閥門的密封原理(lǐ)，液(yè)壓(yā)閥密封技術如何改進

　　閥(fá)門密封性(xìng)原理

　　閥門種(zhǒng)類繁多，可是(shì)基本的作用則(zé)是一緻的(de)，那便是連通或者截斷介(jiè)質(zhì)流(liú)。因而，閥門的密封問題就顯得十分明顯。

　　要保(bǎo)證閥門能夠良好的截斷介質流，不發生洩漏，就要保證閥門的密封完好。而(ér)造成閥門洩漏(lòu)的原因很多，包括結構設計上(shàng)的不合理、密封(fēng)接觸面有缺陷、緊固零件發(fā)生(shēng)松動、閥體(tǐ)與閥蓋間的配合不密不可(kě)分等等，所有這些問題都将會導緻閥門密封(fēng)不(bú)好，進而産生洩漏問題。所以，閥門密(mì)封技術是關系到閥門性能和(hé)質量的一項重要技術，須要進行系統深入的研究。

　　閥門從(cóng)産生到現在，其密(mì)封技術也經曆了(le)很大的發展。到目前為止，閥門密封技術主要體現在兩大方面，即靜密(mì)封和動密封。

　　所謂靜密封，通常(cháng)是指(zhǐ)兩個(gè)靜止面之間(jiān)的密封，靜密封(fēng)的密封方法主要是使用墊圈。

　　所謂動(dòng)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，動密封的密封方法主要是使用(yòng)填料函。

　　1.靜密封(fēng)

　　靜密封是指在(zài)兩個靜止的截面之間形成密封，其密封(fēng)方法主要是使用(yòng)墊(niàn)圈。墊圈的種類很多，經常使用的墊圈包(bāo)括平墊圈、O形圈、包墊圈、異形墊圈、波形墊(niàn)圈和纏繞墊圈等幾大類(lèi)，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(fèn)。

　　①平墊圈。平(píng)墊圈就是平整的貼于兩個靜止截面之間的(de)墊圈，一般根據使用的材料可以劃分為塑(sù)料(liào)平墊圈(quān)、橡膠平墊(niàn)圈、金屬平墊(niàn)圈和複合材(cái)料平墊圈，每種材料的平墊圈(quān)都有其适用的範圍。

　　②O形(xíng)圈。O型圈是指斷面形狀呈O型的墊(niàn)圈，由于其斷面形狀(zhuàng)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。包墊圈是指将某種材料包(bāo)裹在另一種材(cái)料上的(de)墊圈，這樣的(de)墊圈一般具有(yǒu)良好的彈性，可以增(zēng)強密封效果。

　　④異(yì)型(xíng)墊圈。異型墊圈是指那些形狀不規(guī)則的墊圈，包(bāo)括橢(tuǒ)圓形墊圈(quān)、菱形墊(niàn)圈、齒輪型(xíng)墊圈、燕尾型墊圈(quān)等，這些(xiē)墊圈一般有自緊作用，大多在(zài)高中壓(yā)閥門中使用。

　　⑤波形墊圈。波形墊圈是隻具有波(bō)浪形狀的墊圈，這類墊(niàn)圈通常是将金屬(shǔ)材料和非(fēi)金屬材(cái)料(liào)組合起(qǐ)來構成(chéng)，一般具有(yǒu)壓緊力小，密封(fēng)效果好的(de)特點。

　　⑥纏繞(rào)墊圈。纏繞墊圈是指把很(hěn)薄的金屬帶和非金屬帶緊貼在一(yī)起、纏繞形成的墊圈，這(zhè)類墊圈具有良好的彈性和密封性。

　　墊圈的制作(zuò)材料主要包括三大(dà)類，即(jí)金屬材料、非金屬材料和複合(hé)材料。一般來說，金屬(shǔ)材料的強度高，耐溫性能強，常用的(de)金屬材料有銅、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、麻制品等，這些非金屬材料的使用廣泛，根據具體的須(xū)要來選用。複合材料的種類(lèi)也很多，包括層合闆、複合闆等，也是(shì)根據具體須要選用，一(yī)般在波形墊圈和纏繞墊圈等上面使用的比較(jiào)多。

