閥(fá)門的(de)密封原(yuán)理，液壓(yā)閥密封(fēng)技(jì)術如(rú)何改(gǎi)進

　　閥門密封(fēng)性原理

　　閥門種類(lèi)繁多(duō)，可是(shì)基本的作用則是一(yī)緻的，那便是連(lián)通或(huò)者截斷介(jiè)質流(liú)。因而(ér)，閥門的密封(fēng)問題就顯得十分明顯(xiǎn)。

　　要(yào)保證閥門能(néng)夠良好的截斷(duàn)介質流，不發生(shēng)洩漏，就要(yào)保證閥門(mén)的(de)密封完(wán)好。而造成閥門(mén)洩漏(lòu)的原因(yīn)很(hěn)多，包括結(jié)構設計上的不(bú)合理(lǐ)、密封接觸面有(yǒu)缺陷、緊固零件(jiàn)發生松動、閥(fá)體與閥蓋間(jiān)的配(pèi)合不密(mì)不可分等等(děng)，所有這些(xiē)問題都将會導(dǎo)緻閥門密(mì)封不(bú)好，進而産生洩(xiè)漏問題(tí)。所以，閥(fá)門密封技(jì)術是關系到(dào)閥(fá)門性(xìng)能和質(zhì)量的(de)一(yī)項重(zhòng)要技(jì)術，須(xū)要進行系統深(shēn)入的(de)研究。

　　閥(fá)門從産生到(dào)現(xiàn)在，其密(mì)封技術也經曆了很大(dà)的發展。到(dào)目前為止(zhǐ)，閥門密封(fēng)技術主要體(tǐ)現(xiàn)在兩大方面，即(jí)靜密(mì)封(fēng)和(hé)動密(mì)封。

　　所謂靜(jìng)密封，通常是指(zhǐ)兩個(gè)靜止(zhǐ)面之間的(de)密封，靜密封的(de)密封方(fāng)法(fǎ)主要是使(shǐ)用墊(niàn)圈。

　　所謂動密封，主要(yào)是指(zhǐ)閥杆(gǎn)的密封，即不讓(ràng)閥内的介質随(suí)閥杆運動而發生洩(xiè)漏(lòu)，動密封的密(mì)封方(fāng)法主(zhǔ)要是使用填料函。

　　1.靜密封

　　靜密(mì)封是(shì)指在(zài)兩個(gè)靜止的截面之間形(xíng)成密封，其(qí)密封(fēng)方法(fǎ)主要(yào)是使(shǐ)用墊(niàn)圈(quān)。墊圈的(de)種類很多(duō)，經常(cháng)使(shǐ)用的墊(niàn)圈包(bāo)括平墊圈(quān)、o形圈(quān)、包墊圈、異(yì)形墊(niàn)圈、波形墊圈和(hé)纏繞墊圈等幾大(dà)類，每種類型(xíng)下面又可(kě)以(yǐ)根(gēn)據使(shǐ)用材料的(de)不同而(ér)進一步進行(háng)劃分(fèn)。

　　①平墊(niàn)圈。平墊圈就是(shì)平整的貼(tiē)于兩(liǎng)個靜止截(jié)面之(zhī)間的(de)墊(niàn)圈，一般(bān)根據使用的材(cái)料可以劃(huà)分為(wéi)塑料平墊(niàn)圈、橡(xiàng)膠平(píng)墊圈、金屬平墊圈(quān)和複合材料平墊(niàn)圈，每(měi)種材料的平墊(niàn)圈都有其适用(yòng)的範圍。

　　②o形(xíng)圈。o型圈是指斷面形(xíng)狀呈(chéng)o型的(de)墊圈，由于其斷(duàn)面形(xíng)狀是o型(xíng)，有一定(dìng)的自緊作(zuò)用，所(suǒ)以密(mì)封效果比(bǐ)平墊圈好。

