阀(fa)门的(de)密(mi)封(feng)原理(li)

  阀(fa)门的(de)种(zhong)类(lei)繁多，但是基(ji)本的(de)作(zuo)用(yong)却(que)是(shi)一致的，那就(jiu)是(shi)连(lian)通或(huo)者(zhe)截(jie)断(duan)介质(zhi)流。因此，阀(fa)门(men)的密(mi)封问题就显得十分突(tu)出。

    要(yao)保(bao)证(zheng)阀(fa)门(men)能(neng)够(gou)良(liang)好的(de)截(jie)断介质流，不发(fa)生(sheng)泄(xie)漏(lou)，就(jiu)要(yao)保(bao)证(zheng)阀(fa)门的密(mi)封完(wan)好(hao)。而造成(cheng)阀(fa)门(men)泄漏(lou)的(de)原(yuan)因(yin)很多(duo)，包(bao)括(kuo)结(jie)构(gou)设(she)计(ji)上(shang)的(de)不(bu)合理、密封接触面(mian)有(you)缺陷(xian)、紧固(gu)零(ling)件(jian)发(fa)生松动、阀体与阀盖(gai)间的配(pei)合(he)不(bu)紧(jin)密等等，所(suo)有(you)这些问(wen)题都可能导(dao)致阀(fa)门(men)密(mi)封不(bu)好，从而产生(sheng)泄漏问题。所(suo)以，阀(fa)门密(mi)封技术是(shi)关系(xi)到阀门(men)性(xing)能(neng)和(he)质(zhi)量(liang)的(de)一(yi)项(xiang)重(zhong)要(yao)技术，需要(yao)进行(xing)系(xi)统深入(ru)的(de)研(yan)究。

    阀门从(cong)产生到现(xian)在(zai)，其密封(feng)技(ji)术(shu)也(ye)经历了(le)很(hen)大(da)的发展(zhan)。到(dao)目(mu)前为止(zhi)，阀(fa)门密(mi)封技(ji)术(shu)主要(yao)体现在两大(da)方(fang)面(mian)，即静密(mi)封和动(dong)密(mi)封(feng)。

所谓(wei)静(jing)密封，通常是指(zhi)两(liang)个静(jing)止(zhi)面之间(jian)的密(mi)封(feng)，静(jing)密(mi)封(feng)的(de)密封方法(fa)主(zhu)要是使用(yong)垫圈(quan)。

所谓(wei)动(dong)密(mi)封，主(zhu)要(yao)是(shi)指阀(fa)杆(gan)的(de)密(mi)封(feng)，即不(bu)让阀内的介质随阀杆(gan)运(yun)动而发生泄漏，动(dong)密封(feng)的密(mi)封方(fang)法(fa)主要是使(shi)用填(tian)料(liao)函。

1. 静密封

    静密封(feng)是指在(zai)两个(ge)静(jing)止的截(jie)面(mian)之(zhi)间形(xing)成(cheng)密(mi)封，其密(mi)封(feng)方(fang)法(fa)主(zhu)要是使(shi)用垫圈。垫(dian)圈的种(zhong)类(lei)很(hen)多(duo)，经(jing)常使用(yong)的(de)垫(dian)圈包(bao)括平(ping)垫圈、O形(xing)圈(quan)、包垫(dian)圈(quan)、异(yi)形(xing)垫圈(quan)、波(bo)形垫(dian)圈(quan)和缠绕(rao)垫圈(quan)等几(ji)大(da)类，每种(zhong)类(lei)型(xing)下面又可(ke)以(yi)根(gen)据使(shi)用(yong)材(cai)料(liao)的不(bu)同而(er)进(jin)一步进(jin)行划分(fen)。