　　2.動密封

　　動密(mì)封是指不讓閥内的介(jiè)質流随閥杆(gǎn)運動而洩漏的密封，這是一個相對(duì)運動流程中的密(mì)封問題，其密封方式(shì)主要是采用填(tián)料函(hán)。填料函(hán)的基本形式有兩種，即(jí)壓蓋式和(hé)壓緊螺母式。壓蓋式是目前使用得較多(duō)的形式，一般從壓蓋的形(xíng)式而言，能夠 分(fèn)為組合式和整體式(shì)兩種，每個形式雖有(yǒu)差别，但是(shì)大部分都包含有壓緊用的螺(luó)栓。壓緊螺(luó)母(mǔ)式一般用于較小的閥門，由(yóu)于這種形式的(de)尺寸較小，因此壓緊力是受到限制的。

　　在填料函内，由于(yú)填料是直接與閥杆接觸的，所有要求填料的密封性好、摩擦(cā)系數小、能夠适應介(jiè)質的(de)壓(yā)力和溫度、并且耐腐蝕(shí)。目前比較常用的填(tián)料包括橡(xiàng)膠O型圈、聚四氟乙烯編織盤根、石棉盤根和塑(sù)料成型填料等，每個(gè)填料都有其适應的條件和範圍(wéi)，根據具體的(de)需要來選取。

　　密封便是防止洩漏，那麼(me)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(zhǔ)要有兩個(gè)，一個是影響(xiǎng)密封性能的(de)最主要的因素，即密封副之間存在着間隙，另一個則(zé)是密封副的兩側之間(jiān)存在着壓差。閥門密封性原理也是從液(yè)體的密(mì)封(fēng)性、氣體的密封性、洩(xiè)漏通道的密封原理和閥門密封副等四個方面來分析的。

　　液體的(de)密封性

　　液體的(de)密封性是通過液體的粘度和表面張力來進行。當閥門洩漏的(de)毛細管充(chōng)滿(mǎn)氣體的時候，表(biǎo)面張(zhāng)力可能對液體進行排斥，或(huò)者将液(yè)體引進毛細管内。這樣就形成了相切角。當相切角小于90°的時候(hòu)，液體就會被注入毛細管内，這樣就會發生洩漏。發生洩漏(lòu)的原因(yīn)在于介(jiè)質的不同性質。用不同介(jiè)質做試驗，在條件相(xiàng)同的情(qíng)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)，也會發生洩(xiè)漏。因為與金屬(shǔ)表面上的油脂或蠟(là)質薄膜有關(guān)系。一旦這些表面的薄膜被溶解掉，金屬表面的特性就發(fā)生了變化，原來被排斥的液體，就會侵濕(shī)表面，發生洩漏。針對上述情況(kuàng)，根據泊松公式，能夠 在減少毛細管直徑和介質粘度較大的情況下(xià)，來實現防止洩漏或減(jiǎn)少洩漏量的目的。

　　氣體的密封性

　　根據泊松公式，氣體的密封性與氣體分子和氣(qì)體的粘性有關。洩漏與毛(máo)細管的長度和氣體的粘(zhān)度成反比(bǐ)，與毛細管的直徑和驅(qū)動力成正(zhèng)比。當毛細管的直徑和(hé)氣體分子的平均自在度相同時，氣體分子就會(huì)以自由的熱運動(dòng)流進毛細管。因此，當我們在做閥門密封試驗的時(shí)候(hòu)，介質一定要用水(shuǐ)才能起到密封的作用，用空氣即氣體就(jiù)不能起到密封的作用。

　　即使我們通過塑性變形方式，将毛細管(guǎn)直(zhí)徑降到氣體分子以下，也仍然(rán)不能阻止氣體的流動。原因在于氣體仍(réng)然能夠 通過金屬壁擴散(sàn)。因此我們在做氣體試驗時(shí)，一定要比液體試驗更加的嚴格(gé)。

　　洩漏通道的密(mì)封(fēng)原理

　　閥門密封(fēng)由散(sàn)布在波形面上的不平整度和波峰間距離(lí)的波紋度構(gòu)成粗(cū)糙度兩個(gè)部分組成。在我國大部分的金(jīn)屬材料彈性應變力都較低的(de)情況下，如果要(yào)達到密封的狀(zhuàng)态，就需要對金屬材(cái)料的壓縮力提更高的要(yào)求，即材料的壓縮力要超過其彈性。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(zài)壓力的(de)作用下，就會産生一定程度的(de)塑性(xìng)變形密封的效果。

