閥門密封性原理

　　閥門(men)種類繁多，可是基本的(de)(de)作(zuo)用則是一致(zhi)的(de)(de)，那便是連通或者截斷介(jie)質流(liu)。因(yin)而，閥門(men)的(de)(de)密封(feng)問題就顯(xian)得(de)十分明(ming)顯(xian)。

　　要保證閥門能夠良好的截斷介質流，不發生泄漏，就要保證閥門的密封完好。而造成閥門泄漏的原因很多，包括結構設計上的不合理、密封接觸面有缺陷、緊固零件發生松動、閥體與閥蓋間的配合不密不可分等等，所有這些問題都將會導致閥門密封不好，進而產生泄漏問題。所以，閥門密封技術是關系到閥門性能和質量的一項重要技術，須要進行系統深入的研究。

　　閥(fa)門從(cong)產生到現(xian)在，其密封技術也經歷了很大(da)(da)的發展(zhan)。到目前為止，閥(fa)門密封技術主要體現(xian)在兩大(da)(da)方面(mian)，即靜密封和動密封。

　　所(suo)謂靜(jing)密封(feng)，通(tong)常是(shi)指兩(liang)個(ge)靜(jing)止(zhi)面(mian)之(zhi)間的密封(feng)，靜(jing)密封(feng)的密封(feng)方法主(zhu)要是(shi)使(shi)用墊(dian)圈。

　　所謂動密(mi)(mi)封，主要(yao)是(shi)(shi)指閥桿的密(mi)(mi)封，即不讓閥內的介質隨閥桿運動而發生泄(xie)漏，動密(mi)(mi)封的密(mi)(mi)封方法主要(yao)是(shi)(shi)使(shi)用填料函(han)。

　　1.靜密封

　　靜密封是指在兩個靜止的截面之間形成密封，其密封方法主要是使(shi)用墊(dian)(dian)(dian)(dian)圈(quan)(quan)。墊(dian)(dian)(dian)(dian)圈(quan)(quan)的種(zhong)類很多，經(jing)常使(shi)用的墊(dian)(dian)(dian)(dian)圈(quan)(quan)包括平墊(dian)(dian)(dian)(dian)圈(quan)(quan)、O形圈(quan)(quan)、包墊(dian)(dian)(dian)(dian)圈(quan)(quan)、異形墊(dian)(dian)(dian)(dian)圈(quan)(quan)、波形墊(dian)(dian)(dian)(dian)圈(quan)(quan)和纏繞(rao)墊(dian)(dian)(dian)(dian)圈(quan)(quan)等幾大類，每種(zhong)類型下面又可(ke)以根據使(shi)用材料的不同而進一步進行劃分。

　　①平(ping)墊(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)圈(quan)(quan)(quan)(quan)(quan)。平(ping)墊(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)圈(quan)(quan)(quan)(quan)(quan)就是平(ping)整(zheng)的(de)貼于(yu)兩個(ge)靜止截面(mian)之(zhi)間的(de)墊(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)圈(quan)(quan)(quan)(quan)(quan)，一般根據使用(yong)的(de)材(cai)料可以劃分為塑(su)料平(ping)墊(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)圈(quan)(quan)(quan)(quan)(quan)、橡膠平(ping)墊(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)圈(quan)(quan)(quan)(quan)(quan)、金屬平(ping)墊(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)圈(quan)(quan)(quan)(quan)(quan)和復合(he)材(cai)料平(ping)墊(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)圈(quan)(quan)(quan)(quan)(quan)，每種材(cai)料的(de)平(ping)墊(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)圈(quan)(quan)(quan)(quan)(quan)都有其適用(yong)的(de)范圍。

　　②O形(xing)圈。O型圈是指斷面(mian)形(xing)狀呈O型的(de)墊(dian)圈，由于其斷面(mian)形(xing)狀是O型，有一定的(de)自緊(jin)作(zuo)用(yong)，所以密封效(xiao)果比平(ping)墊(dian)圈好。

　　③包墊(dian)(dian)圈。包墊(dian)(dian)圈是指(zhi)將某種(zhong)(zhong)材料(liao)包裹(guo)在另一種(zhong)(zhong)材料(liao)上的(de)墊(dian)(dian)圈，這(zhe)樣的(de)墊(dian)(dian)圈一般具有(you)良好的(de)彈性，可(ke)以增(zeng)強密封效果。

