閥門的密封原理，液(yè)壓閥密封技術如何(hé)改進

　　閥門密封性(xìng)原理

　　閥(fá)門種類繁多(duō)，可是(shì)基本的作用則是一緻的，那便是連(lián)通或者截斷介質流(liú)。因而，閥門的密封問題就顯得十分明顯。

　　要保證閥門能夠良好的截斷介質流，不發生洩漏，就要保證(zhèng)閥門的密封完好。而(ér)造成閥門洩漏的原因很多，包括結構設計上的不合理、密封接觸面有(yǒu)缺陷、緊固零件發(fā)生(shēng)松動、閥體(tǐ)與閥蓋間的配合不密不可分等等，所有這些問題(tí)都将會導緻閥門密封不(bú)好，進(jìn)而(ér)産生洩漏問題。所(suǒ)以，閥門密封技術是關系到閥門性能和(hé)質量的一項重要技術，須要進行(háng)系統深(shēn)入的研究。

　　閥門從産生到現在，其密封技術也經曆(lì)了(le)很大的發展。到目前為止，閥門密封技術主要體現(xiàn)在(zài)兩大方面，即靜密(mì)封和動密封。

　　所謂靜密封，通常是指(zhǐ)兩個靜止面之間的密封(fēng)，靜密封的(de)密封方法主要是使(shǐ)用墊圈。

　　所謂動密封，主要是指閥杆的密封，即不讓閥内的介質随閥杆運動而發生洩(xiè)漏，動(dòng)密封的密封方法主(zhǔ)要是使用(yòng)填料函。

　　1.靜密封(fēng)

　　靜密封是指在兩(liǎng)個(gè)靜止的截(jié)面之間形成密(mì)封，其密封(fēng)方法主要是使用墊圈。墊圈的種類很多，經常使用的墊圈(quān)包括平墊圈(quān)、O形圈、包墊圈、異形墊圈、波形墊圈和纏繞(rào)墊圈等幾大類，每種類型下面又可以根據使用材料的不同而進(jìn)一步進行劃分。

　　①平(píng)墊圈。平(píng)墊圈就是平整的貼于兩個靜(jìng)止截面之(zhī)間的墊圈(quān)，一般根據使用的材料可以劃(huà)分為塑料平墊圈、橡膠平(píng)墊圈、金屬平墊圈和複合材料平墊圈，每種材(cái)料的平墊圈都有其适用的範圍。

　　②O形圈。O型圈是指斷(duàn)面形狀呈O型的墊(niàn)圈(quān)，由于其斷面形狀是(shì)O型，有一定的自緊作用，所以密封效果比平墊圈好。

　　③包墊圈。包(bāo)墊圈是指将某種材(cái)料包裹在(zài)另一種材料上的墊圈，這樣的墊圈一般具有良好的彈性，可以增強密封效果。

　　④異型墊圈。異型墊圈是指那些形(xíng)狀不規則的墊圈，包(bāo)括橢圓形墊圈、菱(líng)形墊圈、齒輪型墊圈、燕尾型墊圈(quān)等，這些墊圈一般有自緊作用，大多在高(gāo)中壓閥門中使用。

　　⑤波形墊圈。波形墊圈是隻具有波(bō)浪形(xíng)狀的墊圈，這類墊(niàn)圈(quān)通常(cháng)是将金屬(shǔ)材料和非金屬材料組合起來構成(chéng)，一般具有壓緊力(lì)小，密封(fēng)效果好的(de)特點。

　　⑥纏繞墊圈。纏繞墊圈是指(zhǐ)把很薄的金屬帶和非金屬帶緊貼(tiē)在一起、纏繞形成的墊圈(quān)，這類墊圈具有(yǒu)良好的彈性和密封性。

　　墊圈的制作材料主要包括三大類，即金屬材料、非金屬(shǔ)材料和複(fú)合材料。一般來說(shuō)，金屬材料的(de)強度高，耐溫性能強，常(cháng)用的金屬材料有銅(tóng)、鋁、鋼等。非金屬材料的種類很多，包括塑料制品、橡(xiàng)膠制品、石棉制品、麻制品(pǐn)等，這些非金屬材料的使用廣(guǎng)泛，根據具體的(de)須要來選用。複合材料的種類也很多，包括層合闆、複合闆等，也是根據具體須要選用，一般(bān)在波形(xíng)墊圈和(hé)纏繞墊圈等上面使用的比較多。

