Szeleptömítési elv

Sokféle szelep létezik, de alapvető funkciójuk ugyanaz: a közeg áramlásának összekapcsolása vagy elzárása. Ezért a szelepek tömítési problémája nagyon hangsúlyossá válik.

Annak érdekében, hogy a szelep jól el tudja zárni a közeg áramlását és megakadályozza a szivárgást, ellenőrizni kell a szelep tömítésének épségét. A szelep szivárgásának számos oka lehet, beleértve az ésszerűtlen szerkezeti kialakítást, a hibás tömítő érintkezőfelületeket, a laza rögzítőelemeket, a szeleptest és a szelepfedél közötti laza illeszkedést stb. Mindezek a problémák a szelep nem megfelelő tömítéséhez vezethetnek. Nos, ezáltal szivárgási problémát okozhatnak. Ezért,szeleptömítési technológiaegy fontos technológia, amely a szelepek teljesítményéhez és minőségéhez kapcsolódik, és szisztematikus, mélyreható kutatást igényel.

A szelepek létrehozása óta a tömítéstechnológiájuk is nagy fejlődésen ment keresztül. A szeleptömítési technológia eddig két fő aspektusban tükröződik, nevezetesen a statikus tömítésben és a dinamikus tömítésben.

Az úgynevezett statikus tömítés általában két statikus felület közötti tömítésre utal. A statikus tömítés tömítési módszere főként tömítéseket használ.

Az úgynevezett dinamikus tömítés főként a következőkre vonatkozik:a szelepszár tömítése, amely megakadályozza, hogy a szelepszár mozgásával együtt a szelepben lévő közeg szivárogjon. A dinamikus tömítés fő tömítési módja a tömítődoboz használata.

1. Statikus tömítés

A statikus tömítés két álló rész közötti tömítés létrehozását jelenti, és a tömítési módszer főként tömítéseket használ. Az alátéteknek számos típusa létezik. A leggyakrabban használt alátétek közé tartoznak a lapos alátétek, az O alakú alátétek, a tekercselt alátétek, a speciális alakú alátétek, a hullámos alátétek és a tekercselt alátétek. Minden típus tovább osztható a felhasznált különböző anyagok szerint.
①Lapos alátétA lapos alátétek olyan lapos alátétek, amelyeket két rögzített rész közé helyeznek. Általában a felhasznált anyagok szerint műanyag lapos alátétekre, gumi lapos alátétekre, fém lapos alátétekre és kompozit lapos alátétekre oszthatók. Minden anyagnak megvan a saját alkalmazási területe.
②O-gyűrű. Az O-gyűrű egy O alakú keresztmetszetű tömítés. Mivel O alakú, bizonyos önfeszítő hatással rendelkezik, így a tömítőhatás jobb, mint egy lapos tömítésé.
③Alátétek is ide tartoznak. A tekercselt tömítés olyan tömítés, amely egy adott anyagot egy másik anyagra tekerel. Az ilyen tömítés általában jó rugalmassággal rendelkezik, és fokozhatja a tömítőhatást. ④Speciális alakú alátétek. A speciális alakú alátétek szabálytalan alakú tömítésekre vonatkoznak, beleértve az ovális alátéteket, a gyémánt alátéteket, a fogaskerék-alátéteket, a fecskefarkú alátéteket stb. Ezek az alátétek általában önfeszítő hatással rendelkeznek, és többnyire nagy és közepes nyomású szelepekben használják őket.
5. Hullámos alátét. A hullámos tömítések olyan tömítések, amelyeknek csak hullám alakúak. Ezek a tömítések általában fém és nemfémes anyagok kombinációjából készülnek. Általában kis nyomóerővel és jó tömítőhatással rendelkeznek.
6. Tekerje be az alátétet. A tekercselt tömítések vékony fémcsíkok és nemfémes csíkok szoros egymásba tekeréséből készült tömítések. Ez a típusú tömítés jó rugalmassággal és tömítő tulajdonságokkal rendelkezik. A tömítések gyártásához használt anyagok főként három kategóriába sorolhatók: fémes anyagok, nemfémes anyagok és kompozit anyagok. Általánosságban elmondható, hogy a fémes anyagok nagy szilárdságúak és erős hőállósággal rendelkeznek. A gyakran használt fémes anyagok közé tartozik a réz, az alumínium, az acél stb. Sokféle nemfémes anyag létezik, beleértve a műanyag termékeket, gumitermékeket, azbeszttermékeket, kendertermékeket stb. Ezeket a nemfémes anyagokat széles körben használják, és az igényeknek megfelelően választhatók ki. Számos kompozit anyag is létezik, beleértve a laminátumokat, kompozit paneleket stb., amelyeket szintén az igényeknek megfelelően választanak ki. Általában hullámosított alátéteket és spirális tekercselt alátéteket használnak.

