閥門的密封(fēng)原理(lǐ)，液壓閥密封(fēng)技(jì)術如(rú)何改進

　　閥門密(mì)封性原理

　　閥門種類(lèi)繁多，可是(shì)基本的作用則是一(yī)緻的，那便是連(lián)通或者截斷介(jiè)質流。因而，閥門(mén)的密封問題就(jiù)顯得十分(fèn)明顯(xiǎn)。

　　要保證閥門能(néng)夠良好的(de)截斷介質流，不(bú)發生(shēng)洩漏，就要(yào)保(bǎo)證(zhèng)閥門的密封完(wán)好。而造(zào)成(chéng)閥門洩漏的原因很(hěn)多，包括結構設(shè)計上的(de)不合(hé)理(lǐ)、密封接觸面有(yǒu)缺陷、緊固(gù)零件(jiàn)發生松(sōng)動、閥體(tǐ)與閥蓋(gài)間的配(pèi)合不密不(bú)可分等等，所有(yǒu)這些問題都(dōu)将(jiāng)會導(dǎo)緻閥門(mén)密封不(bú)好(hǎo)，進(jìn)而産生洩(xiè)漏問題。所以，閥(fá)門密(mì)封技術是(shì)關系到閥門性(xìng)能和質量的一(yī)項重要(yào)技術，須(xū)要進行系(xì)統深(shēn)入的(de)研(yán)究。

　　閥(fá)門從(cóng)産生到現在，其密封(fēng)技術(shù)也經曆(lì)了很大(dà)的發展(zhǎn)。到(dào)目前(qián)為止，閥門(mén)密封(fēng)技術主要體現在兩(liǎng)大方(fāng)面，即(jí)靜密封和(hé)動密(mì)封。

　　所(suǒ)謂靜(jìng)密封(fēng)，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(fēng)方法主要(yào)是使用墊(niàn)圈。

　　所謂動密封，主要是指閥杆(gǎn)的密封，即不(bú)讓閥内(nèi)的介質(zhì)随(suí)閥(fá)杆(gǎn)運動而發生洩(xiè)漏，動密封(fēng)的密(mì)封方(fāng)法主要是使(shǐ)用填料函。

　　1.靜(jìng)密封(fēng)

　　靜密封(fēng)是(shì)指在兩個(gè)靜止的截(jié)面之間形(xíng)成密(mì)封，其密封(fēng)方法(fǎ)主要是使(shǐ)用墊(niàn)圈。墊(niàn)圈的(de)種類很(hěn)多(duō)，經常(cháng)使用的墊圈包括平墊圈、o形圈(quān)、包墊圈(quān)、異形墊(niàn)圈、波(bō)形(xíng)墊圈和(hé)纏繞(rào)墊圈等幾(jǐ)大類，每種類型(xíng)下面又可(kě)以根(gēn)據使用(yòng)材料的(de)不同而進(jìn)一步進行劃分(fèn)。

　　①平墊(niàn)圈。平墊圈(quān)就是(shì)平整(zhěng)的貼于兩(liǎng)個靜止截(jié)面之間的墊(niàn)圈，一(yī)般(bān)根據使用的材料可(kě)以劃分為(wéi)塑料平(píng)墊圈、橡膠平墊圈、金屬(shǔ)平墊(niàn)圈(quān)和(hé)複合(hé)材料(liào)平墊(niàn)圈，每種材料的(de)平墊(niàn)圈都(dōu)有其(qí)适用(yòng)的範圍。

　　②o形圈。o型(xíng)圈是(shì)指斷面形(xíng)狀呈o型的(de)墊圈(quān)，由于(yú)其斷面形(xíng)狀是o型，有(yǒu)一定的自緊(jǐn)作用，所(suǒ)以密(mì)封效果比(bǐ)平墊圈好。

　　③包墊圈。包墊(niàn)圈(quān)是指将某種材料包(bāo)裹(guǒ)在另一(yī)種材料上(shàng)的墊圈，這(zhè)樣的墊圈(quān)一般(bān)具有(yǒu)良好的彈(dàn)性，可(kě)以增強密封效果。