　　2.動密封

　　動密封是指不讓閥内的介質流随閥杆運動而洩漏(lòu)的密封，這是一個相(xiàng)對運(yùn)動流程中的密封問題，其密封方式主要是采用填(tián)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(mù)前使用得較多的形式，一般從壓蓋的形式而言，能夠 分(fèn)為組合式和整體式兩種(zhǒng)，每個形式雖有差别，但是大部分都包含有(yǒu)壓緊用的螺栓。壓緊螺(luó)母式一般用于較小的(de)閥門，由(yóu)于這(zhè)種形式的尺寸較小，因此壓緊力是受到限制的。

　　在填料(liào)函内，由于填料是直接與閥杆接觸的，所有要求填料的密封(fēng)性好、摩(mó)擦系數小、能(néng)夠适應介(jiè)質的(de)壓力和溫度、并且耐(nài)腐蝕。目前比較常(cháng)用的填料包括橡(xiàng)膠O型圈、聚(jù)四氟乙烯編織盤根(gēn)、石棉盤根和塑料成型填料等，每個填料(liào)都有(yǒu)其(qí)适應的條件(jiàn)和(hé)範圍，根據具(jù)體的需要來選(xuǎn)取(qǔ)。

　　密封便是防止洩漏，那麼閥門密封性原理也是從防止洩漏研究的。造成洩漏的因素主要有兩個，一個是影響密封性能的(de)最主要的因素，即密封副(fù)之間存在(zài)着間隙，另一個則是(shì)密封副的兩側之間存在着壓差。閥門(mén)密封性原理也是從液體的密封(fēng)性、氣體的密封性、洩(xiè)漏通道的密封原理和閥門密封(fēng)副等四個方(fāng)面來分析(xī)的。

　　液體的(de)密封性

　　液體的(de)密封性是通過液體的粘度和表(biǎo)面張力來進行。當閥門洩漏的毛細管充滿氣體(tǐ)的時候，表面張力可能對液體進行排斥，或者(zhě)将液(yè)體引進毛細(xì)管内。這樣就形成(chéng)了相切角。當相切角(jiǎo)小于90°的時候，液體就會被注入毛細管内，這樣就會(huì)發生洩漏。發生洩漏的原因在于介質的不同性質。用不同介質做試驗(yàn)，在條件相同的情況下，會得到不同的結果。

　　能夠 用水，用空氣或用煤油等。而當相切角大(dà)于90°時(shí)，也會發(fā)生洩漏。因為與金屬表面上的油脂或蠟質薄膜有關系。一旦這些表面的薄膜被溶解掉，金屬表面的特性就發生了變化，原來被排(pái)斥的液體(tǐ)，就會(huì)侵濕(shī)表面，發生洩漏。針對上(shàng)述情況(kuàng)，根據泊松公式，能夠(gòu) 在減少毛(máo)細管直徑和介質粘度較大的情況下，來實現防止(zhǐ)洩漏或減(jiǎn)少洩漏量的目的。

　　氣體的密封性

　　根據(jù)泊松公式，氣體的密封性與氣體(tǐ)分子和氣(qì)體(tǐ)的粘性有關。洩漏與毛(máo)細(xì)管(guǎn)的長度和(hé)氣體的粘度成反比，與毛細管的直徑和驅動力成正(zhèng)比。當毛(máo)細管的直徑和氣體分子(zǐ)的平(píng)均自在度相同時，氣體分子就(jiù)會以自由(yóu)的熱運動流進毛細管(guǎn)。因此，當我們在做閥門密封(fēng)試驗的(de)時候，介質一定要用(yòng)水才能(néng)起到密封的作用，用空氣即氣體就不能(néng)起到密封的作(zuò)用。

　　即使我們通過塑性變形方式，将毛細管(guǎn)直(zhí)徑降到氣體分(fèn)子(zǐ)以下，也仍然不能阻止氣體的流動。原因在于氣體仍然能夠 通過金屬壁擴散。因此我們(men)在做氣體試驗(yàn)時，一定(dìng)要比液體試(shì)驗更加的嚴格。

　　洩漏通道(dào)的密(mì)封(fēng)原理

　　閥門密封由散布在波形(xíng)面上的不平整度和波峰間距(jù)離的波紋度構成粗糙(cāo)度兩個(gè)部分組成。在我國大部分的金屬材料彈性應變(biàn)力都較低的情況下，如果要達到密封的狀态，就需要對金屬材料的壓縮(suō)力提更(gèng)高的要(yào)求，即材料的壓(yā)縮力要(yào)超過其彈性。因此，在進行閥門設(shè)計時，密封副結(jié)合一定的硬度差來匹配，在壓力的作用下，就(jiù)會産生一定程度的塑性變形密封的效果。