　　如果密(mì)封表面都(dōu)是金屬材料，那麼表(biǎo)面不平整的凸(tū)出點就會最早(zǎo)的出現，在最初隻(zhī)需用較小的載荷就可以使這些不平整的凸出點産生塑性變形。當接觸面增大時(shí)，表面的不平整就會變成塑性-彈(dàn)性變形。這時處在(zài)凹處的兩面粗糙度就會存在。需要施加能使底(dǐ)層材料産生嚴(yán)重塑性變形的載(zǎi)荷時，并(bìng)且(qiě)使得兩表(biǎo)面接觸緊密，沿着連續線(xiàn)和環向方向才能(néng)使這些(xiē)尚存的通徑密合。

　　閥門密封副

　　閥門(mén)密封副是閥(fá)座和關閉件在互相接觸時進行關閉的(de)那一部分。金屬密封面在使用流程中，容易受到夾入(rù)介(jiè)質，介質腐蝕，磨損顆粒(lì)，氣蝕和沖刷的損害的。比(bǐ)如磨損顆(kē)粒。如果磨(mó)損顆粒比表面的不平(píng)整度小，在密封面磨合(hé)時，其表面精度(dù)就會得到改善，而不會變壞(huài)。相反，則會使(shǐ)表面精度變壞。因此在選擇磨損顆粒時(shí)，要綜合考慮其材料，工況(kuàng)，潤滑性和(hé)對密封面的腐(fǔ)蝕情況等(děng)因素。

　　如同(tóng)磨損顆粒一樣，我們在選擇密(mì)封件時，要綜合考慮影響其性能的各種因素，才能起(qǐ)到防洩漏的功能。因此，必須(xū)選擇那些抗腐蝕，抗擦傷和耐(nài)沖刷的材(cái)料。否則，缺少任何一項要求，就會使其密封性能大大降低。

　　液(yè)壓支架中各種液壓閥的使用期限很低，解決的途徑和辦法是提高系(xì)統的過濾精度和提高乳化液的質量，但收效不大(dà)。經過研究可知，密封技術(shù)是提(tí)高液壓支架中液壓閥使用期限的關(guān)鍵。

　　液壓閥密封元件損(sǔn)壞的(de)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(guó)外曾提出相應等級的液壓元件，應(yīng)采用相應精度的(de)過濾器。但液壓支架用閥，工作(zuò)環境十分惡劣(liè)。實踐證(zhèng)明減少支(zhī)架液壓系統液體的污染(rǎn)雜質，是十分困難的，有人曾經設想在乳化液泵站采(cǎi)用高壓過濾器，另外在每台支架進(jìn)口處增加小型過濾器。但在工作中(zhōng)迅速被堵塞(sāi)，形成斷流。

　　另一方面，随着液壓支架技術的發展。對液壓閥(fá)的使用性能和(hé)閥的使用期限(xiàn)提出(chū)了更高的要求。目前，在裝有120目時的過濾器和磁過濾(lǜ)裝置的條件下，用通過被測試閥的乳化液的總流量(liàng)和閥的啟閉次數，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(xū)要使用新型的、抗污染能力強的、适合于礦井工作中條件的密封副。影(yǐng)響密封效果的主要原因是閥芯和(hé)閥座的接(jiē)觸比(bǐ)壓、不平度及壓差。當閥芯(xīn)與(yǔ)閥座的接合面以P力(lì)壓緊，工(gōng)作中液體分子以F力擠入，密封材料會(huì)産生彈性變(biàn)形。如果密封副總抗力大于分子排斥力，則密封有效，不然會形成洩漏(lòu)。

　　早(zǎo)期的液壓支架，運動副之間沒有(yǒu)其(qí)他密封措施，是金(jīn)屬直接接觸密封，即要求密封副接觸平面吻合，具有較高的加工精度(dù)，不然必須加大密(mì)封副的(de)結合力，使(shǐ)接觸表面産生塑性(xìng)變形，堵塞洩漏入口。

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