2. Dinamikus tömítés

A dinamikus tömítés olyan tömítés, amely megakadályozza, hogy a szelepszár mozgása során a közeg áramlása szivárogjon a szelepben. Ez egy tömítési probléma a relatív mozgás során. A fő tömítési módszer a tömítődoboz. A tömítődobozoknak két alapvető típusa van: a tömszelence és a nyomóanya. A tömszelence a jelenleg leggyakrabban használt forma. Általánosságban elmondható, hogy a tömszelence alakját tekintve két típusra osztható: kombinált típusra és integrált típusra. Bár mindkét forma más, alapvetően csavarokat tartalmaznak a nyomóerőhöz. A nyomóanya típust általában kisebb szelepekhez használják. Kis mérete miatt az ilyen típusú tömítőerő korlátozott.
A tömítődobozban, mivel a tömítés közvetlenül érintkezik a szelepszárral, a tömítésnek jó tömítéssel, kis súrlódási együtthatóval, a közeg nyomásához és hőmérsékletéhez való alkalmazkodóképességgel, valamint korrózióállósággal kell rendelkeznie. Jelenleg a gyakran használt töltőanyagok közé tartoznak a gumi O-gyűrűk, a politetrafluoretilén fonott tömítés, az azbeszt tömítés és a műanyag öntvény töltőanyagok. Minden töltőanyagnak megvannak a saját alkalmazási feltételei és tartománya, és az adott igényeknek megfelelően kell kiválasztani. A tömítés célja a szivárgás megakadályozása, ezért a szeleptömítés elvét a szivárgás megelőzése szempontjából is vizsgáljuk. A szivárgást két fő tényező okozza. Az egyik a tömítési teljesítményt befolyásoló legfontosabb tényező, azaz a tömítőpárok közötti rés, a másik pedig a tömítőpár két oldala közötti nyomáskülönbség. A szeleptömítés elvét négy szempontból is elemezzük: folyadéktömítés, gáztömítés, szivárgáscsatorna-tömítési elv és szeleptömítőpár.

Folyadékállóság

A folyadékok tömítő tulajdonságait a folyadék viszkozitása és felületi feszültsége határozza meg. Amikor egy szivárgó szelep kapillárisa gázzal telik meg, a felületi feszültség taszíthatja a folyadékot, vagy folyadékot juttathat a kapillárisba. Ez érintőszöget hoz létre. Amikor az érintőszög kisebb, mint 90°, folyadék jut be a kapillárisba, és szivárgás következik be. A szivárgás a közeg eltérő tulajdonságai miatt következik be. Különböző közegekkel végzett kísérletek azonos körülmények között eltérő eredményeket hoznak. Használhat vizet, levegőt vagy kerozint stb. Ha az érintőszög nagyobb, mint 90°, szintén szivárgás következik be. Ez a fémfelületen lévő zsír- vagy viaszfilmhez kapcsolódik. Miután ezek a felületi filmek feloldódnak, a fémfelület tulajdonságai megváltoznak, és az eredetileg taszított folyadék nedvesíti a felületet és szivárog. A fenti helyzetre tekintettel a Poisson-képlet szerint a szivárgás megakadályozásának vagy a szivárgás mennyiségének csökkentésének célja a kapilláris átmérőjének csökkentésével és a közeg viszkozitásának növelésével érhető el.

