閥門密封性原理

閥門密封性原（yuán）理

     閥門的種（zhǒng）類繁多，但是基本的作用卻是一（yī）致的，那就是（shì）連通或者截斷介質流。因此，閥門的密封問題就顯得十分突出。

     要保 證閥門能（néng）夠良好的截斷介質流，不發生泄（xiè）漏，就要保 證閥門的密封完好。而造成閥門泄漏的原因很多，包括結構設計上的不合理、密封接觸（chù）麵有缺陷、緊固ling件發生鬆動、閥體與閥蓋間的配合（hé）不緊（jǐn）密等等，所（suǒ） 有這（zhè）些問（wèn）題都可能（néng）導致閥門密封不好，從而產生泄漏問題。所（suǒ）以，閥門密封技術是關係到閥門性能（néng）和質量的一項重（chóng）要（yào）技（jì）術，需要進行係統深入的研究。

     閥門從產生到現在，其密封技術也經曆了很（hěn）大的發展。到目前為止，閥（fá）門（mén）密封技術主要體現在兩大方麵，即靜（jìng）密封和動密（mì）封。

所謂靜（jìng）密封，通常（cháng）是指（zhǐ）兩個（gè）靜止麵之間的密封，靜密封的密（mì）封方法（fǎ）主要是使用墊圈（quān）。

所謂動密（mì）封，主要是（shì）指閥杆的密封，即不讓閥內的介質隨閥杆運動而發（fā）生泄（xiè）漏，動密封的密封方法主要是（shì）使用填料函。

 1.靜密封 

靜密封是指在兩個靜止的截麵之（zhī）間形成密封，其密封方法主要是使用墊圈。墊圈的種類很多，經常使用的墊圈包括平墊圈、O形圈、包墊圈、異形墊圈、波形墊圈和纏繞墊圈等幾大類，每種類（lèi）型下麵（miàn）又可以根據使用材料的不同而進一步進（jìn）行劃分。

     ①平墊圈。平墊圈就是平（píng）整的貼於兩個靜止截麵（miàn）之間的墊圈，一般根據使用的材料可以劃分為塑料平墊圈（quān）、橡膠平墊圈、金屬平墊圈和複合（hé）材料平墊圈，每種材料的平（píng）墊圈都有其適用的（de）範圍。

     ②O形（xíng）圈。O型圈是指斷麵形狀呈O型的（de）墊（diàn）圈，由於其斷麵形狀是O型，有一（yī）定的自緊作用，所以密封效果比平墊（diàn）圈好。

     ③包墊圈。包墊（diàn）圈是指將某（mǒu）種（zhǒng）材料包裹在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狀不規（guī）則的（de）墊圈，包括（kuò）橢圓形墊圈（quān）、菱形墊圈、齒輪型墊（diàn）圈、燕（yàn）尾型墊圈等，這些墊圈（quān）一般有自緊作用，大多在高中壓閥門中使用。

     ⑤波形墊圈。波形墊圈是隻具有波浪形狀的墊圈，這類墊圈通常是將金屬材料和非金屬（shǔ）材料組（zǔ）合起來構成，一般具有壓緊（jǐn）力小，密封效果好的（de）特點。

     ⑥纏繞墊圈。纏（chán）繞墊圈是指把很薄的金屬（shǔ）帶和非金屬帶緊貼在一起、纏繞（rào）形成的墊圈，這類墊圈具有良（liáng）好的彈性和密封性。

     墊圈的製作材料主要包括三大類，即金屬材料、非金屬材料和（hé）複合材料。一般來說，金屬材料的強度高，耐溫性能強，常用的金屬材料（liào）有銅、鋁、鋼等。非（fēi）金屬材料的種類很多，包（bāo）括塑料製品、橡膠製品、石棉製品、麻製品等，這些非金屬材料的（de）使用廣泛，根據具體的需要來選用。複（fù）合材料的種類也很多，包括層合板、複合板等（děng），也是根據具體需要選用，一般（bān）在波形墊圈和纏繞墊圈等上（shàng）麵使用的比較多。

 2.動密封 

     動（dòng）密（mì）封是指（zhǐ）不讓閥內（nèi）的介質流隨閥杆運動而泄漏的密封，這是一個相對運動過程中的密封問題，其（qí）密封（fēng）方法主要是采用填料（liào）函。填料函的基本形式有兩種，即壓蓋式和壓緊螺母式。壓蓋式是目前使用得zui多的形式，一般（bān）從（cóng）壓蓋的形式而言，可以分為組合式和整體式兩種，每種（zhǒng）形式（shì）雖有區別，但是基本上（shàng）都包含有壓（yā）緊用的螺栓。壓緊螺母式一般用於較小的閥門，由於這種形（xíng）式的尺寸較小，所以壓（yā）緊（jǐn）力是受到限製的。

     在填料函內（nèi），由於填料是直接與閥（fá）杆接觸的，所 有要求填料的密封性好、摩擦係數小、能（néng）夠適應介質的壓力和溫度、並且耐（nài）腐蝕。目前比較（jiào）常用的填料包括橡膠O型圈、聚四氟乙烯編織盤根、石（shí）棉盤根和塑料成型填料等，每種填料（liào）都有（yǒu）其適應的條件（jiàn）和範圍（wéi），根據具體的需（xū）要來選取。

