使两表面接触紧密,并且应沿着连续线和环向方向施加载荷。

4.阀门密封副

金属密封面在使用过程中容易受到介质腐蚀、颗粒磨损、汽蚀和冲蚀等的损害。如果磨损颗粒的尺寸比表面不平整度小,在密封面磨合时,其表面精度就会得到改善,而不会变差;相反,则会使表面精度降低。因此,在选择磨损颗粒时,要综合考虑其材料、工况、润滑性和对密封面的腐蚀情况等因素。在选择密封件时,应综合考虑影响其性能的各种因素,这样才能起到防止泄漏的作用。

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