　　④異型墊(niàn)圈。異型墊圈(quān)是(shì)指那些形狀不(bú)規則的墊圈，包(bāo)括橢圓形(xíng)墊圈、菱(líng)形墊圈(quān)、齒輪(lún)型墊圈、燕(yàn)尾(wěi)型(xíng)墊圈等(děng)，這(zhè)些墊(niàn)圈一般(bān)有自緊作用，大多在高(gāo)中壓閥門中使(shǐ)用。

　　⑤波形墊圈。波(bō)形墊(niàn)圈是隻具(jù)有波浪(làng)形(xíng)狀的墊圈，這(zhè)類墊圈(quān)通常是将(jiāng)金屬(shǔ)材料(liào)和非(fēi)金屬(shǔ)材料(liào)組合(hé)起來(lái)構成，一(yī)般(bān)具有(yǒu)壓緊力(lì)小，密封(fēng)效果好(hǎo)的特點(diǎn)。

　　⑥纏繞(rào)墊圈。纏繞墊圈是指把很(hěn)薄的金(jīn)屬帶和非金(jīn)屬帶緊貼(tiē)在一(yī)起(qǐ)、纏(chán)繞形(xíng)成的墊圈，這類(lèi)墊圈(quān)具有良好的彈(dàn)性(xìng)和密封(fēng)性。

　　墊圈的制作(zuò)材(cái)料(liào)主要(yào)包括(kuò)三大類(lèi)，即金屬材料、非金(jīn)屬材(cái)料和複(fú)合(hé)材料。一般(bān)來說，金屬(shǔ)材(cái)料(liào)的強度高(gāo)，耐溫性(xìng)能強，常用的金屬(shǔ)材料有銅(tóng)、鋁(lǚ)、鋼等。非(fēi)金屬材料(liào)的種(zhǒng)類(lèi)很多，包括塑(sù)料制品(pǐn)、橡膠制品、石(shí)棉制品、麻(má)制品等(děng)，這些非金屬材料的使(shǐ)用(yòng)廣泛，根(gēn)據具(jù)體的須要(yào)來(lái)選(xuǎn)用。複合材(cái)料的種類也很多，包(bāo)括層合(hé)闆(pǎn)、複合(hé)闆(pǎn)等(děng)，也是根據(jù)具體(tǐ)須要選用(yòng)，一般在波形墊(niàn)圈和(hé)纏繞墊圈等上面使用的(de)比較多(duō)。

　　2.動密封

　　動密(mì)封(fēng)是指不讓(ràng)閥内的介質流随閥(fá)杆運動而洩漏(lòu)的密(mì)封，這是一(yī)個相對運動流(liú)程中的密封問(wèn)題，其密(mì)封方式(shì)主要(yào)是(shì)采用填(tián)料函(hán)。填(tián)料函的(de)基本形式有兩(liǎng)種，即壓(yā)蓋(gài)式和(hé)壓緊(jǐn)螺母式。壓蓋式是目前使(shǐ)用得較多的形(xíng)式，一般(bān)從壓蓋的形式而(ér)言，能(néng)夠 分為(wéi)組(zǔ)合式(shì)和整(zhěng)體式兩種，每個(gè)形式雖有(yǒu)差别，但是(shì)大部(bù)分都包含(hán)有壓緊用的(de)螺栓。壓(yā)緊螺母式一般(bān)用于較小的閥(fá)門，由(yóu)于這種形(xíng)式的尺寸較小(xiǎo)，因此壓(yā)緊力是受到限制的。

　　在(zài)填料(liào)函内，由于(yú)填料(liào)是直接與(yǔ)閥杆接觸(chù)的，所有要(yào)求(qiú)填料的(de)密封性好、摩擦系數(shù)小、能夠适(shì)應介質(zhì)的壓力和溫(wēn)度(dù)、并(bìng)且耐(nài)腐蝕。目前(qián)比較常用(yòng)的(de)填料包(bāo)括橡膠o型圈、聚四氟乙烯(xī)編織盤根(gēn)、石(shí)棉(mián)盤根(gēn)和塑(sù)料(liào)成(chéng)型填(tián)料等，每個(gè)填料都有(yǒu)其(qí)适應的(de)條件和範(fàn)圍，根(gēn)據具體的需要(yào)來選取。