　　④異型墊(dian)(dian)圈(quan)(quan)。異型墊(dian)(dian)圈(quan)(quan)是指那些(xie)形狀不規則(ze)的墊(dian)(dian)圈(quan)(quan)，包括橢圓形墊(dian)(dian)圈(quan)(quan)、菱形墊(dian)(dian)圈(quan)(quan)、齒輪型墊(dian)(dian)圈(quan)(quan)、燕尾型墊(dian)(dian)圈(quan)(quan)等，這些(xie)墊(dian)(dian)圈(quan)(quan)一般(ban)有自緊作用，大多在高中(zhong)壓閥門中(zhong)使用。

　　⑤波(bo)形(xing)墊圈(quan)。波(bo)形(xing)墊圈(quan)是只具有波(bo)浪形(xing)狀的墊圈(quan)，這(zhe)類墊圈(quan)通常是將(jiang)金屬材料和(he)非金屬材料組合起來構(gou)成，一般具有壓緊力小，密封效(xiao)果好的特點。

　　⑥纏繞墊圈(quan)(quan)。纏繞墊圈(quan)(quan)是(shi)指把很薄的金屬帶和(he)非金屬帶緊貼在一起、纏繞形成的墊圈(quan)(quan)，這類墊圈(quan)(quan)具有(you)良好的彈性和(he)密封(feng)性。

　　墊圈的制作材料主要包括三大類，即金屬材料、非金屬材料和復合材料。一般來說，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，根據具體的須要來選用。復合材料的種類也很多，包括層合板、復合板等，也是根據具體須要選用，一般在波形墊圈和纏繞墊圈等上面使用的比較多。

　　2.動密封

　　動(dong)(dong)密封是(shi)指(zhi)不讓(rang)閥(fa)內的(de)(de)介質流隨閥(fa)桿(gan)運(yun)動(dong)(dong)而泄(xie)漏(lou)的(de)(de)密封，這是(shi)一個相對運(yun)動(dong)(dong)流程中的(de)(de)密封問題，其密封方(fang)式(shi)主(zhu)要是(shi)采用(yong)填料函。填料函的(de)(de)基(ji)本(ben)形(xing)(xing)式(shi)有兩種，即壓(ya)蓋式(shi)和(he)壓(ya)緊螺母式(shi)。壓(ya)蓋式(shi)是(shi)目前(qian)使用(yong)得較(jiao)多的(de)(de)形(xing)(xing)式(shi)，一般從(cong)壓(ya)蓋的(de)(de)形(xing)(xing)式(shi)而言，能夠 分(fen)為(wei)組合式(shi)和(he)整體式(shi)兩種，每個形(xing)(xing)式(shi)雖有差別，但是(shi)大部分(fen)都包含有壓(ya)緊用(yong)的(de)(de)螺栓。壓(ya)緊螺母式(shi)一般用(yong)于(yu)較(jiao)小的(de)(de)閥(fa)門，由于(yu)這種形(xing)(xing)式(shi)的(de)(de)尺寸較(jiao)小，因(yin)此(ci)壓(ya)緊力(li)是(shi)受到(dao)限制的(de)(de)。

　　在填(tian)料(liao)函內(nei)，由于填(tian)料(liao)是直接與閥桿接觸的(de)(de)(de)，所有(you)(you)要求填(tian)料(liao)的(de)(de)(de)密封(feng)性好、摩擦(ca)系數(shu)小(xiao)、能夠適應介質(zhi)的(de)(de)(de)壓(ya)力和(he)溫度、并且耐(nai)腐蝕(shi)。目前比較(jiao)常用的(de)(de)(de)填(tian)料(liao)包括橡膠(jiao)O型圈、聚(ju)四氟乙烯編織(zhi)盤根(gen)、石棉盤根(gen)和(he)塑(su)料(liao)成型填(tian)料(liao)等，每個(ge)填(tian)料(liao)都有(you)(you)其適應的(de)(de)(de)條件(jian)和(he)范圍，根(gen)據具體(ti)的(de)(de)(de)需要來(lai)選取。

