Ventiltätningsprincip

Det finns många typer av ventiler, men deras grundläggande funktion är densamma, vilket är att ansluta eller stänga av medieflödet. Därför blir tätningsproblemet hos ventiler mycket framträdande.

För att säkerställa att ventilen kan stänga av medieflödet väl och förhindra läckage är det nödvändigt att säkerställa att ventilens tätning är intakt. Det finns många orsaker till ventilläckage, inklusive orimlig strukturell design, defekta tätningsytor, lösa fästdelar, lös passform mellan ventilhuset och ventilkåpan, etc. Alla dessa problem kan leda till felaktig ventiltätning. Och därmed skapa ett läckageproblem. Därför,ventiltätningsteknikär en viktig teknologi relaterad till ventilers prestanda och kvalitet, och kräver systematisk och djupgående forskning.

Sedan ventilerna skapades har även deras tätningsteknik utvecklats kraftigt. Hittills har ventiltätningstekniken huvudsakligen återspeglats i två huvudaspekter, nämligen statisk tätning och dynamisk tätning.

Den så kallade statiska tätningen avser vanligtvis tätningen mellan två statiska ytor. Tätningsmetoden för statisk tätning använder huvudsakligen packningar.

Den så kallade dynamiska tätningen avser huvudsakligentätningen av ventilskaftet, vilket förhindrar att mediet i ventilen läcker ut vid ventilskaftets rörelse. Den huvudsakliga tätningsmetoden för dynamisk tätning är att använda en packbox.

1. Statisk tätning

Statisk tätning avser bildandet av en tätning mellan två stationära sektioner, och tätningsmetoden använder huvudsakligen packningar. Det finns många typer av brickor. De vanligt förekommande brickorna inkluderar plana brickor, O-formade brickor, lindade brickor, specialformade brickor, vågbrickor och lindade brickor. Varje typ kan vidare delas in efter de olika material som används.
①Platt brickaPlanbrickor är plana brickor som placeras platt mellan två stationära sektioner. Generellt sett kan de, beroende på vilka material som används, delas in i plana brickor av plast, plana brickor av gummi, plana brickor av metall och plana brickor av kompositmaterial. Varje material har sitt eget användningsområde.
②O-ring. O-ring hänvisar till en packning med O-format tvärsnitt. Eftersom dess tvärsnitt är O-format har den en viss självåtdragande effekt, så tätningseffekten är bättre än en plan packning.
③Inkluderar brickor. En lindad packning avser en packning som lindar ett visst material mot ett annat material. En sådan packning har generellt god elasticitet och kan förbättra tätningseffekten. ④Specialformade brickor. Specialformade brickor avser packningar med oregelbunden form, inklusive ovala brickor, diamantbrickor, kugghjulsbrickor, svansstjärtsbrickor etc. Dessa brickor har generellt en självåtdragande effekt och används mestadels i hög- och medeltrycksventiler.
⑤Vågbricka. Vågpackningar är packningar som endast har en vågform. Dessa packningar består vanligtvis av en kombination av metallmaterial och icke-metalliska material. De har generellt egenskaper som låg tryckkraft och god tätningseffekt.
⑥ Linda in brickan. Lindade packningar avser packningar som bildas genom att linda tunna metallremsor och icke-metallremsor tätt ihop. Denna typ av packning har god elasticitet och tätningsegenskaper. Materialen för att tillverka packningar delas huvudsakligen in i tre kategorier, nämligen metalliska material, icke-metalliska material och kompositmaterial. Generellt sett har metallmaterial hög hållfasthet och stark temperaturbeständighet. Vanligt förekommande metallmaterial inkluderar koppar, aluminium, stål etc. Det finns många typer av icke-metalliska material, inklusive plastprodukter, gummiprodukter, asbestprodukter, hampaprodukter etc. Dessa icke-metalliska material används ofta och kan väljas utifrån specifika behov. Det finns också många typer av kompositmaterial, inklusive laminat, kompositpaneler etc., som också väljs utifrån specifika behov. Generellt sett används korrugerade brickor och spirallindade brickor mest.

2. Dynamisk tätning

Dynamisk tätning avser en tätning som förhindrar att medieflödet i ventilen läcker vid ventilspindelns rörelse. Detta är ett tätningsproblem vid relativ rörelse. Den huvudsakliga tätningsmetoden är packboxen. Det finns två grundläggande typer av packboxar: packboxar och kompressionsmutter. Packboxen är den vanligaste formen för närvarande. Generellt sett kan packboxens form delas in i två typer: kombinerad typ och integrerad typ. Även om varje form är unik, inkluderar de i princip bultar för kompression. Kompressionsmutter används vanligtvis för mindre ventiler. På grund av den lilla storleken på denna typ är kompressionskraften begränsad.
I packboxen, eftersom packningen är i direkt kontakt med ventilskaftet, krävs att packningen har god tätning, låg friktionskoefficient, kan anpassa sig till mediets tryck och temperatur och är korrosionsbeständig. Vanligt förekommande fyllmedel inkluderar för närvarande gummi-O-ringar, flätad polytetrafluoretenpackning, asbestpackning och plastgjutfyllmedel. Varje fyllmedel har sina egna tillämpliga förhållanden och område och bör väljas utifrån specifika behov. Tätning är till för att förhindra läckage, så principen för ventiltätning studeras också ur perspektivet att förhindra läckage. Det finns två huvudfaktorer som orsakar läckage. Den ena är den viktigaste faktorn som påverkar tätningsprestanda, det vill säga gapet mellan tätningsparen, och den andra är tryckskillnaden mellan båda sidor av tätningsparet. Ventiltätningsprincipen analyseras också ur fyra aspekter: vätsketätning, gastätning, läckagekanaltätningsprincip och ventiltätningspar.

