球閥上密封的密封性能是衡量球閥質量的一個重要技術指標,國家標準對鋼制球閥上密封的技術要求制定了相關的規定。鋼制球閥上密封的密封效果與閥門的材質、加工設備、工裝制造、熱處理、加工工藝、形位公差和零件的加工精度等多個環節相關,某一項技術達不到設計要求就直接會影響到上密封的效果,影響閥門密封性能的主要因素:
1、密封面質量:閥門的密封面是指閥座與關閉件互相接觸而進行關閉的部分。當密封面上的比壓在40MPa以下時,密封面的質量對閥門密封性能起 決定性作用。這是因為:當密封面上的比壓小,表面粗糙度低時,泄漏量迅速增加。當密封面上的比壓大時,表面粗糙度對泄漏量影響顯著減小。
2、密封面寬度:密封面的寬度決定毛細孔的長度。當寬度加大時,流體沿毛細孔的運動行程加長,運動阻力增加。加大密封面寬度可以減小高壓閥中的 侵蝕磨損。密封面寬度加大后,會引起泄漏行程長度成正比地加大,因而能夠按比例地減少泄漏量。但密封面寬度增加,在同樣的密封力下,密封比壓減小,又會使 泄漏的可能性增加。因此,不能無限的增加密封面寬度。
3、閥前和閥后的壓力差:從理論上分析,閥前,閥后壓力差和泄漏量既成正比關系。但試驗證明:在其他條件相同的情況下,泄漏量的增長是超過壓力 差的增長的。泄漏量與壓力差之間的關系可以近似的以下式表示:G=M(N△P2+S△P)式中:M,N,S——常數系數,這些系數取決于材料、密封表面的 加工質量、密封面上的比壓和其他條件;△P——壓差。
4、密封面材料及其處理狀態:密封面材料及其處理狀態對閥門泄漏量有很大影響。由于密封面間的剩余間隙的大小取決于密封表面微觀不平度,所以, 如果使用鋼制材料的密封圈,造成相同的密封程度,就必須有較大的比壓,其值必然超過用黃銅制的密封圈的比壓值。與密封有關的表面處理狀態,諸如波峰的變形,尺寸和密封間隙的改變以及其他現象都發生在金屬表層上,很明顯,表層的性能與基體材料性能有明顯區別。由加工引起的變化可以影響表層厚度 50μm的。研磨時,基體金屬不露出。工作表層組織不同于金屬基體組織。材料性能與幾何形狀及微觀幾何形狀相比影響不大。金屬性能的差異,通常小于其他因 素的影響。密封面在低壓條件下工作時,這種情況更為突出。當比壓高于40MPa時,表面粗糙度對密封性能的影響就減小,而材料的影響便增加。
5、介質性質:液體介質對泄漏量的影響基本上由黏度確定在同一個密封閥中,各種條件相同的情況下,黏度大的介質比黏度小的介質滲漏要小得多。氣體介質和液體介質相比差別更為明顯(飽和蒸汽除外,飽和蒸汽容易保證密封面)。
6、表面親水性:表面親水性影響泄漏量是因為毛細孔特性的作用。當密封表面上只要有一層很薄的油膜,就需加大通過間隙的水的壓力。由于金屬表面 具有良好的親水性,煤油能很容易的滲透鑄件和密封連接的間隙。所以,在一些最關鍵性的場合,是采用煤油進行密封性液壓試驗的。采用腔體內灌煤油的方法進行 密封性試驗,大約相當于0.3-0.4兆帕斯卡壓力下的水壓密封性試驗。
7、密封油膜的存在:密封表面間存在密封油膜對其密封性有顯著影響。當表面上有密封油膜時,破壞了接觸表面間的親水性,這樣就需要較大的壓力 差,才能使介質通過毛細孔。另外,表面上有稠密封油膜能堵塞介質的通道行程,提高連接的密封性。在采用油膜密封時應注意:當工作過程中油膜減少時,應能恢 復油膜的厚度。閥門中采用的油脂不允許溶于介質之中,也不應該蒸發,硬化或有其他的化學變化。
8、關閉件的剛性和結構特點:關閉件的剛性和結構的影響是由于零件的彈性作用。由于閉路閥的關閉件不是絕對剛性,而是具有一定彈性的,在與介質 有關的壓力作用下,尺寸是變化的,這也引起密封面力的相互作用的變化。為補償這些變化對關閉件密封性能的影響,最好是使密封面具有較小的剛性,即彈性變形 盡可能大些。
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