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影响阀门密封因素分析
2017-3-2 13:26 中国泵阀制造网 作者:中国泵阀第一网信息部 点击:847
【中国泵阀制造网 技术综合】理论上,只要两个密封面贴紧,就可以阻止介质通过,达到密封的目的,实际上,无论什么加工方法,都不能得到真正的理想平面,因而在实际密封表面上,总是存在着微观的凹凸水平的“峰”和“谷”,提高表面光洁度只能减少而不可能完全消除微观不平度。同样任何加工方法也无法保证获得完全没有误差的理想尺寸和形状的密封面,而且在实际工作中受力作用密封副还会产生弹性变形,因而实际上两个密封面不可能达到理想的吻合。

阀门的副密封大多为金属(也有少数用橡胶,塑料等非金属的情况,大多是用于低压)。通常密封是靠密封副的接触面压紧来阻止介质通过。

(1)理论上,只要两个密封面贴紧,就可以阻止介质通过,达到密封的目的,实际上,无论什么加工方法,都不能得到真正的理想平面,因而在实际密封表面上,总是存在着微观的凹凸水平的“峰”和“谷”,提高表面光洁度只能减少而不可能完全消除微观不平度。同样任何加工方法也无法保证获得完全没有误差的理想尺寸和形状的密封面,而且在实际工作中受力作用密封副还会产生弹性变形,因而实际上两个密封面不可能达到理想的吻合。

因此,当两个密封面压紧时,实际上不是整个密封面完全接触,而只是其上凸起的部分相接触,所以在相接触的密封面间实际上存在着间隙,沟槽和毛细通道。

(2)在密封面上施加压紧力,其作用是使相接触的部分产生弹性或局部塑性变形,从而使实际接触面积扩大,间隙减小,但是不可能达到理想的完全接触,因此无论加多大的压紧力,密封面间总还是存在着程度不同的狭小间隙和通道的。下图是密封面相接触的情况示意图。图a加压紧力前,图b是加压紧力后。

阀门 闸阀 截止阀

(3)如上所述,从直观上看似乎又有当密封面间的间隙或通道的尺寸小于介质的分子直径的条件,才能阻止介质通过达到密封。但实际的事实是,在间隙尺寸远大于介质分子直径的情况下即可以实现密封,解释这一现象就必须对介质在密封面间的一系列物理作用进行分析,正是由于介质在密封面间隙中通过受到一系列物理作用的综合影响和制约,才使密封得以实现。

(4)对实际密封面在工作时的状况,可以作如下描述

首先,由于间隙的存在,密封不可能在密封面的内沿实现,即介质并不是在密封面与被密封介质的边缘处即被密封的。必然会有介质沿着密封面间的间隙沟槽而进入密封面之间。当然,既然达到了密封,那么介质也不会从密封面外沿泄漏出来。实验很容易观察到在达到了密封的密封面间是有介质存在的。

密封面的间隙尺寸,小于介质分子的无疑也是可以阻止其通过的,有些沟槽或通道其尺寸虽然大于介质分子直径,但若在中途被截断的即不能由密封面内沿通到外缘的则介质得以进入密封面,但却无法到外缘。对于那些截面尺寸大于分子直径而又从密封面内沿达到外缘的通道,它的密封机理比较复杂,也是我们主要探讨的对象。

这些沟槽,通道细小,曲折,截面尺寸也是变化的,流体从中通过将产生很大的阻力降,这是由于流动方向的不断变化,截面大小的不断变化以及介质由阀体通道进入密封面间隙这种截面的剧烈收缩造成介质剧烈搅动涡流所形成的节流效应使流体产生阻力损失,压力下降。密封面内外的压差是产生泄漏的基本原因,节流引起流体的压降将减小压差。

流体在毛细通道中由于附着力的作用(大多数介质对金属都是浸润的)或吸附作用以及由于毛细通道表面粗糙所引起的对流体的阻滞作用将在通道表面形成附着于其上的静止的流体边界层,也有认为由于流体分子在流经间隙时产生极化而被吸附于通道表面,其厚度取决于通道表面状况及附着力的大小,粘性边界层的存在使之细通道的截面更为狭小,从而阻碍介质的通过,当间隙或通道某个位置处截面足够狭小时,边界层有可能完全阻塞通道形成密封,这种现象称通道的闭合或闭塞、堵塞、阻塞。因此我们在试验中可以看到密封面最初有泄漏,而后逐渐减小,最后自动停止,就是由于闭合的逐渐形成所致。

液体对密封面的浸润,一方面有利于边界层的形成,但这时毛细现象(或称毛细管作用)将使通道内液体层上延伸易于引起泄漏,即毛细作用将产生附加的压差,反之对于内聚力大,表面张力大,不浸润的液体则这时毛细作用将有利于密封,但不易形成边界层,因而不易造成闭塞。

流体通过密封面间隙时的节流效应所产生的能量损失,将转化成热量引起局部的温升从而使液体粘度下降,密封面膨胀通道扩展,而不利于密封,但是应当指出当达到完全密封时,并不存在密封面间隙内的介质流动。

下面我们还将进一步讨论影响密封的因素。

由上述我们知道在达到密封时,介质将进入到密封面之间,但不会从密封面边缘泄漏,在设计计算中取密封面的平均直径作为介质终止的界限。

 

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(来源:中国泵阀第一网)

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