Ventiltætningsprincip

Der findes mange typer ventiler, men deres grundlæggende funktion er den samme, som er at tilslutte eller afskære mediestrømmen. Derfor bliver tætningsproblemet ved ventiler meget fremtrædende.

For at sikre, at ventilen kan afskære mediestrømmen godt og forhindre lækage, er det nødvendigt at sikre, at ventilens tætning er intakt. Der er mange årsager til ventillækage, herunder urimeligt strukturelt design, defekte tætningsflader, løse fastgørelsesdele, løs pasform mellem ventilhuset og ventildækslet osv. Alle disse problemer kan føre til forkert ventiltætning, hvilket skaber et lækageproblem. Derfor...ventiltætningsteknologier en vigtig teknologi relateret til ventilers ydeevne og kvalitet, og kræver systematisk og dybdegående forskning.

Siden ventilernes opfindelse har deres tætningsteknologi også gennemgået en stor udvikling. Indtil videre afspejles ventiltætningsteknologi primært i to hovedaspekter, nemlig statisk tætning og dynamisk tætning.

Den såkaldte statiske tætning refererer normalt til tætningen mellem to statiske overflader. Tætningsmetoden til statisk tætning bruger hovedsageligt pakninger.

Den såkaldte dynamiske tætning refererer primært tiltætningen af ventilstammen, som forhindrer mediet i ventilen i at lække ved ventilstammens bevægelse. Den primære tætningsmetode til dynamisk tætning er at bruge en pakdåse.

1. Statisk tætning

Statisk tætning refererer til dannelsen af en tætning mellem to stationære sektioner, og tætningsmetoden bruger primært pakninger. Der findes mange typer skiver. De almindeligt anvendte skiver omfatter flade skiver, O-formede skiver, indpakkede skiver, specialformede skiver, bølgeskiver og viklede skiver. Hver type kan yderligere opdeles i henhold til de forskellige anvendte materialer.
①Flad skiveFlade skiver er flade skiver, der placeres fladt mellem to stationære sektioner. Generelt kan de, afhængigt af de anvendte materialer, opdeles i flade skiver af plastik, flade skiver af gummi, flade skiver af metal og flade skiver af kompositmateriale. Hvert materiale har sit eget anvendelsesområde.
②O-ring. O-ring refererer til en pakning med et O-formet tværsnit. Fordi dens tværsnit er O-formet, har den en vis selvstrammende effekt, så tætningseffekten er bedre end en flad pakning.
③Omfatter skiver. En indpakket pakning refererer til en pakning, der omslutter et bestemt materiale på et andet materiale. En sådan pakning har generelt god elasticitet og kan forbedre tætningseffekten. ④Specialformede skiver. Specielformede skiver refererer til pakninger med uregelmæssige former, herunder ovale skiver, diamantskiver, tandhjulsskiver, svalehaleskiver osv. Disse skiver har generelt en selvstrammende effekt og bruges mest i høj- og mellemtryksventiler.
⑤Bølgepakning. Bølgepakninger er pakninger, der kun har en bølgeform. Disse pakninger er normalt sammensat af en kombination af metalmaterialer og ikke-metalliske materialer. De har generelt egenskaber som lille trykkraft og god tætningseffekt.
⑥ Pak skiven ind. Viklede pakninger refererer til pakninger dannet ved at vikle tynde metalstrimler og ikke-metalliske strimler tæt sammen. Denne type pakning har god elasticitet og tætningsegenskaber. Materialerne til fremstilling af pakninger omfatter primært tre kategorier, nemlig metalliske materialer, ikke-metalliske materialer og kompositmaterialer. Generelt har metalmaterialer høj styrke og stærk temperaturbestandighed. Almindeligt anvendte metalmaterialer omfatter kobber, aluminium, stål osv. Der findes mange typer ikke-metalliske materialer, herunder plastprodukter, gummiprodukter, asbestprodukter, hampprodukter osv. Disse ikke-metalliske materialer er meget udbredte og kan vælges efter specifikke behov. Der findes også mange typer kompositmaterialer, herunder laminater, kompositpaneler osv., som også vælges efter specifikke behov. Generelt anvendes korrugerede skiver og spiralviklede skiver mest.

2. Dynamisk tætning

Dynamisk tætning refererer til en tætning, der forhindrer mediestrømmen i ventilen i at lække ved ventilstammens bevægelse. Dette er et tætningsproblem under relativ bevægelse. Den primære tætningsmetode er pakdåsen. Der er to grundlæggende typer pakdåser: pakbøsningstypen og kompressionsmøtriktypen. Pakbøsningstypen er den mest almindeligt anvendte form i øjeblikket. Generelt kan pakdåsens form opdeles i to typer: kombineret type og integreret type. Selvom hver form er forskellig, omfatter de grundlæggende bolte til kompression. Kompressionsmøtriktypen bruges generelt til mindre ventiler. På grund af denne types lille størrelse er kompressionskraften begrænset.
I pakboksen, da pakningen er i direkte kontakt med ventilspindlen, skal pakningen have god tætning, en lille friktionskoefficient, kunne tilpasse sig mediets tryk og temperatur og være korrosionsbestandig. I øjeblikket omfatter almindeligt anvendte fyldstoffer gummi-O-ringe, polytetrafluorethylenflettet pakning, asbestpakning og plaststøbte fyldstoffer. Hvert fyldstof har sine egne anvendelsesbetingelser og område og bør vælges i henhold til specifikke behov. Tætning har til formål at forhindre lækage, så princippet om ventiltætning undersøges også ud fra et perspektiv om at forhindre lækage. Der er to hovedfaktorer, der forårsager lækage. Den ene er den vigtigste faktor, der påvirker tætningsydelsen, dvs. mellemrummet mellem tætningsparrene, og den anden er trykforskellen mellem begge sider af tætningsparret. Ventiltætningsprincippet analyseres også ud fra fire aspekter: væsketætning, gastætning, lækagekanaltætningsprincippet og ventiltætningsparret.