　　如果密封表面都(dōu)是金屬材料(liào)，那麼表面不平整的凸出點就會最早的(de)出現，在最初隻需用較(jiào)小的(de)載荷就可以使這些(xiē)不平(píng)整的凸出點産(chǎn)生塑性變形。當接觸面增大時(shí)，表面的(de)不平整就會變成(chéng)塑性-彈性變形。這時處在(zài)凹處的兩面粗糙度就(jiù)會存在。需要施加能使(shǐ)底層材料産生嚴重塑性變形的載荷時，并且使得兩表面接觸緊密，沿着連續線和環向方(fāng)向才能使(shǐ)這些(xiē)尚存的(de)通徑密合。

　　閥門密(mì)封副

　　閥門密封副是閥座和(hé)關閉件在互相接(jiē)觸時(shí)進行關閉的那(nà)一部分。金屬密封面在使用流(liú)程中，容易(yì)受到夾入(rù)介質，介質(zhì)腐蝕，磨損顆粒，氣蝕和沖刷的損害的。比如磨損顆粒。如果磨損顆粒比表面的不平整度小，在密封面磨合(hé)時，其表面精度(dù)就會得到(dào)改善，而不會變壞。相反，則會使(shǐ)表面(miàn)精度(dù)變壞。因此在選擇磨損顆(kē)粒時(shí)，要綜合考慮其材料，工況，潤滑性和(hé)對密(mì)封面的腐蝕情況等因素。

　　如同磨損顆粒一樣，我們在選擇密封件(jiàn)時，要(yào)綜合考慮影響其性能(néng)的各種(zhǒng)因素，才能起(qǐ)到防洩漏的功能。因此，必須選擇那些抗(kàng)腐蝕(shí)，抗擦傷和耐沖刷的材(cái)料。否則，缺少任何一項要(yào)求，就會使其密封性能大大降低。

　　液壓支架(jià)中各種液壓(yā)閥的使用期限很低(dī)，解決的途徑和辦法是提高系(xì)統的過濾精度和(hé)提高乳(rǔ)化液的質量，但收效不大。經過研究可知，密封技術(shù)是提(tí)高液壓(yā)支(zhī)架中液壓閥使(shǐ)用期限的關鍵。

　　液壓閥密封元件損(sǔn)壞的主要因素是工作液中的雜(zá)質，。這些雜質在密封元件間研磨，使閥産生洩漏。因此，國外(wài)曾提出相應等級的(de)液壓元件，應(yīng)采用相應精(jīng)度的過濾器。但液壓支架用閥，工作環境十分惡劣。實踐證明減少支架液壓系統液體的污染雜質，是十分困難(nán)的，有人曾經設(shè)想在乳化液泵站采(cǎi)用高壓過濾器，另外(wài)在每台支架進(jìn)口處增加小型過濾器(qì)。但在工作中迅速被堵(dǔ)塞，形成斷流。

　　另一方面，随着液壓支架技術的發展。對液壓(yā)閥(fá)的使用性能和閥的使用(yòng)期限提出了更高的要求(qiú)。目前，在裝有120目(mù)時的過濾器和磁過濾裝置的條件下，用通(tōng)過被測試閥的乳化液的總流量和閥的啟(qǐ)閉次數，來計量(liàng)閥的使用期。

　　但實際上室内型式試驗與礦井(jǐng)具體工作中結果相差很大。為此，需要使用新型的、抗污染能力強的、适合于礦井(jǐng)工作中條件的密封副。影響密封效果的主要原因(yīn)是閥芯和(hé)閥座的接觸比壓、不平度及壓差。當閥芯(xīn)與閥座的接合面以P力壓緊，工作中液體分子以F力擠入，密封材料會産生彈性變(biàn)形。如果密(mì)封副總抗力(lì)大于分子排斥力，則密封有效，不(bú)然會形成洩漏(lòu)。

　　早期的液壓支架，運動副之間沒有其他密封措(cuò)施，是金屬直接接觸密封，即要求密封副接觸平面吻(wěn)合，具有較高的加工精度，不然必須加大密封副的(de)結合力，使接觸表面産生塑性變形，堵(dǔ)塞洩漏入口。

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