    ①平垫(dian)圈。平垫圈就是平(ping)整的贴(tie)于(yu)两个静(jing)止截面(mian)之(zhi)间的垫(dian)圈，一般根据使用的材(cai)料(liao)可以(yi)划(hua)分(fen)为塑料平(ping)垫(dian)圈、橡胶平(ping)垫(dian)圈(quan)、金属(shu)平(ping)垫圈和复合(he)材(cai)料(liao)平(ping)垫圈(quan)，每(mei)种材料的平垫(dian)圈(quan)都有其(qi)适(shi)用的范围(wei)。

    ②O形圈。O型圈(quan)是(shi)指断(duan)面形状呈(cheng)O型的垫(dian)圈，由于(yu)其(qi)断(duan)面(mian)形(xing)状(zhuang)是(shi)O型(xing)，有(you)一定的(de)自紧(jin)作(zuo)用(yong)，所以(yi)密(mi)封效果(guo)比(bi)平垫(dian)圈(quan)好(hao)。

    ③包垫圈。包垫圈是(shi)指将某(mou)种材(cai)料(liao)包裹在(zai)另(ling)一种材料上的垫(dian)圈，这样的垫(dian)圈(quan)一(yi)般(ban)具有良(liang)好(hao)的(de)弹(dan)性，可(ke)以(yi)增强(qiang)密封效果。

    ④异型垫(dian)圈。异(yi)型垫(dian)圈是指那(na)些(xie)形(xing)状不规则(ze)的(de)垫圈，包括(kuo)椭圆(yuan)形(xing)垫圈、菱形垫圈(quan)、齿轮(lun)型垫圈、燕(yan)尾型(xing)垫(dian)圈等，这(zhe)些(xie)垫(dian)圈一般(ban)有(you)自紧作用，大多(duo)在(zai)高中(zhong)压(ya)阀(fa)门(men)中(zhong)使用(yong)。

    ⑤波形(xing)垫(dian)圈。波(bo)形(xing)垫(dian)圈是(shi)只(zhi)具有(you)波(bo)浪形(xing)状(zhuang)的垫圈(quan)，这(zhe)类(lei)垫(dian)圈通常(chang)是(shi)将金属(shu)材(cai)料和(he)非(fei)金(jin)属(shu)材料(liao)组(zu)合起来(lai)构(gou)成(cheng)，一般具有压(ya)紧(jin)力小，密(mi)封效(xiao)果(guo)好(hao)的(de)特点。

    ⑥缠绕(rao)垫(dian)圈(quan)。缠绕(rao)垫圈是指把很薄的(de)金属(shu)带和非金(jin)属(shu)带(dai)紧贴(tie)在一起、缠(chan)绕形(xing)成(cheng)的垫圈，这类垫圈具有(you)良好(hao)的弹性和密(mi)封性(xing)。

    垫圈的制(zhi)作材(cai)料(liao)主要包括(kuo)三大(da)类，即(ji)金(jin)属材料、非(fei)金属(shu)材(cai)料(liao)和复合材料(liao)。一般(ban)来(lai)说，金属(shu)材(cai)料(liao)的(de)强(qiang)度(du)高(gao)，耐(nai)温性(xing)能强(qiang)，常用(yong)的(de)金(jin)属材(cai)料有(you)铜(tong)、铝、钢(gang)等(deng)。非(fei)金(jin)属材(cai)料(liao)的(de)种类很多，包(bao)括(kuo)塑(su)料(liao)制品(pin)、橡胶(jiao)制(zhi)品(pin)、石棉(mian)制品、麻制品等(deng)，这些非(fei)金(jin)属(shu)材料(liao)的使用广(guang)泛(fan)，根(gen)据(ju)具(ju)体的需(xu)要(yao)来选(xuan)用(yong)。复合材(cai)料的(de)种类(lei)也很多，包(bao)括层(ceng)合(he)板、复合(he)板(ban)等(deng)，也(ye)是(shi)根据(ju)具体需要选(xuan)用，一般(ban)在波形垫圈(quan)和缠(chan)绕(rao)垫(dian)圈等上面使用(yong)的比(bi)较多。

2. 动密封(feng)