　　③包墊(niàn)圈。包(bāo)墊圈(quān)是指(zhǐ)将某種材料包(bāo)裹在另一(yī)種材料上的墊圈，這(zhè)樣的墊圈一般具有良好的彈(dàn)性，可以(yǐ)增強密(mì)封效(xiào)果。

　　④異(yì)型墊圈。異型墊圈是(shì)指那(nà)些形狀不規則的墊圈，包(bāo)括橢(tuǒ)圓形(xíng)墊圈(quān)、菱形墊圈、齒輪(lún)型墊(niàn)圈、燕尾型(xíng)墊圈等，這些墊(niàn)圈一般(bān)有自緊(jǐn)作用，大多(duō)在高(gāo)中壓閥門(mén)中使(shǐ)用。

　　⑤波形(xíng)墊圈。波(bō)形墊圈(quān)是(shì)隻具(jù)有波浪形狀的(de)墊圈(quān)，這類墊(niàn)圈(quān)通常是将(jiāng)金屬材料(liào)和非金屬(shǔ)材料組合(hé)起來(lái)構成，一(yī)般(bān)具有(yǒu)壓緊(jǐn)力小，密封(fēng)效果(guǒ)好的特點(diǎn)。

　　⑥纏繞墊圈。纏繞墊圈(quān)是指(zhǐ)把很薄的(de)金屬帶和非金屬帶緊貼(tiē)在一起、纏繞形(xíng)成的(de)墊圈(quān)，這類(lèi)墊圈(quān)具(jù)有良好(hǎo)的彈(dàn)性和密封(fēng)性。

　　墊(niàn)圈的(de)制作材料(liào)主要包括(kuò)三大類(lèi)，即金屬材料、非(fēi)金屬材(cái)料和複合材料(liào)。一般(bān)來說，金屬(shǔ)材料的強度高(gāo)，耐溫性(xìng)能強，常(cháng)用的金(jīn)屬(shǔ)材料(liào)有銅、鋁、鋼(gāng)等。非(fēi)金屬材料(liào)的種(zhǒng)類很多，包括塑(sù)料制品、橡(xiàng)膠制(zhì)品、石(shí)棉制品、麻(má)制品等，這些非金屬材(cái)料(liào)的使(shǐ)用廣泛，根據具體的(de)須要來選(xuǎn)用。複(fú)合材料的種類(lèi)也很(hěn)多，包(bāo)括層合闆、複(fú)合(hé)闆等，也是根據具體須(xū)要選用(yòng)，一般(bān)在波形墊圈和纏繞墊圈(quān)等上面使用的(de)比較多。

　　2.動密(mì)封

　　動密封(fēng)是指不(bú)讓閥内的介質(zhì)流随閥(fá)杆運動(dòng)而(ér)洩漏(lòu)的密封(fēng)，這是一個相對運(yùn)動流程中的密封問(wèn)題，其密封方式(shì)主要是采用(yòng)填(tián)料函。填料函的(de)基本形式有兩(liǎng)種，即(jí)壓(yā)蓋式和壓緊(jǐn)螺母(mǔ)式。壓(yā)蓋式是目前使用得(dé)較(jiào)多的形(xíng)式，一般從壓蓋(gài)的形(xíng)式而言，能(néng)夠 分為組合式(shì)和整(zhěng)體式兩種(zhǒng)，每個形式雖有差别，但是大部(bù)分都包(bāo)含有壓(yā)緊用(yòng)的(de)螺栓。壓(yā)緊螺(luó)母(mǔ)式一般(bān)用于(yú)較小(xiǎo)的閥(fá)門，由于這(zhè)種形式的尺寸較小(xiǎo)，因(yīn)此壓緊(jǐn)力是(shì)受到(dào)限制的(de)。