     密（mì）封就是防止泄漏，那麽閥門密封性原理也是從防止泄漏研究的。造成泄（xiè）漏的因素主要有兩個，一個是影響（xiǎng）密封性能的zui主要的因素，即密封副之間存（cún）在著間隙，另一個則是密封副的兩側之間存在著壓差。閥門密封性原理也是從液體的密封性、氣體的密封（fēng）性、泄漏（lòu）通（tōng）道的密封原理和閥門密封副等四個方麵來分析（xī）的。

液（yè）體的密封性（xìng）

     液體的密封性是（shì）通過液體的粘度和（hé）表麵張力來進行。當（dāng）閥門泄漏（lòu）的毛細管充滿氣體的時候，表麵張力可能對液（yè）體進行（háng）排斥，或者將液體引進毛細管內。這樣就形（xíng）成了相切角（jiǎo）。當相切角小於90°的時（shí）候，液體就（jiù）會被注入毛細管內，這樣就會發生泄漏。發生泄漏的原因（yīn）在於介質的不同性質。用不同介質做試驗，在條件相同的情況下，會得出不同（tóng）的結果。

     可以用水，用（yòng）空氣或用煤油等。而當相切角大（dà）於90°時，也會發生泄漏。因為與金屬表麵（miàn）上的油脂或蠟質薄膜有關係（xì）。一（yī）旦這些表麵（miàn）的薄膜被溶解掉，金屬表（biǎo）麵的特性就發生了變化，原來被排斥的（de）液體，就會侵濕（shī）表麵（miàn），發生泄漏。針（zhēn）對上述情況，根據泊鬆（sōng）公式，可以在減少毛細管直徑和介（jiè）質粘度較大（dà）的情況下，來實現防止泄漏或減少泄（xiè）漏量的目的（de）。

氣體的密封性

    根據泊鬆公式，氣體的密封性與氣體分子和氣體的粘性有關。泄漏與毛細管的長度和氣體的粘度成反比，與毛（máo）細管的直徑和驅動力成正比。當毛細管（guǎn）的直徑和氣體分子的平均自由度相同時，氣體（tǐ）分子就會以自由（yóu）的熱運動流進毛細管。因此，當我們在做（zuò）閥門密封試驗的時（shí）候，介質一（yī）定要用水才能（néng）起到密封的作用，用空氣即氣體就不能起到密封的作用。

     即使我們通過塑性變形方式，將毛細管直徑降到氣體分子以下，也（yě）仍然不能阻止氣體的流（liú）動。原因在於氣體仍然可以通過金屬壁（bì）擴散。所以我們在做氣體試驗時，一定要比液（yè）體試驗更加的嚴（yán）格（gé）。

泄露通道的密封原理

      閥門密封由散布在波形（xíng）麵上的不平整度（dù）和波峰間距離的波紋度構成粗糙度兩個部分組成。在我國大部分的（de）金屬材料（liào）彈性應變力都較低的情況下，如果要達到密封的狀態，就需要對金屬（shǔ）材料的壓縮力提更高的要求，即材料的壓縮力要超過其彈性。因此，在進行閥門設（shè）計（jì）時，密封副結合一定的硬度差（chà）來匹配，在壓力的作用（yòng）下，就會產生一定程度的塑（sù）性變形密封的效果。

     如果密封表麵都是金屬材料，那麽表麵不平整的凸出（chū）點就會zui早的出現（xiàn），在zui初隻需用較小的載荷就可以使這些不平整的凸出點產生塑性變形。當接觸麵增大時，表麵的不平整就會變成塑性-彈（dàn）性變形。這時處在凹處（chù）的兩（liǎng）麵粗糙度就會存在。需要施加能使底層材料產生嚴重（chóng）塑性變形的載（zǎi）荷（hé）時，並且使得兩表麵接觸緊密，沿著連續線和環向（xiàng）方向才能（néng）使這些尚存的通徑（jìng）密合。

閥門密封副

     閥門密封副是閥座（zuò）和關閉件在互相接觸時進行關閉的那（nà）一（yī）部分。金屬密封麵在使用過程中，容易受到夾入介質，介（jiè）質腐蝕，磨損顆粒，氣蝕和衝刷的損害的。比如磨（mó）損顆粒。如果磨損顆粒比表麵的不平整度小，在密封麵磨合時，其表麵精度就會得（dé）到改善，而不會變壞。相反，則會使表麵精度變壞。因此在選（xuǎn）擇磨損顆粒時，要綜合考慮其材料（liào），工況，潤滑性（xìng）和對密封麵的腐蝕情況等因素。

     如同磨損顆粒一樣，我們在選（xuǎn）擇密封件時，要綜合考慮影響其性能的各種因素，才能（néng）起到防泄漏的功能。因此，必須選擇那些抗腐蝕，抗擦傷和耐衝刷的材料。否則，缺少任何一項要求，就會使其密封性能大大降低。