    动(dong)密封是(shi)指不(bu)让阀内的(de)介(jie)质流(liu)随阀杆(gan)运(yun)动(dong)而泄(xie)漏的(de)密封，这是(shi)一个(ge)相对(dui)运动过(guo)程中(zhong)的密(mi)封问题(ti)，其密封方法(fa)主(zhu)要(yao)是采用(yong)填(tian)料(liao)函(han)。填料(liao)函的基(ji)本(ben)形式有两(liang)种(zhong)，即压盖(gai)式和压(ya)紧(jin)螺(luo)母(mu)式(shi)。压盖(gai)式(shi)是(shi)目前使(shi)用(yong)得(de)最(zui)多的(de)形(xing)式(shi)，一般(ban)从(cong)压盖(gai)的(de)形(xing)式(shi)而(er)言，可以(yi)分为组(zu)合(he)式和(he)整体(ti)式两(liang)种，每种形式虽有区(qu)别(bie)，但是基本(ben)上(shang)都(dou)包含(han)有(you)压紧(jin)用(yong)的螺(luo)栓(shuan)。压紧螺母式一(yi)般用(yong)于较小的(de)阀门(men)，由(you)于这(zhe)种(zhong)形式(shi)的(de)尺寸较(jiao)小，所以(yi)压(ya)紧力是(shi)受到限(xian)制的。

    在(zai)填(tian)料函内(nei)，由于填料是(shi)直(zhi)接与阀杆接触的(de)，所(suo)有(you)要求填料(liao)的密(mi)封(feng)性(xing)好(hao)、摩擦(ca)系数(shu)小、能够适应介质(zhi)的压力(li)和(he)温度(du)、并(bing)且(qie)耐(nai)腐蚀。目前(qian)比(bi)较常(chang)用(yong)的填(tian)料(liao)包(bao)括橡胶O型圈、聚四(si)氟乙烯(xi)编(bian)织盘(pan)根、石棉(mian)盘根和(he)塑料(liao)成(cheng)型(xing)填料(liao)等(deng)，每种填料(liao)都有其(qi)适应(ying)的(de)条(tiao)件和范围(wei)，根据具(ju)体(ti)的(de)需(xu)要(yao)来选(xuan)取。

    密封就是(shi)防止(zhi)泄漏(lou)，那(na)么(me)阀门(men)密封(feng)性原理(li)也是(shi)从防止泄(xie)漏研(yan)究的(de)。造成泄漏的(de)因素(su)主要有两个，一(yi)个(ge)是影(ying)响(xiang)密封性能的最(zui)主要的(de)因(yin)素(su)，即(ji)密封副之间存在着(zhe)间隙，另(ling)一(yi)个则(ze)是(shi)密(mi)封副(fu)的(de)两侧之间(jian)存(cun)在着(zhe)压差。阀(fa)门密封性原(yuan)理也(ye)是(shi)从液体(ti)的密(mi)封性(xing)、气(qi)体的密封性(xing)、泄漏(lou)通(tong)道(dao)的密封原(yuan)理(li)和阀门(men)密(mi)封(feng)副等四(si)个(ge)方面来(lai)分析的(de)。

液体的密(mi)封(feng)性(xing)

    液体(ti)的密封性是通(tong)过(guo)液体(ti)的(de)粘(zhan)度(du)和表(biao)面(mian)张(zhang)力(li)来(lai)进(jin)行。当(dang)阀门(men)泄漏的毛细管(guan)充(chong)满(man)气(qi)体的时(shi)候(hou)，表面张(zhang)力可(ke)能(neng)对(dui)液(ye)体进行(xing)排斥(chi)，或(huo)者(zhe)将(jiang)液(ye)体(ti)引(yin)进(jin)毛(mao)细管(guan)内(nei)。这(zhe)样就(jiu)形成(cheng)了(le)相切(qie)角。当相(xiang)切(qie)角小于90°的(de)时(shi)候(hou)，液(ye)体就会(hui)被(bei)注入毛细(xi)管内，这样(yang)就(jiu)会(hui)发(fa)生泄(xie)漏(lou)。发(fa)生泄漏的原(yuan)因在(zai)于介质(zhi)的不同性(xing)质(zhi)。用(yong)不同(tong)介质做试(shi)验，在条件相同的情(qing)况下(xia)，会得(de)出(chu)不同的(de)结(jie)果。