　　密(mi)(mi)封(feng)(feng)便是(shi)(shi)防(fang)止泄漏(lou)，那么閥門(men)密(mi)(mi)封(feng)(feng)性原理也(ye)是(shi)(shi)從防(fang)止泄漏(lou)研(yan)究的(de)(de)。造成泄漏(lou)的(de)(de)因(yin)素主要(yao)有兩個(ge)，一個(ge)是(shi)(shi)影響密(mi)(mi)封(feng)(feng)性能的(de)(de)最主要(yao)的(de)(de)因(yin)素，即密(mi)(mi)封(feng)(feng)副(fu)(fu)之間(jian)存(cun)在著間(jian)隙，另(ling)一個(ge)則是(shi)(shi)密(mi)(mi)封(feng)(feng)副(fu)(fu)的(de)(de)兩側之間(jian)存(cun)在著壓差。閥門(men)密(mi)(mi)封(feng)(feng)性原理也(ye)是(shi)(shi)從液體(ti)(ti)的(de)(de)密(mi)(mi)封(feng)(feng)性、氣體(ti)(ti)的(de)(de)密(mi)(mi)封(feng)(feng)性、泄漏(lou)通道的(de)(de)密(mi)(mi)封(feng)(feng)原理和閥門(men)密(mi)(mi)封(feng)(feng)副(fu)(fu)等四個(ge)方面來分(fen)析的(de)(de)。

　　液(ye)體(ti)的(de)密封性

　　液(ye)(ye)(ye)體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)密(mi)封性(xing)是通過(guo)液(ye)(ye)(ye)體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)粘度和(he)表面張(zhang)力來進(jin)(jin)行(xing)。當閥門泄(xie)漏的(de)(de)(de)(de)(de)毛(mao)(mao)細管(guan)充滿(man)氣體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)時候(hou)，表面張(zhang)力可能對液(ye)(ye)(ye)體(ti)進(jin)(jin)行(xing)排斥(chi)，或者(zhe)將液(ye)(ye)(ye)體(ti)引進(jin)(jin)毛(mao)(mao)細管(guan)內(nei)。這(zhe)樣(yang)就(jiu)形成了相(xiang)(xiang)切(qie)角。當相(xiang)(xiang)切(qie)角小于(yu)90°的(de)(de)(de)(de)(de)時候(hou)，液(ye)(ye)(ye)體(ti)就(jiu)會(hui)被注(zhu)入毛(mao)(mao)細管(guan)內(nei)，這(zhe)樣(yang)就(jiu)會(hui)發生泄(xie)漏。發生泄(xie)漏的(de)(de)(de)(de)(de)原因在于(yu)介質的(de)(de)(de)(de)(de)不(bu)(bu)(bu)同性(xing)質。用不(bu)(bu)(bu)同介質做試(shi)驗，在條件(jian)相(xiang)(xiang)同的(de)(de)(de)(de)(de)情況(kuang)下，會(hui)得到(dao)不(bu)(bu)(bu)同的(de)(de)(de)(de)(de)結果。

　　能(neng)夠 用水，用空(kong)氣或(huo)用煤油等。而當相切角大于(yu)90°時，也會(hui)發生泄漏。因(yin)為與金屬(shu)表(biao)面上的(de)油脂或(huo)蠟質(zhi)薄膜(mo)有(you)關系。一旦這些表(biao)面的(de)薄膜(mo)被溶解掉，金屬(shu)表(biao)面的(de)特性就(jiu)(jiu)發生了變化，原來被排斥的(de)液體(ti)，就(jiu)(jiu)會(hui)侵濕表(biao)面，發生泄漏。針對上述情況，根據泊松(song)公式，能(neng)夠 在減少毛細管直徑和(he)介質(zhi)粘度較大的(de)情況下，來實現防止泄漏或(huo)減少泄漏量的(de)目的(de)。

　　氣體的密封性

　　根據泊松(song)公式(shi)，氣(qi)(qi)體(ti)的(de)密封性與氣(qi)(qi)體(ti)分子和(he)氣(qi)(qi)體(ti)的(de)粘性有(you)關。泄漏與毛(mao)細(xi)(xi)管(guan)的(de)長度和(he)氣(qi)(qi)體(ti)的(de)粘度成反比，與毛(mao)細(xi)(xi)管(guan)的(de)直徑(jing)和(he)驅(qu)動力成正比。當(dang)毛(mao)細(xi)(xi)管(guan)的(de)直徑(jing)和(he)氣(qi)(qi)體(ti)分子的(de)平均自在度相同時，氣(qi)(qi)體(ti)分子就會以(yi)自由的(de)熱運動流(liu)進(jin)毛(mao)細(xi)(xi)管(guan)。因此(ci)，當(dang)我們(men)在做(zuo)閥(fa)門密封試驗(yan)的(de)時候(hou)，介質一定要用(yong)水才能起到(dao)密封的(de)作用(yong)，用(yong)空氣(qi)(qi)即氣(qi)(qi)體(ti)就不能起到(dao)密封的(de)作用(yong)。

