閥門密封性原理

閥門密封性原理

     閥（fá）門的種類繁多，但是（shì）基本的（de）作用卻是一（yī）致的，那就是連通或者截斷介質流。因此，閥門的（de）密（mì）封問題就顯得十分突出。

     要保 證閥（fá）門能夠良好的截斷介（jiè）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（gòu）設計上（shàng）的不合理、密封接（jiē）觸（chù）麵有缺陷、緊固ling件發生鬆動（dòng）、閥體與閥蓋間的配合（hé）不緊密等等，所 有這些問題都可能（néng）導致閥門密封不（bú）好，從而產生泄漏（lòu）問題。所（suǒ）以，閥門密封技術（shù）是關係到（dào）閥門性能和質量的一項重要技術，需要進行係統深入的研究。

     閥門從產生到現在，其密封技術也經曆了很大的發展。到目前為止，閥門密封技術主要體現在兩大方麵，即靜密封和動密封。

所謂靜密封，通常是指兩（liǎng）個靜（jìng）止麵之間的密封，靜密封的密封方法主（zhǔ）要是使（shǐ）用墊圈（quān）。

所謂動密封，主要是指閥杆的密封，即不讓閥（fá）內的介質隨閥杆運動而發生泄漏，動密封的密封方法主要是使用填料函。

 1.靜密封 

靜密封是（shì）指在兩個（gè）靜止的截麵（miàn）之（zhī）間形成密封，其密（mì）封方法主要是使（shǐ）用墊（diàn）圈。墊圈（quān）的種類很多，經常（cháng）使用的墊圈包（bāo）括平墊圈、O形圈、包墊圈、異形墊圈、波形墊圈和纏繞墊圈（quān）等幾（jǐ）大類，每種類型下麵又可以根據使用材料的不（bú）同而（ér）進一步（bù）進行劃（huá）分。

     ①平墊圈。平墊圈就是（shì）平整（zhěng）的貼於兩個靜止截麵之間的（de）墊圈（quān），一般根據使用的材料可以劃分為塑料平墊（diàn）圈、橡膠平墊圈、金屬平墊圈和複合材料平（píng）墊圈，每（měi）種材料的平墊圈都有其適用的範圍。

     ②O形圈。O型圈是指斷麵形狀（zhuàng）呈O型的墊圈，由於（yú）其斷麵形狀是O型，有一（yī）定的自（zì）緊作用，所以密封效果比平墊圈好。

     ③包墊圈。包墊圈是指將某種材料（liào）包裹在另一種材料上的墊圈，這樣的墊圈一般具有（yǒu）良好的彈性（xìng），可以增強密封效果。

     ④異型墊圈。異型墊圈是指那些形狀不規則（zé）的墊圈，包括橢圓形墊（diàn）圈、菱形墊圈（quān）、齒輪型墊（diàn）圈、燕尾型墊圈等，這些墊圈一般有自緊作用（yòng），大多在高中壓閥門中（zhōng）使用。

     ⑤波形墊圈。波形墊圈是隻具有波浪形狀（zhuàng）的（de）墊圈（quān），這類墊圈通常是將金屬材料和（hé）非金屬材料組合起來構成，一般具有壓緊力小，密封效果好的特點。

     ⑥纏繞墊圈。纏繞墊圈是指把很薄的（de）金屬帶和非金屬帶緊貼在一起、纏繞形成的墊圈，這類墊（diàn）圈具有良好（hǎo）的彈性和密封性。

     墊（diàn）圈的製作材料主要包括三大類，即（jí）金屬材料、非金屬材料和複合材料。一般來說，金屬材料（liào）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（de）種類很多，包括（kuò）塑料製品、橡膠製品、石棉製品（pǐn）、麻製品等，這些非金屬材料的使用廣泛，根（gēn）據具體的需要（yào）來選用。複合材料（liào）的種類也很多，包括（kuò）層合板、複合板等（děng），也是根據具體需要（yào）選用，一般在（zài）波形墊圈和纏繞墊（diàn）圈等上麵使用的比較多。

 2.動密（mì）封 

     動密封是指（zhǐ）不讓閥內的介質流隨閥杆運動而泄漏的密封，這是一個相對運動過程中的密封問題，其密封方（fāng）法主要是采用填料函。填料函的基本形式有兩種，即（jí）壓蓋式和壓緊螺母式。壓蓋式是目前使用得zui多的（de）形式，一般從壓蓋的形式而言，可以分為組合式和整體式（shì）兩種，每種形（xíng）式雖有區別，但是基本上都包含有壓緊用的螺栓。壓緊螺母式一般用於較小的閥門，由於這種形式的尺寸較小，所以壓緊力是受到限製（zhì）的。

     在填料函內，由於填料是直接與閥杆接觸的，所（suǒ） 有要求填料的密封性好、摩擦係數小（xiǎo）、能夠適應介質的壓力和溫度（dù）、並且耐腐蝕。目前比較（jiào）常用的填料包括橡膠O型圈、聚四氟乙烯編織盤根、石棉盤根和塑（sù）料成型填料等，每種填（tián）料都有其適應的條（tiáo）件和範圍，根據具體的需要來選取。