    可以(yi)用水，用空(kong)气(qi)或用(yong)煤(mei)油等。而当相切(qie)角大于(yu)90°时(shi)，也会(hui)发生泄漏(lou)。因(yin)为(wei)与金属表面(mian)上(shang)的油脂或(huo)蜡(la)质(zhi)薄膜(mo)有(you)关(guan)系。一旦这些(xie)表(biao)面(mian)的薄膜(mo)被溶解掉，金属(shu)表面(mian)的(de)特性就(jiu)发(fa)生(sheng)了变(bian)化(hua)，原来(lai)被(bei)排(pai)斥的(de)液体(ti)，就(jiu)会(hui)侵(qin)湿表面(mian)，发(fa)生泄漏(lou)。针对上(shang)述(shu)情况(kuang)，根据(ju)泊(po)松(song)公式(shi)，可以在(zai)减(jian)少(shao)毛细管(guan)直径和(he)介质粘(zhan)度(du)较大的(de)情(qing)况(kuang)下(xia)，来实现防止泄(xie)漏(lou)或(huo)减少泄(xie)漏(lou)量(liang)的(de)目的(de)。

气(qi)体的(de)密封(feng)性(xing)

    根据泊松公式，气(qi)体(ti)的(de)密(mi)封性(xing)与(yu)气体分子(zi)和(he)气体的(de)粘性有关(guan)。泄漏(lou)与(yu)毛(mao)细(xi)管的长度(du)和气(qi)体的(de)粘(zhan)度(du)成反比，与(yu)毛细(xi)管(guan)的直(zhi)径(jing)和(he)驱(qu)动力成(cheng)正比。当(dang)毛细管(guan)的(de)直径和气(qi)体(ti)分子(zi)的(de)平均(jun)自(zi)由(you)度(du)相同(tong)时，气体分(fen)子就(jiu)会以自(zi)由(you)的热运动流(liu)进毛细管。因(yin)此(ci)，当我(wo)们在(zai)做(zuo)阀门密(mi)封试(shi)验的时(shi)候，介(jie)质(zhi)一定要(yao)用水才能起到(dao)密封的作用，用(yong)空(kong)气(qi)即(ji)气体(ti)就不能(neng)起到(dao)密封(feng)的(de)作用(yong)。

    即使我(wo)们(men)通过塑性变形(xing)方式，将毛(mao)细(xi)管直径(jing)降(jiang)到气体(ti)分(fen)子(zi)以下(xia)，也(ye)仍然不(bu)能(neng)阻止(zhi)气体的(de)流(liu)动。原(yuan)因在(zai)于(yu)气(qi)体仍(reng)然可以(yi)通过(guo)金(jin)属(shu)壁扩(kuo)散(san)。所以(yi)我们(men)在(zai)做(zuo)气(qi)体(ti)试(shi)验(yan)时(shi)，一定要(yao)比(bi)液(ye)体试(shi)验(yan)更(geng)加的(de)严(yan)格(ge)。

泄漏通道的密(mi)封(feng)原理(li)

    阀门密(mi)封由(you)散布(bu)在波(bo)形面上的不平(ping)整度和波(bo)峰(feng)间(jian)距离的(de)波纹(wen)度(du)构成粗(cu)糙(cao)度两(liang)个部分组成。在(zai)我(wo)国(guo)大部(bu)分(fen)的金(jin)属(shu)材(cai)料弹(dan)性应变(bian)力(li)都较(jiao)低(di)的情(qing)况(kuang)下，如果要达(da)到(dao)密(mi)封(feng)的(de)状(zhuang)态(tai)，就需(xu)要(yao)对(dui)金(jin)属(shu)材(cai)料的(de)压缩力提(ti)更高的(de)要(yao)求(qiu)，即材料的(de)压缩力(li)要(yao)超(chao)过其(qi)弹性。因(yin)此，在进行(xing)阀门(men)设(she)计(ji)时，密(mi)封(feng)副(fu)结(jie)合一(yi)定(ding)的硬(ying)度差来(lai)匹配(pei)，在(zai)压(ya)力的作(zuo)用下，就会(hui)产生一定程度的(de)塑(su)性(xing)变(bian)形密(mi)封的效(xiao)果。