　　在(zài)填料函内(nèi)，由于填料是直(zhí)接與(yǔ)閥杆接觸的，所(suǒ)有要求填料的(de)密封性好(hǎo)、摩擦系數小、能夠适(shì)應介質(zhì)的(de)壓力和溫(wēn)度(dù)、并且耐(nài)腐蝕。目前比較常用(yòng)的(de)填料包括橡(xiàng)膠(jiāo)o型(xíng)圈、聚(jù)四氟乙(yǐ)烯(xī)編織(zhī)盤根(gēn)、石棉(mián)盤根(gēn)和塑(sù)料成型填(tián)料等，每個填料(liào)都有(yǒu)其适(shì)應的(de)條件和範圍，根據具體(tǐ)的需要來(lái)選(xuǎn)取(qǔ)。

　　密(mì)封便是防(fáng)止洩漏，那(nà)麼閥門(mén)密(mì)封性(xìng)原理也(yě)是從防(fáng)止洩漏研究的(de)。造成(chéng)洩(xiè)漏的因(yīn)素主要有(yǒu)兩個(gè)，一個(gè)是影(yǐng)響密(mì)封性能的最主(zhǔ)要的因素，即密(mì)封(fēng)副之間存在(zài)着間隙，另(lìng)一(yī)個則是(shì)密(mì)封副的(de)兩側之間存在着壓差。閥門密封性原理也是(shì)從液體的密封性、氣體的密封(fēng)性、洩漏(lòu)通道的(de)密封(fēng)原理和閥門密(mì)封(fēng)副等四(sì)個方(fāng)面來分析的。

　　液體的(de)密封性

　　液體的密封性是通(tōng)過液體的粘(zhān)度和表面(miàn)張力來進(jìn)行。當閥門洩(xiè)漏的毛(máo)細管(guǎn)充(chōng)滿氣體(tǐ)的時候(hòu)，表面張(zhāng)力可能對液體(tǐ)進行排斥，或者将液體引(yǐn)進毛細管(guǎn)内(nèi)。這樣就形成了相(xiàng)切角。當相(xiàng)切(qiē)角小于(yú)90°的時候，液體就(jiù)會被注(zhù)入毛細(xì)管内，這(zhè)樣就會發生洩(xiè)漏。發生(shēng)洩漏的原因在(zài)于介(jiè)質的不同性質。用不(bú)同介(jiè)質做(zuò)試(shì)驗，在條(tiáo)件相同(tóng)的情況(kuàng)下，會得(dé)到不同(tóng)的結果。

　　能(néng)夠 用(yòng)水，用(yòng)空氣或用(yòng)煤油等。而當相(xiàng)切角大(dà)于90°時，也(yě)會發生洩漏。因(yīn)為與金屬表面上的油脂(zhī)或蠟(là)質薄膜(mó)有關系(xì)。一旦(dàn)這些表面(miàn)的薄膜(mó)被(bèi)溶解(jiě)掉，金屬(shǔ)表面的(de)特性就發生了變化，原來被排(pái)斥的(de)液體，就會(huì)侵濕表(biǎo)面，發生(shēng)洩漏。針對(duì)上述(shù)情況，根據(jù)泊松(sōng)公式，能(néng)夠(gòu) 在減(jiǎn)少毛細管直徑和(hé)介質粘(zhān)度較(jiào)大的情況(kuàng)下，來(lái)實現防止洩漏(lòu)或減少洩漏量的目(mù)的。

　　氣體的(de)密封(fēng)性

　　根(gēn)據泊松公式，氣體(tǐ)的(de)密封性(xìng)與(yǔ)氣體(tǐ)分子和氣體的粘性(xìng)有關(guān)。洩漏(lòu)與毛細管的長(zhǎng)度和氣體的粘(zhān)度成反比，與毛(máo)細管的(de)直(zhí)徑和(hé)驅動(dòng)力成正比(bǐ)。當(dāng)毛(máo)細管的直徑和氣體分子的平均自(zì)在度(dù)相同時(shí)，氣體分(fèn)子就會以(yǐ)自由的熱運動流進(jìn)毛細管。因(yīn)此，當(dāng)我們在做閥門(mén)密封試驗(yàn)的時(shí)候，介質(zhì)一定要(yào)用水才能(néng)起到(dào)密封的作用，用(yòng)空氣即氣(qì)體就不能(néng)起(qǐ)到密封(fēng)的作用(yòng)。