Vätsketäthet

Vätskors tätningsegenskaper bestäms av vätskans viskositet och ytspänning. När kapillären i en läckande ventil är fylld med gas kan ytspänningen stöta bort vätskan eller föra in vätska i kapillären. Detta skapar en tangentvinkel. När tangentvinkeln är mindre än 90° kommer vätska att sprutas in i kapillären och läckage kommer att uppstå. Läckage uppstår på grund av mediets olika egenskaper. Experiment med olika medier kommer att ge olika resultat under samma förhållanden. Du kan använda vatten, luft eller fotogen etc. När tangentvinkeln är större än 90° kommer också läckage att uppstå. Eftersom det är relaterat till fett- eller vaxfilmen på metallytan. När dessa ytfilmer har lösts upp förändras metallytans egenskaper, och den ursprungligen stötande vätskan kommer att väta ytan och läcka. Med tanke på ovanstående situation kan syftet att förhindra läckage eller minska mängden läckage uppnås genom att minska kapillärdiametern och öka mediets viskositet, enligt Poissons formel.

Gastäthet

Enligt Poissons formel är en gas täthet relaterad till gasmolekylernas och gasens viskositet. Läckage är omvänt proportionellt mot kapillärrörets längd och gasens viskositet, och direkt proportionellt mot kapillärrörets diameter och drivkraften. När kapillärrörets diameter är densamma som gasmolekylernas genomsnittliga frihetsgrad, kommer gasmolekylerna att strömma in i kapillärröret med fri termisk rörelse. Därför, när vi utför ventiltätningstestet, måste mediet vara vatten för att uppnå tätningseffekten, och luft, det vill säga gas, kan inte uppnå tätningseffekten.

Även om vi minskar kapillärdiametern under gasmolekylerna genom plastisk deformation kan vi fortfarande inte stoppa gasflödet. Anledningen är att gaser fortfarande kan diffundera genom metallväggarna. Därför måste vi vara strängare när vi utför gastester än vätsketester.

Tätningsprincipen för läckagekanalen

Ventiltätningen består av två delar: ojämnheterna som sprids på vågytan och vågornas grovhet i avståndet mellan vågtopparna. I de fall där de flesta metallmaterial i vårt land har låg elastisk töjning, måste vi, om vi vill uppnå ett tätt tillstånd, ställa högre krav på metallmaterialets kompressionskraft, det vill säga att materialets kompressionskraft måste överstiga dess elasticitet. Därför måste tätningsparet, vid konstruktionen av ventilen, matchas med en viss hårdhetsskillnad. Under tryckets inverkan kommer en viss grad av plastisk deformationstätningseffekt att produceras.

Om tätningsytan är gjord av metallmaterial, kommer de ojämna utskjutande punkterna på ytan att uppstå tidigt. I början kan endast en liten belastning användas för att orsaka plastisk deformation av dessa ojämna utskjutande punkter. När kontaktytan ökar blir ytojämnheten plastisk-elastisk deformation. Vid denna tidpunkt kommer ojämnheter att finnas på båda sidor i urtaget. När det är nödvändigt att applicera en belastning som kan orsaka allvarlig plastisk deformation av det underliggande materialet, och de två ytorna kommer i nära kontakt, kan dessa återstående banor göras täta längs den heldragna linjen och i omkretsriktningen.

Ventiltätningspar

Ventiltätningsparet är den del av ventilsätet och stängningsdelen som stängs när de kommer i kontakt med varandra. Under användning skadas metalltätningsytan lätt av medryckta medier, mediekorrosion, slitpartiklar, kavitation och erosion, såsom slitpartiklar. Om slitpartiklarna är mindre än ytjämnheten förbättras ytnoggrannheten snarare än försämras när tätningsytan slits in. Tvärtom försämras ytnoggrannheten. Därför måste faktorer som deras material, arbetsförhållanden, smörjförmåga och korrosion på tätningsytan beaktas noggrant vid val av slitpartiklar.

Precis som med slitpartiklar måste vi, när vi väljer tätningar, noggrant beakta olika faktorer som påverkar deras prestanda för att förhindra läckage. Därför är det nödvändigt att välja material som är motståndskraftiga mot korrosion, repor och erosion. Annars kommer avsaknaden av krav att minska tätningsprestanda kraftigt.