　　密封便是防(fáng)止洩漏，那麼閥(fá)門密封性(xìng)原理(lǐ)也是從防(fáng)止洩漏研(yán)究的。造成(chéng)洩漏的因(yīn)素主要有兩個(gè)，一個是影響密(mì)封性能(néng)的(de)最主(zhǔ)要的(de)因素(sù)，即密(mì)封副之間存在着間(jiān)隙，另(lìng)一個(gè)則是密封副的(de)兩側之間存在(zài)着壓差。閥(fá)門密(mì)封性(xìng)原理也是(shì)從液體的(de)密封性、氣(qì)體的(de)密封(fēng)性、洩漏通(tōng)道(dào)的(de)密封原理和閥(fá)門密封副等四個方面來分析(xī)的。

　　液(yè)體的密封(fēng)性

　　液(yè)體的(de)密封性是(shì)通過(guò)液體(tǐ)的粘(zhān)度(dù)和(hé)表面(miàn)張力(lì)來(lái)進行。當(dāng)閥門洩漏(lòu)的毛(máo)細管充滿氣體(tǐ)的時(shí)候，表面張力可能(néng)對(duì)液體進行(háng)排(pái)斥(chì)，或者(zhě)将液體引進毛(máo)細管内。這樣就(jiù)形成(chéng)了相切角。當相切(qiē)角小于(yú)90°的時候，液體就會被注入(rù)毛細(xì)管内，這樣就會發生洩漏。發生(shēng)洩漏(lòu)的(de)原因在(zài)于介(jiè)質的不同性質。用不(bú)同介(jiè)質做試驗，在條(tiáo)件相同的(de)情況下，會得到不同(tóng)的結果。

　　能(néng)夠 用(yòng)水，用空氣或用(yòng)煤油(yóu)等。而(ér)當(dāng)相切角大于(yú)90°時，也(yě)會發生洩漏。因為與(yǔ)金屬表面(miàn)上的油脂或蠟(là)質薄膜有關系。一旦這些(xiē)表面(miàn)的薄(báo)膜(mó)被溶解(jiě)掉，金屬表面的(de)特性就(jiù)發生了(le)變化，原來被排斥的液體(tǐ)，就會(huì)侵濕表面，發生(shēng)洩漏。針對上述(shù)情況，根據泊松(sōng)公式(shì)，能夠 在減(jiǎn)少毛細管(guǎn)直徑和介質(zhì)粘度較(jiào)大的(de)情(qíng)況下，來實現(xiàn)防止洩漏(lòu)或減少洩(xiè)漏量(liàng)的目(mù)的。

　　氣(qì)體的(de)密封(fēng)性

　　根據泊(bó)松公(gōng)式，氣(qì)體的(de)密(mì)封性(xìng)與(yǔ)氣體(tǐ)分子(zǐ)和氣(qì)體(tǐ)的(de)粘性有關(guān)。洩漏(lòu)與毛(máo)細管的長(zhǎng)度和(hé)氣體的粘(zhān)度成反比(bǐ)，與毛(máo)細管的(de)直徑和(hé)驅動(dòng)力成(chéng)正比(bǐ)。當毛細管的直(zhí)徑和氣體分子(zǐ)的平均自在度(dù)相同時，氣體分子就會以(yǐ)自由(yóu)的熱運(yùn)動流進(jìn)毛細管。因(yīn)此，當(dāng)我們在做(zuò)閥門(mén)密封試(shì)驗(yàn)的時候，介質(zhì)一定要(yào)用水才能起到(dào)密封的作用，用(yòng)空氣即氣體就(jiù)不能起到密封(fēng)的作用(yòng)。

