Принцип на уплътняване на клапана

Има много видове клапани, но основната им функция е една и съща, а именно да свързват или прекъсват потока на течности. Следователно, проблемът с уплътняването на клапаните става много остър.

За да се гарантира, че клапанът може да прекъсва добре потока на средата и да предотвратява течове, е необходимо да се гарантира, че уплътнението на клапана е непокътнато. Има много причини за течове от клапана, включително неправилен структурен дизайн, дефектни уплътнителни контактни повърхности, хлабави закрепващи части, хлабаво прилягане между тялото на клапана и капака на клапана и др. Всички тези проблеми могат да доведат до неправилно уплътняване на клапана. По този начин се създава проблем с течове. Следователно,технология за уплътняване на клапание важна технология, свързана с производителността и качеството на клапаните, и изисква систематични и задълбочени изследвания.

От създаването на клапаните, технологията им за уплътняване също е претърпяла голямо развитие. Досега технологията за уплътняване на клапани се отразява главно в два основни аспекта, а именно статично уплътняване и динамично уплътняване.

Така нареченото статично уплътнение обикновено се отнася до уплътнението между две статични повърхности. Методът на уплътняване на статичното уплътнение използва главно уплътнения.

Така нареченото динамично уплътнение се отнася главно доуплътнението на стеблото на клапана, което предотвратява изтичането на средата във вентила с движението на стеблото на вентила. Основният метод за уплътняване на динамичното уплътнение е използването на салникова кутия.

1. Статично уплътнение

Статичното уплътняване се отнася до образуването на уплътнение между две неподвижни секции, като методът на уплътняване използва главно уплътнения. Има много видове шайби. Най-често използваните шайби включват плоски шайби, О-образни шайби, обвити шайби, шайби със специална форма, вълнообразни шайби и навити шайби. Всеки вид може да бъде допълнително разделен според използваните различни материали.
①Плоска шайбаПлоските шайби са плоски шайби, които се поставят плоско между две неподвижни секции. Обикновено, според използваните материали, те могат да бъдат разделени на пластмасови плоски шайби, гумени плоски шайби, метални плоски шайби и композитни плоски шайби. Всеки материал има свой собствен обхват на приложение.
②O-пръстен. O-пръстенът се отнася до уплътнение с О-образно напречно сечение. Тъй като напречното му сечение е О-образно, то има известен ефект на самозатягане, така че уплътнителният ефект е по-добър от този на плоско уплътнение.
③Включва шайби. Уплътнение с обвивка се отнася до уплътнение, което обгръща определен материал върху друг материал. Такова уплътнение обикновено има добра еластичност и може да подобри уплътнителния ефект. ④Шайби със специална форма. Шайбите със специална форма се отнасят до уплътнения с неправилна форма, включително овални шайби, диамантени шайби, зъбни шайби, шайби тип лястовича опашка и др. Тези шайби обикновено имат самозатягащ се ефект и се използват най-вече във клапани за високо и средно налягане.
⑤Вълнообразна шайба. Вълнообразните уплътнения са уплътнения, които имат само вълнообразна форма. Тези уплътнения обикновено са съставени от комбинация от метални и неметални материали. Те обикновено се характеризират с малка сила на натиск и добър уплътнителен ефект.
⑥ Увийте шайбата. Навитите уплътнения са уплътнения, образувани чрез плътно увиване на тънки метални и неметални ленти. Този тип уплътнение има добри еластични и уплътнителни свойства. Материалите за изработка на уплътнения включват главно три категории, а именно метални материали, неметални материали и композитни материали. Най-общо казано, металните материали имат висока якост и силна температурна устойчивост. Често използваните метални материали включват мед, алуминий, стомана и др. Има много видове неметални материали, включително пластмасови изделия, каучукови изделия, азбестови изделия, конопени изделия и др. Тези неметални материали са широко използвани и могат да бъдат избрани според специфичните нужди. Съществуват и много видове композитни материали, включително ламинати, композитни панели и др., които също се избират според специфичните нужди. Обикновено се използват най-често гофрирани шайби и спирално навити шайби.

2. Динамично уплътнение

Динамичното уплътнение се отнася до уплътнение, което предотвратява изтичането на флуида в клапана при движението на стеблото на клапана. Това е проблем с уплътнението по време на относително движение. Основният метод на уплътняване е салниковата кутия. Има два основни вида салникови кутии: тип с уплътнение и тип с компресионна гайка. Типът с уплътнение е най-често използваната форма в момента. Най-общо казано, по отношение на формата на салниковата кутия, тя може да бъде разделена на два вида: комбиниран тип и интегрален тип. Въпреки че всяка форма е различна, те основно включват болтове за компресия. Типът с компресионна гайка обикновено се използва за по-малки клапани. Поради малкия размер на този тип, силата на натиск е ограничена.
В салниковото уплътнение, тъй като набивката е в директен контакт със стеблото на клапана, се изисква тя да има добро уплътнение, малък коефициент на триене, да може да се адаптира към налягането и температурата на средата и да е устойчива на корозия. В момента често използваните пълнители включват гумени О-пръстени, плетени набивки от политетрафлуороетилен, азбестови набивки и пластмасови формовани пълнители. Всеки пълнител има свои собствени приложими условия и диапазон и трябва да се избира според специфичните нужди. Уплътнението е предназначено да предотврати течове, така че принципът на уплътняване на клапана се изучава и от гледна точка на предотвратяване на течове. Има два основни фактора, причиняващи течове. Единият е най-важният фактор, влияещ върху характеристиките на уплътняване, а именно разстоянието между уплътнителните двойки, а другият е разликата в налягането между двете страни на уплътнителната двойка. Принципът на уплътняване на клапана се анализира и от четири аспекта: уплътняване на течности, уплътняване на газове, принцип на уплътняване на канали за течове и уплътнителна двойка на клапана.