     密封就（jiù）是防止泄漏，那麽閥門密（mì）封性原理也是從防止（zhǐ）泄漏研究（jiū）的。造成泄漏的（de）因素主要有兩個，一個是影（yǐng）響密封性能的zui主要（yào）的因素，即密封副（fù）之間存在著（zhe）間隙，另一個則是密封副的兩側（cè）之間存在著壓差。閥門密封（fēng）性原（yuán）理也是從液體的密封性、氣（qì）體的密封性、泄漏通道的密封原理和閥門密封副等四個方麵來（lái）分析的。

液體的密封性

     液體的密（mì）封（fēng）性是通過液體的粘度和表麵張力來（lái）進行。當閥門泄漏的毛細（xì）管充（chōng）滿氣體的時候，表麵張力（lì）可能對液體進行排（pái）斥，或者將液體引進毛細管內（nèi）。這樣就形（xíng）成了相（xiàng）切角。當相切角小於90°的時候，液體（tǐ）就會被注入毛細管內，這樣就會發生泄漏（lòu）。發生泄漏的（de）原因在於介質的不同性質（zhì）。用（yòng）不（bú）同介質做試驗，在條件相同的情況下，會得出不同（tóng）的結果。

     可以用水，用空氣（qì）或用煤油等。而當相切角大於90°時，也會發生泄漏。因為與金屬表麵上的油脂或蠟質薄膜有關係。一旦這些表麵的薄膜被溶解掉，金屬表麵的特（tè）性就發生了變化，原來被排（pái）斥的液體，就會侵濕表麵，發生（shēng）泄漏。針對上（shàng）述（shù）情況，根據泊鬆公式，可以在減少毛細管直（zhí）徑和（hé）介質粘度較大的情況下，來（lái）實現防（fáng）止泄漏或減少泄漏（lòu）量的目的（de）。

氣體的密封性

    根據（jù）泊鬆公式，氣（qì）體的密封性與氣體分子和氣體（tǐ）的粘性有關。泄漏與毛細管（guǎn）的長度和氣體的粘度（dù）成反比，與毛細（xì）管的直徑和驅動力成正比。當毛（máo）細（xì）管（guǎn）的（de）直徑和氣體分子的平均自由度相同時，氣體分子（zǐ）就會以自由的熱運（yùn）動流進毛細管。因此，當我們在做閥門密（mì）封試驗的（de）時候（hòu），介質一定要用水（shuǐ）才能（néng）起到密封的（de）作用，用空氣即氣體就不能起到密封的作用（yòng）。

     即（jí）使（shǐ）我們通過（guò）塑性（xìng）變形（xíng）方式，將毛細管直徑降到（dào）氣體分子以下，也仍然不能阻止氣體的（de）流動。原因在於氣體仍然可以（yǐ）通過（guò）金屬壁（bì）擴散。所（suǒ）以我們在做氣體試驗時，一定（dìng）要比（bǐ）液體試驗（yàn）更加的嚴（yán）格。

泄露通道的密封原理

      閥門密封（fēng）由散布在波形麵上的（de）不（bú）平整（zhěng）度和波峰間距離的波紋度構成粗糙度兩個部分組成。在我國大部分的金屬材料彈性（xìng）應變力都較低的情況下，如果要達到密封的狀（zhuàng）態，就需（xū）要（yào）對金屬材料的壓縮力提更高的要求，即材料的壓縮力要超過其彈性。因此，在進行（háng）閥門設計時，密封副結合一定的（de）硬度差來匹配（pèi），在壓力的作用（yòng）下，就會產生一定程度的塑性變形密封的效（xiào）果。

     如果密（mì）封表麵都是金屬材料，那麽表麵（miàn）不平整的凸出點就會zui早的出現，在zui初隻需用較小的載荷就可（kě）以使這些不平整的凸（tū）出點產生塑性變形。當接觸麵增大時，表麵的不平整就（jiù）會變成塑性（xìng）-彈性變形（xíng）。這（zhè）時處在凹處的兩（liǎng）麵粗糙度就會存在。需（xū）要施加能使底層材料產生嚴重塑性（xìng）變形（xíng）的載荷時，並且使得兩表麵接觸緊密（mì），沿著連續線和環向方向才能使這些尚存的通（tōng）徑密合。

閥門密封副

     閥門密封副是閥座（zuò）和關閉件在互相（xiàng）接觸（chù）時進行關閉的那一部分。金屬密封（fēng）麵在使用過程中，容易受到夾入介質，介質腐蝕（shí），磨損顆粒，氣蝕和衝刷的損害的。比如磨損顆粒。如（rú）果磨損顆粒比表（biǎo）麵（miàn）的不平整度小，在密封（fēng）麵磨合時，其表麵精度就會（huì）得到改善，而不會變壞。相反，則會使表麵精度變壞。因此（cǐ）在選擇（zé）磨損顆粒時，要綜合考慮其材料，工況，潤滑性和對（duì）密（mì）封麵的腐蝕情況等因素。

     如同磨（mó）損顆粒一樣，我們在選（xuǎn）擇密封（fēng）件時，要（yào）綜合考慮影響其性能的各種因（yīn）素，才能起到防泄漏的功能。因此，必須（xū）選擇那些抗腐蝕，抗擦傷和耐衝刷的材（cái）料。否則，缺少任（rèn）何一項要求，就會使其密封性能大（dà）大降低。