Gáztömörség

A Poisson-képlet szerint egy gáz tömörsége a gázmolekulák és a gáz viszkozitásával függ össze. A szivárgás fordítottan arányos a kapilláris cső hosszával és a gáz viszkozitásával, és egyenesen arányos a kapilláris cső átmérőjével és a hajtóerővel. Amikor a kapilláris cső átmérője megegyezik a gázmolekulák átlagos szabadságfokával, a gázmolekulák szabad hőmozgással áramlanak a kapilláris csőbe. Ezért a szeleptömítési vizsgálat során a tömítőhatás eléréséhez a közegnek víznek kell lennie, a levegő, azaz a gáz nem tudja elérni a tömítőhatást.

Még ha képlékeny alakváltozással csökkentjük is a kapilláris átmérőjét a gázmolekulák alatt, akkor sem tudjuk megállítani a gáz áramlását. Ennek az az oka, hogy a gázok továbbra is átdiffundálhatnak a fémfalakon. Ezért a gázvizsgálatok során szigorúbbaknak kell lennünk, mint a folyadékvizsgálatoknál.

A szivárgáscsatorna tömítésének elve

A szeleptömítés két részből áll: a hullámfelületen elosztott egyenetlenségből és a hullámcsúcsok közötti távolságban lévő hullámosság érdességéből. Abban az esetben, ha hazánkban a legtöbb fémanyag alacsony rugalmas feszültséggel rendelkezik, a tömített állapot eléréséhez magasabb követelményeket kell támasztanunk a fémanyag nyomóerejével szemben, azaz az anyag nyomóerejének meg kell haladnia a rugalmasságát. Ezért a szelep tervezésekor a tömítőpárt bizonyos keménységkülönbséggel párosítják. Nyomás hatására bizonyos mértékű képlékeny alakváltozási tömítőhatás jön létre.

Ha a tömítőfelület fém anyagból készül, akkor a felületen egyenetlen kiálló pontok jelennek meg legkorábban. Kezdetben már kis terhelés is elegendő ezen egyenetlen kiálló pontok képlékeny alakváltozásához. Amikor az érintkező felület növekszik, a felület egyenetlensége képlékeny-rugalmas alakváltozássá válik. Ekkor a bemélyedés mindkét oldalán érdesség keletkezik. Ha olyan terhelést kell alkalmazni, amely az alapul szolgáló anyag súlyos képlékeny alakváltozását okozhatja, és a két felületet szorosan kell érintkezni, akkor ezeket a fennmaradó útvonalakat a folytonos vonal és a kerület mentén szorosan el lehet helyezni.

Szeleptömítés pár

A szeleptömítő pár a szelepülék és a záróelem azon része, amely érintkezéskor záródik. Használat közben a fém tömítőfelület könnyen károsodhat a beragadt közeg, a közeg korróziója, a kopási részecskék, a kavitáció és az erózió miatt. Ha a kopási részecskék kisebbek, mint a felületi érdesség, a tömítőfelület kopásakor a felületi pontosság javul, nem pedig romlik. Épp ellenkezőleg, a felületi pontosság romlik. Ezért a kopási részecskék kiválasztásakor átfogóan figyelembe kell venni az olyan tényezőket, mint az anyaguk, a munkakörülmények, a kenőképesség és a tömítőfelület korróziója.

A kopásból eredő részecskékhez hasonlóan a tömítések kiválasztásakor is átfogóan figyelembe kell vennünk a teljesítményüket befolyásoló különféle tényezőket a szivárgás megelőzése érdekében. Ezért olyan anyagokat kell választani, amelyek ellenállnak a korróziónak, a karcolásoknak és az eróziónak. Ellenkező esetben bármilyen követelmény hiánya jelentősen csökkenti a tömítőteljesítményt.