　　即(jí)使我(wǒ)們通過塑性變(biàn)形方式，将(jiāng)毛細(xì)管直徑降到氣(qì)體分子以下，也(yě)仍然不能阻止(zhǐ)氣體(tǐ)的流動。原因在于氣體仍(réng)然能夠(gòu) 通(tōng)過金(jīn)屬壁(bì)擴散。因此(cǐ)我們在(zài)做(zuò)氣體試驗(yàn)時，一(yī)定要(yào)比液(yè)體(tǐ)試(shì)驗更(gèng)加(jiā)的(de)嚴(yán)格(gé)。

　　洩(xiè)漏(lòu)通道的(de)密封原理

　　閥門(mén)密封(fēng)由(yóu)散布在(zài)波形面(miàn)上的不平整(zhěng)度(dù)和波峰(fēng)間距離的(de)波紋(wén)度構(gòu)成(chéng)粗糙度(dù)兩個(gè)部(bù)分組成。在我國大部分(fèn)的金(jīn)屬材料彈性應變力(lì)都較低的情(qíng)況下，如(rú)果要(yào)達(dá)到密封(fēng)的狀(zhuàng)态(tài)，就(jiù)需要對金屬材料的壓縮力提(tí)更高(gāo)的要(yào)求，即材料(liào)的壓縮(suō)力(lì)要超(chāo)過其彈(dàn)性。因此(cǐ)，在進(jìn)行閥(fá)門設計時(shí)，密封(fēng)副結(jié)合一定的(de)硬度(dù)差來(lái)匹配，在壓(yā)力的作用下，就(jiù)會産生一定程(chéng)度的塑性變形(xíng)密封的(de)效果。

　　如(rú)果密(mì)封(fēng)表面都(dōu)是金屬材料，那(nà)麼表(biǎo)面(miàn)不平整的凸(tū)出點就會(huì)最早的(de)出現，在(zài)最初(chū)隻需用較(jiào)小的載荷就可(kě)以使這些不平(píng)整的凸(tū)出點産(chǎn)生塑性(xìng)變(biàn)形。當(dāng)接觸(chù)面增大時(shí)，表面(miàn)的(de)不平整(zhěng)就會變成塑性(xìng)-彈性(xìng)變形(xíng)。這時(shí)處在凹處的兩面粗(cū)糙度(dù)就會(huì)存在。需要(yào)施加(jiā)能使(shǐ)底(dǐ)層材料産生嚴(yán)重塑性(xìng)變形的(de)載荷時(shí)，并且(qiě)使(shǐ)得兩表(biǎo)面(miàn)接(jiē)觸緊密，沿(yán)着連續線和環(huán)向方向才能使(shǐ)這些尚(shàng)存的通徑密(mì)合。

　　閥門密(mì)封副

　　閥門(mén)密封副是(shì)閥座和關(guān)閉件在互(hù)相接(jiē)觸時進(jìn)行關閉(bì)的那一部(bù)分。金(jīn)屬密封面(miàn)在使(shǐ)用流(liú)程中(zhōng)，容易(yì)受到(dào)夾入介質(zhì)，介質(zhì)腐蝕(shí)，磨損(sǔn)顆粒(lì)，氣(qì)蝕和沖刷的損害的。比如磨損顆粒。如(rú)果磨損顆(kē)粒比(bǐ)表面的不平整(zhěng)度小，在密封面(miàn)磨合時，其表面(miàn)精度就會得到(dào)改善(shàn)，而不會變(biàn)壞。相反，則會使(shǐ)表面精(jīng)度(dù)變壞。因此在選擇磨損顆粒時，要綜合考慮(lǜ)其(qí)材料，工況，潤(rùn)滑性和(hé)對密(mì)封面(miàn)的腐蝕情況(kuàng)等因素(sù)。