　　即(jí)使我(wǒ)們(men)通(tōng)過塑性變(biàn)形方式，将毛細(xì)管直徑降(jiàng)到氣(qì)體分子以(yǐ)下，也仍然不能阻止(zhǐ)氣體的流動。原(yuán)因在于(yú)氣體仍(réng)然能夠 通(tōng)過金(jīn)屬壁擴散。因此(cǐ)我們在做氣體試(shì)驗(yàn)時(shí)，一定要(yào)比液體試(shì)驗更(gèng)加的(de)嚴格。

　　洩(xiè)漏(lòu)通道的(de)密封(fēng)原理

　　閥門(mén)密封(fēng)由散(sàn)布(bù)在(zài)波形面上(shàng)的不(bú)平整度和波峰(fēng)間距離的波紋(wén)度構成(chéng)粗(cū)糙度(dù)兩個(gè)部分組成(chéng)。在我國大部分(fèn)的金屬(shǔ)材料彈性應(yīng)變(biàn)力都較(jiào)低的情況下，如果要(yào)達到密封的狀态，就(jiù)需要對金(jīn)屬材料的(de)壓縮力提(tí)更高(gāo)的要求，即材料(liào)的壓縮力要超(chāo)過其(qí)彈(dàn)性。因此(cǐ)，在進行(háng)閥門設(shè)計時，密封(fēng)副結(jié)合一(yī)定的硬度(dù)差來(lái)匹配(pèi)，在壓力的作用(yòng)下，就(jiù)會産生一定程(chéng)度的塑(sù)性(xìng)變形(xíng)密封的效果。

　　如(rú)果密封(fēng)表面都(dōu)是金屬材料，那(nà)麼表面(miàn)不平整(zhěng)的凸(tū)出點就會(huì)最早的出現，在(zài)最初隻需用較(jiào)小的載荷就可(kě)以使(shǐ)這(zhè)些不平(píng)整的凸出(chū)點産生塑性變形。當(dāng)接觸面增(zēng)大(dà)時(shí)，表面(miàn)的不平整(zhěng)就會變(biàn)成(chéng)塑性-彈性變形。這時(shí)處(chù)在凹(āo)處(chù)的兩(liǎng)面粗(cū)糙度就會存在。需要(yào)施加(jiā)能使底層(céng)材料(liào)産生(shēng)嚴重塑性(xìng)變形的載荷時(shí)，并且使得兩表面接觸(chù)緊密，沿(yán)着連續(xù)線(xiàn)和環(huán)向方向才能使這些尚存(cún)的通(tōng)徑密(mì)合(hé)。

　　閥門密封副

　　閥門密封副是閥座(zuò)和關(guān)閉件(jiàn)在互相接(jiē)觸時(shí)進(jìn)行關閉(bì)的那一部分。金(jīn)屬密封面在使(shǐ)用流程中，容易受到(dào)夾入介質(zhì)，介質腐蝕，磨損(sǔn)顆粒(lì)，氣蝕和沖(chòng)刷的損害的。比(bǐ)如磨損顆粒。如(rú)果磨損顆粒比表(biǎo)面(miàn)的不(bú)平整(zhěng)度小，在密(mì)封面磨合時，其表面(miàn)精度就會得到(dào)改善(shàn)，而不會變壞。相反，則(zé)會使(shǐ)表面精(jīng)度變壞(huài)。因此在選(xuǎn)擇磨(mó)損顆(kē)粒(lì)時，要綜(zōng)合考慮其(qí)材料，工況，潤滑性和(hé)對密封面的(de)腐(fǔ)蝕情況等因素。

　　如同磨(mó)損顆粒(lì)一樣(yàng)，我們在選(xuǎn)擇密封件(jiàn)時，要(yào)綜合考慮影響其性能(néng)的各種(zhǒng)因素，才能起到(dào)防洩漏的(de)功能(néng)。因此，必須選擇(zé)那些抗(kàng)腐(fǔ)蝕，抗(kàng)擦傷(shāng)和耐沖刷(shuā)的材料。否(fǒu)則，缺少任(rèn)何(hé)一項要(yào)求，就會使(shǐ)其密封性(xìng)能大大降(jiàng)低。