Væsketæthed

Væskers tætningsegenskaber bestemmes af væskens viskositet og overfladespænding. Når kapillærrøret i en utæt ventil er fyldt med gas, kan overfladespændingen frastøde væsken eller indføre væske i kapillærrøret. Dette skaber en tangentvinkel. Når tangentvinklen er mindre end 90°, vil væske blive sprøjtet ind i kapillærrøret, og der vil opstå lækage. Lækage opstår på grund af mediets forskellige egenskaber. Eksperimenter med forskellige medier vil give forskellige resultater under de samme forhold. Du kan bruge vand, luft eller petroleum osv. Når tangentvinklen er større end 90°, vil der også opstå lækage. Fordi det er relateret til fedt- eller voksfilmen på metaloverfladen. Når disse overfladefilm er opløst, ændres metaloverfladens egenskaber, og den oprindeligt frastødte væske vil befugte overfladen og lække. I lyset af ovenstående situation kan formålet med at forhindre lækage eller reducere mængden af lækage ifølge Poissons formel opnås ved at reducere kapillærrørets diameter og øge mediets viskositet.

Gastæthed

Ifølge Poissons formel er en gass tæthed relateret til viskositeten af gasmolekylerne og gassen. Lækage er omvendt proportional med kapillarrørets længde og gassens viskositet og direkte proportional med kapillarrørets diameter og drivkraften. Når kapillarrørets diameter er den samme som gasmolekylernes gennemsnitlige frihedsgrad, vil gasmolekylerne strømme ind i kapillarrøret med fri termisk bevægelse. Derfor, når vi udfører ventiltætningstesten, skal mediet være vand for at opnå tætningseffekten, og luft, dvs. gas, kan ikke opnå tætningseffekten.

Selv hvis vi reducerer kapillærdiameteren under gasmolekylerne gennem plastisk deformation, kan vi stadig ikke stoppe gasstrømmen. Årsagen er, at gasser stadig kan diffundere gennem metalvæggene. Derfor skal vi være strengere, når vi udfører gastests, end når vi udfører væsketests.

Princippet for tætning af lækagekanaler

Ventiltætningen består af to dele: ujævnheder spredt på bølgeoverfladen og ruheden af bølgen i afstanden mellem bølgetoppe. I tilfælde hvor de fleste metalmaterialer i vores land har lav elastisk tøjning, skal vi, hvis vi ønsker at opnå en tætnet tilstand, stille højere krav til metalmaterialets kompressionskraft, dvs. materialets kompressionskraft skal overstige dets elasticitet. Derfor skal tætningsparret, når ventilen designes, matches med en vis hårdhedsforskel. Under trykpåvirkning vil der opstå en vis grad af plastisk deformation af tætningseffekten.

Hvis tætningsfladen er lavet af metalmaterialer, vil de ujævne, fremspringende punkter på overfladen først opstå. I begyndelsen kan kun en lille belastning forårsage plastisk deformation af disse ujævne, fremspringende punkter. Når kontaktfladen øges, bliver overfladeujævnheden plastisk-elastisk deformation. På dette tidspunkt vil der være ruhed på begge sider i fordybningen. Når det er nødvendigt at påføre en belastning, der kan forårsage alvorlig plastisk deformation af det underliggende materiale, og bringe de to overflader i tæt kontakt, kan disse resterende baner laves tæt langs den kontinuerlige linje og i omkredsretningen.

Ventilpakningspar

Ventiltætningsparret er den del af ventilsædet og lukkeelementet, der lukker, når de kommer i kontakt med hinanden. Under brug beskadiges den metalforseglede overflade let af medrevne medier, mediekorrosion, slidpartikler, kavitation og erosion, såsom slidpartikler. Hvis slidpartiklerne er mindre end overfladeruheden, vil overfladenøjagtigheden forbedres snarere end forringes, når tætningsfladen slides ind. Tværtimod vil overfladenøjagtigheden forringes. Derfor skal faktorer som deres materialer, arbejdsforhold, smøreevne og korrosion på tætningsfladen tages i betragtning ved valg af slidpartikler.

Ligesom med slidpartikler skal vi, når vi vælger tætninger, overveje forskellige faktorer, der påvirker deres ydeevne, for at forhindre lækage. Derfor er det nødvendigt at vælge materialer, der er modstandsdygtige over for korrosion, ridser og erosion. Ellers vil manglen på ethvert krav reducere tætningsydelsen betydeligt.