　　即使我們通過塑性變形方式，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。原因在于氣體仍然能夠 通過金屬壁擴散。因此我們在做氣體試驗時，一定要比液體試驗更加的嚴格。

　　泄漏通道的密封原理

 　　閥(fa)門密(mi)(mi)封(feng)由散(san)布在波形(xing)面上的(de)(de)不(bu)平整度和波峰(feng)間距離的(de)(de)波紋度構成粗(cu)糙度兩個(ge)部分組成。在我國(guo)大部分的(de)(de)金(jin)屬材(cai)料(liao)彈性應變力(li)都較低(di)的(de)(de)情況(kuang)下，如果要達到密(mi)(mi)封(feng)的(de)(de)狀態，就(jiu)需要對金(jin)屬材(cai)料(liao)的(de)(de)壓(ya)縮力(li)提更(geng)高的(de)(de)要求(qiu)，即材(cai)料(liao)的(de)(de)壓(ya)縮力(li)要超過其(qi)彈性。因此，在進行閥(fa)門設計(ji)時，密(mi)(mi)封(feng)副結合(he)一定(ding)(ding)的(de)(de)硬度差來(lai)匹配，在壓(ya)力(li)的(de)(de)作用下，就(jiu)會(hui)產(chan)生一定(ding)(ding)程(cheng)度的(de)(de)塑性變形(xing)密(mi)(mi)封(feng)的(de)(de)效果。

　　如果密封表(biao)面(mian)都是金(jin)屬材(cai)料，那么表(biao)面(mian)不平(ping)整的(de)(de)凸出點(dian)就(jiu)(jiu)會(hui)最早(zao)的(de)(de)出現(xian)，在(zai)最初只需(xu)用較小的(de)(de)載荷(he)就(jiu)(jiu)可以使(shi)這(zhe)些(xie)不平(ping)整的(de)(de)凸出點(dian)產生塑(su)性(xing)(xing)變(bian)形。當(dang)接觸(chu)面(mian)增大(da)時(shi)，表(biao)面(mian)的(de)(de)不平(ping)整就(jiu)(jiu)會(hui)變(bian)成塑(su)性(xing)(xing)-彈性(xing)(xing)變(bian)形。這(zhe)時(shi)處(chu)在(zai)凹處(chu)的(de)(de)兩面(mian)粗糙度就(jiu)(jiu)會(hui)存在(zai)。需(xu)要(yao)施加能使(shi)底層材(cai)料產生嚴重(zhong)塑(su)性(xing)(xing)變(bian)形的(de)(de)載荷(he)時(shi)，并(bing)且使(shi)得(de)兩表(biao)面(mian)接觸(chu)緊密，沿著連續線(xian)和環向方向才能使(shi)這(zhe)些(xie)尚存的(de)(de)通徑密合。

　　閥門密封副

　　閥門密封副是閥座(zuo)和關(guan)閉件(jian)在(zai)(zai)互(hu)相(xiang)接(jie)觸時進行關(guan)閉的那一部(bu)分(fen)。金(jin)屬密封面(mian)(mian)在(zai)(zai)使(shi)用流程中，容易受(shou)到夾入介質，介質腐蝕(shi)，磨損(sun)顆(ke)粒(li)，氣蝕(shi)和沖刷的損(sun)害的。比(bi)如磨損(sun)顆(ke)粒(li)。如果磨損(sun)顆(ke)粒(li)比(bi)表(biao)面(mian)(mian)的不(bu)平整度小，在(zai)(zai)密封面(mian)(mian)磨合(he)時，其表(biao)面(mian)(mian)精度就(jiu)會(hui)(hui)得到改(gai)善，而不(bu)會(hui)(hui)變壞。相(xiang)反，則會(hui)(hui)使(shi)表(biao)面(mian)(mian)精度變壞。因此(ci)在(zai)(zai)選擇磨損(sun)顆(ke)粒(li)時，要綜合(he)考慮其材料(liao)，工況，潤滑性和對密封面(mian)(mian)的腐蝕(shi)情況等(deng)因素。

　　如同磨(mo)損顆粒(li)一(yi)樣，我們在選(xuan)擇密封(feng)件時(shi)，要(yao)綜合考慮影響其性(xing)能的各(ge)種因素，才(cai)能起到(dao)防泄漏的功能。因此，必(bi)須選(xuan)擇那(nei)些抗腐蝕(shi)，抗擦傷(shang)和耐沖刷的材料。否則，缺(que)少(shao)任(ren)何(he)一(yi)項要(yao)求，就會使其密封(feng)性(xing)能大(da)大(da)降低。