Херметичност на течностите

Уплътнителните свойства на течностите се определят от вискозитета и повърхностното напрежение на течността. Когато капилярът на течащ клапан е напълнен с газ, повърхностното напрежение може да отблъсне течността или да въведе течност в капиляра. Това създава тангентен ъгъл. Когато тангентният ъгъл е по-малък от 90°, течността ще бъде инжектирана в капиляра и ще възникне теч. Течът възниква поради различните свойства на средата. Експериментите с различни среди ще дадат различни резултати при едни и същи условия. Можете да използвате вода, въздух или керосин и др. Когато тангентният ъгъл е по-голям от 90°, ще възникне и теч. Защото това е свързано с масления или восъчния филм върху металната повърхност. След като тези повърхностни филми се разтворят, свойствата на металната повърхност се променят и първоначално отблъскваната течност ще намокри повърхността и ще тече. С оглед на горната ситуация, съгласно формулата на Поасон, целта за предотвратяване на течове или намаляване на количеството течове може да се постигне чрез намаляване на диаметъра на капиляра и увеличаване на вискозитета на средата.

Газоплътност

Според формулата на Поасон, херметичността на газа е свързана с вискозитета на газовите молекули и газа. Течът е обратно пропорционален на дължината на капилярната тръбичка и вискозитета на газа и е право пропорционален на диаметъра на капилярната тръбичка и движещата сила. Когато диаметърът на капилярната тръбичка е равен на средната степен на свобода на газовите молекули, газовите молекули ще потекат в капилярната тръбичка със свободно топлинно движение. Следователно, когато правим теста за уплътняване на клапана, средата трябва да е вода, за да се постигне уплътнителен ефект, а въздухът, т.е. газът, не може да постигне уплътнителен ефект.

Дори ако намалим диаметъра на капиляра под газовите молекули чрез пластична деформация, все още не можем да спрем потока на газ. Причината е, че газовете все още могат да дифундират през металните стени. Следователно, когато правим газови тестове, трябва да бъдем по-стриктни, отколкото при тестовете с течности.

Принципът на запечатване на канала за течове

Уплътнението на клапана се състои от две части: неравностите, разпределени по повърхността на вълната, и грапавостта, която представлява вълнообразност в разстоянието между върховете на вълната. В случаите, когато повечето метални материали в нашата страна имат ниска еластична деформация, ако искаме да постигнем херметично състояние, трябва да се повишат изискванията към силата на натиск на металния материал, т.е. силата на натиск на материала трябва да надвишава неговата еластичност. Следователно, при проектирането на клапана, уплътнителната двойка се съгласува с определена разлика в твърдостта. Под действието на налягането се получава определена степен на пластична деформация на уплътнението.

Ако уплътняващата повърхност е изработена от метални материали, тогава неравните изпъкнали точки по повърхността ще се появят най-рано. В началото само малко натоварване може да предизвика пластична деформация на тези неравни изпъкнали точки. Когато контактната повърхност се увеличи, неравностите на повърхността стават пластично-еластични. В този случай ще има грапавост от двете страни на вдлъбнатината. Когато е необходимо да се приложи натоварване, което може да причини сериозна пластична деформация на подлежащия материал и да доведе двете повърхности в тесен контакт, тези останали пътища могат да бъдат направени близки по непрекъснатата линия и периферната посока.

Чифт уплътнения на клапани

Уплътнителната двойка на клапана е частта от седалката на клапана и затварящия елемент, която се затваря, когато влязат в контакт един с друг. По време на употреба металната уплътнителна повърхност лесно се поврежда от увлечени среди, корозия на средата, износващи се частици, кавитация и ерозия. Например износващи се частици. Ако износващите се частици са по-малки от грапавостта на повърхността, точността на повърхността ще се подобри, а не ще се влоши, когато уплътнителната повърхност се износи. Напротив, точността на повърхността ще се влоши. Следователно, при избора на износващи се частици, трябва да се вземат предвид фактори като техните материали, работни условия, смазочност и корозия на уплътнителната повърхност.

Точно както при износващите се частици, когато избираме уплътнения, трябва да вземем предвид цялостно различни фактори, които влияят на тяхната производителност, за да предотвратим течове. Следователно е необходимо да изберем материали, които са устойчиви на корозия, надраскване и ерозия. В противен случай, липсата на някое от изискванията значително ще намали уплътнителните им характеристики.