　　如同磨損顆粒(lì)一樣(yàng)，我們在選擇密封件時，要綜合(hé)考慮影響(xiǎng)其性能的(de)各種因素，才(cái)能起到防洩漏的(de)功能(néng)。因此，必(bì)須選擇(zé)那些抗腐蝕，抗(kàng)擦傷和(hé)耐沖刷(shuā)的材料。否則，缺(quē)少任(rèn)何一(yī)項要(yào)求，就(jiù)會使(shǐ)其密(mì)封性能大大降(jiàng)低。

　　液壓(yā)支架中(zhōng)各種(zhǒng)液壓閥的(de)使用期限(xiàn)很低(dī)，解決(jué)的(de)途徑和(hé)辦法(fǎ)是提高系(xì)統的(de)過濾精度(dù)和提高乳化液的質量，但(dàn)收效不大。經過研究(jiū)可知，密封技術(shù)是提(tí)高液壓支(zhī)架中液壓閥使(shǐ)用期限的(de)關鍵(jiàn)。

　　液壓閥(fá)密(mì)封元(yuán)件損(sǔn)壞的主要因素(sù)是工作液(yè)中的雜(zá)質，。這些雜質在密(mì)封元(yuán)件間研磨(mó)，使閥(fá)産生(shēng)洩漏(lòu)。因此(cǐ)，國(guó)外曾提(tí)出相(xiàng)應等(děng)級(jí)的液壓(yā)元件，應(yīng)采(cǎi)用相應精度(dù)的過濾(lǜ)器。但液(yè)壓支架用閥(fá)，工(gōng)作(zuò)環境(jìng)十分惡劣(liè)。實踐(jiàn)證明(míng)減少(shǎo)支架液壓系(xì)統液體的污(wū)染雜質，是十分困難的，有(yǒu)人曾經設想在(zài)乳化液(yè)泵(bèng)站采用高(gāo)壓(yā)過濾器(qì)，另外(wài)在每(měi)台支(zhī)架進口(kǒu)處(chù)增加(jiā)小型過(guò)濾器。但(dàn)在工(gōng)作(zuò)中迅速(sù)被堵(dǔ)塞(sāi)，形成斷(duàn)流。

　　另(lìng)一方面，随(suí)着液壓支(zhī)架技(jì)術的(de)發展。對液(yè)壓閥的使用性(xìng)能和(hé)閥的(de)使用(yòng)期限(xiàn)提出了更高(gāo)的(de)要求。目前(qián)，在裝有120目(mù)時的(de)過濾器和(hé)磁過濾裝置(zhì)的條件下，用通(tōng)過被測(cè)試閥的乳化液(yè)的總(zǒng)流量和閥的啟(qǐ)閉次(cì)數，來計量閥的使用(yòng)期。

　　但實際(jì)上室(shì)内型式(shì)試驗與(yǔ)礦井具體工作(zuò)中結(jié)果相差很(hěn)大。為此，需要使用新型的、抗污染能力強的、适(shì)合于(yú)礦(kuàng)井(jǐng)工作(zuò)中條(tiáo)件的密封(fēng)副。影響(xiǎng)密封效(xiào)果的主要原因(yīn)是閥芯(xīn)和閥座(zuò)的接觸比壓、不(bú)平度及壓(yā)差。當(dāng)閥芯與(yǔ)閥(fá)座的接合(hé)面以(yǐ)p力壓(yā)緊，工作中液體(tǐ)分子以f力(lì)擠(jǐ)入(rù)，密封材料會産(chǎn)生彈性變形。如(rú)果密封副(fù)總抗(kàng)力大(dà)于分子排(pái)斥力(lì)，則(zé)密封有(yǒu)效，不(bú)然(rán)會形成洩漏。

　　早期的液壓支(zhī)架，運動副(fù)之間沒有(yǒu)其他(tā)密封措施，是(shì)金(jīn)屬直接接(jiē)觸密封，即要求密封(fēng)副接觸平面吻(wěn)合(hé)，具有較高的(de)加工精度，不然(rán)必須加大(dà)密封副的結合(hé)力，使(shǐ)接觸表面産生(shēng)塑性變(biàn)形，堵塞(sāi)洩漏(lòu)入口。

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