　　液(ye)壓支(zhi)架中(zhong)各種(zhong)液(ye)壓閥(fa)的(de)使用(yong)(yong)期(qi)限很低(di)，解決的(de)途徑(jing)和辦法是提(ti)高(gao)系(xi)統的(de)過濾精度和提(ti)高(gao)乳化液(ye)的(de)質量(liang)，但收(shou)效不大(da)。經(jing)過研究可知，密(mi)封技(ji)術是提(ti)高(gao)液(ye)壓支(zhi)架中(zhong)液(ye)壓閥(fa)使用(yong)(yong)期(qi)限的(de)關鍵。

　　液(ye)壓(ya)(ya)(ya)閥(fa)密封(feng)元(yuan)(yuan)件損壞的(de)(de)主(zhu)要因素是工(gong)作液(ye)中的(de)(de)雜(za)質(zhi)(zhi)，。這些(xie)雜(za)質(zhi)(zhi)在(zai)(zai)密封(feng)元(yuan)(yuan)件間研磨，使閥(fa)產生泄漏(lou)。因此，國外(wai)曾提出(chu)相應(ying)等(deng)級(ji)的(de)(de)液(ye)壓(ya)(ya)(ya)元(yuan)(yuan)件，應(ying)采(cai)用(yong)相應(ying)精度的(de)(de)過濾器(qi)。但液(ye)壓(ya)(ya)(ya)支架用(yong)閥(fa)，工(gong)作環境十分惡劣(lie)。實踐證明減少支架液(ye)壓(ya)(ya)(ya)系(xi)統液(ye)體的(de)(de)污染雜(za)質(zhi)(zhi)，是十分困難(nan)的(de)(de)，有人曾經(jing)設(she)想在(zai)(zai)乳化液(ye)泵站采(cai)用(yong)高壓(ya)(ya)(ya)過濾器(qi)，另外(wai)在(zai)(zai)每臺(tai)支架進(jin)口(kou)處增加小型過濾器(qi)。但在(zai)(zai)工(gong)作中迅(xun)速被堵塞，形成斷流。

　　另一方面，隨著液(ye)壓(ya)支架技術的(de)發展。對液(ye)壓(ya)閥(fa)的(de)使用性(xing)能和閥(fa)的(de)使用期限提出了更高(gao)的(de)要求。目前，在裝有120目時(shi)的(de)過濾器和磁過濾裝置的(de)條件下，用通(tong)過被測(ce)試(shi)閥(fa)的(de)乳化液(ye)的(de)總流(liu)量(liang)和閥(fa)的(de)啟(qi)閉次(ci)數，來計(ji)量(liang)閥(fa)的(de)使用期。

　　但(dan)實際(ji)上室(shi)內型式試驗與礦井具體工(gong)作(zuo)(zuo)中(zhong)(zhong)結果相差(cha)很大。為此，需要(yao)使用新型的(de)(de)、抗污染能(neng)力(li)強的(de)(de)、適合(he)于礦井工(gong)作(zuo)(zuo)中(zhong)(zhong)條件(jian)的(de)(de)密(mi)封(feng)副。影(ying)響密(mi)封(feng)效(xiao)果的(de)(de)主要(yao)原因是閥芯和閥座(zuo)的(de)(de)接觸(chu)比壓、不平度及壓差(cha)。當閥芯與閥座(zuo)的(de)(de)接合(he)面(mian)以(yi)P力(li)壓緊(jin)，工(gong)作(zuo)(zuo)中(zhong)(zhong)液體分子(zi)以(yi)F力(li)擠(ji)入，密(mi)封(feng)材料會產生彈性變形(xing)(xing)。如果密(mi)封(feng)副總(zong)抗力(li)大于分子(zi)排斥力(li)，則密(mi)封(feng)有效(xiao)，不然(ran)會形(xing)(xing)成(cheng)泄漏。

　　早期的(de)液(ye)壓(ya)支架，運動副之間沒有(you)其(qi)他(ta)密封(feng)措施，是(shi)金屬直接(jie)接(jie)觸(chu)密封(feng)，即要求密封(feng)副接(jie)觸(chu)平(ping)面(mian)吻合，具有(you)較高的(de)加(jia)工精度(du)，不然必須加(jia)大密封(feng)副的(de)結合力，使接(jie)觸(chu)表面(mian)產生(sheng)塑性變形，堵塞泄漏入口。

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