    如(ru)果密(mi)封(feng)表(biao)面都(dou)是金(jin)属(shu)材(cai)料，那么表面不(bu)平(ping)整(zheng)的凸出(chu)点就(jiu)会(hui)最(zui)早的出现(xian)，在(zai)最(zui)初(chu)只(zhi)需(xu)用(yong)较(jiao)小(xiao)的(de)载(zai)荷(he)就(jiu)可(ke)以使这些(xie)不平整(zheng)的凸(tu)出点产(chan)生(sheng)塑性变(bian)形(xing)。当(dang)接触(chu)面(mian)增大(da)时(shi)，表(biao)面(mian)的不平(ping)整(zheng)就(jiu)会(hui)变成塑(su)性(xing)-弹(dan)性变(bian)形(xing)。这(zhe)时(shi)处在(zai)凹处(chu)的(de)两面粗糙度就会(hui)存在(zai)。需(xu)要(yao)施(shi)加能使底(di)层材料(liao)产生严(yan)重(zhong)塑性变形的(de)载(zai)荷(he)时，并(bing)且(qie)使(shi)得两(liang)表面(mian)接触紧(jin)密，沿(yan)着(zhe)连(lian)续(xu)线(xian)和环向方(fang)向才(cai)能(neng)使(shi)这些(xie)尚存(cun)的通径(jing)密(mi)合(he)。

阀(fa)门密封副(fu)

    阀门(men)密封副是阀座和关(guan)闭件在(zai)互相接触(chu)时(shi)进(jin)行关闭的(de)那(na)一部分。金属(shu)密封(feng)面(mian)在(zai)使用过程中(zhong)，容(rong)易受到夹(jia)入介(jie)质(zhi)，介(jie)质(zhi)腐(fu)蚀(shi)，磨(mo)损(sun)颗粒(li)，气蚀(shi)和冲(chong)刷的损(sun)害(hai)的(de)。比如(ru)磨损(sun)颗(ke)粒。如(ru)果(guo)磨(mo)损(sun)颗粒(li)比表面(mian)的(de)不平(ping)整度小(xiao)，在(zai)密(mi)封(feng)面(mian)磨(mo)合时，其(qi)表面(mian)精(jing)度就(jiu)会(hui)得(de)到(dao)改善，而不(bu)会(hui)变(bian)坏。相反(fan)，则会(hui)使(shi)表面(mian)精(jing)度(du)变(bian)坏。因此在(zai)选(xuan)择磨(mo)损(sun)颗粒时(shi)，要综合考(kao)虑(lv)其(qi)材料(liao)，工况(kuang)，润滑性(xing)和(he)对(dui)密封面的腐(fu)蚀情况等(deng)因(yin)素(su)。

    如同磨(mo)损颗(ke)粒一(yi)样(yang)，我们在(zai)选(xuan)择密封件(jian)时，要综合(he)考虑影响(xiang)其(qi)性能(neng)的各种(zhong)因(yin)素(su)，才(cai)能起到防泄漏的(de)功能(neng)。因此(ci)，必(bi)须(xu)选择(ze)那(na)些(xie)抗(kang)腐(fu)蚀(shi)，抗(kang)擦(ca)伤和耐冲(chong)刷(shua)的材料(liao)。否(fou)则(ze)，缺(que)少任(ren)何(he)一(yi)项(xiang)要(yao)求，就(jiu)会(hui)使(shi)其密封性能大大降低(di)。