　　液壓(yā)支架中(zhōng)各種(zhǒng)液壓閥的(de)使用(yòng)期限很低，解(jiě)決的(de)途徑和(hé)辦法是提高系統的過濾精度(dù)和提(tí)高乳(rǔ)化液(yè)的質(zhì)量，但收效不大。經(jīng)過(guò)研究可知(zhī)，密封技術是提高液(yè)壓支架中(zhōng)液(yè)壓閥使(shǐ)用期(qī)限的關鍵(jiàn)。

　　液壓閥密封元(yuán)件損壞的主(zhǔ)要(yào)因素(sù)是工(gōng)作液(yè)中的(de)雜質(zhì)，。這些(xiē)雜質(zhì)在密(mì)封元(yuán)件間研磨(mó)，使閥(fá)産生(shēng)洩(xiè)漏。因(yīn)此(cǐ)，國外曾提(tí)出相(xiàng)應等(děng)級的液壓(yā)元件，應采(cǎi)用相應精(jīng)度的(de)過濾(lǜ)器。但液壓(yā)支(zhī)架(jià)用閥(fá)，工作環境十分惡(è)劣。實踐(jiàn)證明(míng)減(jiǎn)少支架(jià)液壓系統液體(tǐ)的污染雜質，是十分(fèn)困難的，有(yǒu)人曾經(jīng)設想在(zài)乳化(huà)液(yè)泵(bèng)站采(cǎi)用高(gāo)壓過濾器(qì)，另外在每台支架進(jìn)口處(chù)增加小型過(guò)濾(lǜ)器。但(dàn)在工(gōng)作中(zhōng)迅速(sù)被堵(dǔ)塞(sāi)，形成斷(duàn)流。

　　另一方面，随(suí)着液壓支架技術的發展。對液壓閥(fá)的(de)使(shǐ)用性能(néng)和閥的使用(yòng)期限提出了更高的(de)要求。目前(qián)，在裝有(yǒu)120目(mù)時的(de)過濾器和磁過濾裝置的(de)條件下，用通過被測(cè)試閥的乳化液(yè)的總流量(liàng)和閥的啟閉次數，來(lái)計量閥的使用(yòng)期。

　　但(dàn)實際上室(shì)内型(xíng)式試(shì)驗與礦井具體工作(zuò)中結(jié)果相差很(hěn)大。為(wéi)此(cǐ)，需要使(shǐ)用新(xīn)型的(de)、抗污(wū)染能力強(qiáng)的、适(shì)合于礦井工作中條件的(de)密封副。影(yǐng)響密封效(xiào)果的主要原因(yīn)是閥芯和閥座(zuò)的接觸比(bǐ)壓、不(bú)平度及(jí)壓差。當閥芯與閥座的(de)接合面以p力壓(yā)緊，工作中(zhōng)液體分子(zǐ)以f力擠入(rù)，密封(fēng)材(cái)料會産(chǎn)生彈性變形。如(rú)果密封(fēng)副(fù)總抗(kàng)力大(dà)于分子排(pái)斥力，則密(mì)封有效，不然會形成(chéng)洩漏。

　　早期的液(yè)壓支(zhī)架，運(yùn)動(dòng)副之間沒(méi)有(yǒu)其他(tā)密封措(cuò)施，是金(jīn)屬直接接觸密封，即(jí)要(yào)求密封(fēng)副接觸平(píng)面吻(wěn)合，具(jù)有較高的加工精(jīng)度(dù)，不然必須(xū)加大(dà)密封(fēng)副(fù)的(de)結合力，使接觸(chù)表(biǎo)面産(chǎn)生(shēng)塑性變形(xíng)，堵塞(sāi)洩漏(lòu)入口。

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