密封就是防止泄漏,那么閥門密封性原理也是從防止泄漏研究的。造成泄漏的因素主要有兩個,一個是影響密封性能的最主要的因素,即密封副之間存在著間隙,另一個則是密封副的兩側(cè)之間存在著壓差。閥門密封性原理也是從液體的密封性、氣體的密封性、泄漏通道的密封原理和閥門密封副等四個方面來分析的。
1、液體的密封性
液體的密封性是通過液體的粘度和表面張力來進(jìn)行。當(dāng)閥門泄漏的毛細(xì)管充滿氣體的時候,表面張力可能對液體進(jìn)行排斥,或者將液體引進(jìn)毛細(xì)管內(nèi)。這樣就形成了相切角。當(dāng)相切角小于90°的時候,液體就會被注入毛細(xì)管內(nèi),這樣就會發(fā)生泄漏。
發(fā)生泄漏的原因在于介質(zhì)的不同性質(zhì)。用不同介質(zhì)做試驗(yàn),在條件相同的情況下,會得出不同的結(jié)果??梢杂盟?,用空氣或用煤油等。而當(dāng)相切角大于90°時,也會發(fā)生泄漏。因?yàn)榕c金屬表面上的油脂或蠟質(zhì)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,就會侵濕表面,發(fā)生泄漏。針對上述情況,根據(jù)泊松公式,可以在減少毛細(xì)管直徑和介質(zhì)粘度較大的情況下,來實(shí)現(xiàn)防止泄漏或減少泄漏量的目的。
2、氣體的密封性
根據(jù)泊松公式,氣體的密封性與氣體分子和氣體的粘性有關(guān)。泄漏與毛細(xì)管的長度和氣體的粘度成反比,與毛細(xì)管的直徑和驅(qū)動力成正比。當(dāng)毛細(xì)管的直徑和氣體分子的平均自由度相同時,氣體分子就會以自由的熱運(yùn)動流進(jìn)毛細(xì)管。
因此,當(dāng)我們在做閥門密封試驗(yàn)的時候,介質(zhì)一定要用水才能起到密封的作用,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(xì)管直徑降到氣體分子以下,也仍然不能阻止氣體的流動。原因在于氣體仍然可以通過金屬壁擴(kuò)散。所以我們在做氣體試驗(yàn)時,一定要比液體試驗(yàn)更加的嚴(yán)格。
3、泄漏通道的密封原理
閥門密封由散布在波形面上的不平整度和波峰間距離的波紋度構(gòu)成粗糙度兩個部分組成。在我國大部分的金屬材料彈性應(yīng)變力都較低的情況下,如果要達(dá)到密封的狀態(tài),就需要對金屬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(jìn)行閥門設(shè)計時,密封副結(jié)合一定的硬度差來匹配,在壓力的作用下,就會產(chǎn)生一定程度的塑性變形密封的效果。如果密封表面都是金屬材料,那么表面不平整的凸出點(diǎn)就會最早的出現(xiàn),在最初只需用較小的載荷就可以使這些不平整的凸出點(diǎn)產(chǎn)生塑性變形。當(dāng)接觸面增大時,表面的不平整就會變成塑性-彈性變形。這時處在凹處的兩面粗糙度就會存在。需要施加能使底層材料產(chǎn)生嚴(yán)重塑性變形的載荷時,并且使得兩表面接觸緊密,沿著連續(xù)線和環(huán)向方向才能使這些尚存的通徑密合。
4、閥門密封副
閥門密封副是閥座和關(guān)閉件在互相接觸時進(jìn)行關(guān)閉的那一部分。金屬密封面在使用過程中,容易受到夾入介質(zhì),介質(zhì)腐蝕,磨損顆粒,氣蝕和沖刷的損害的。比如磨損顆粒。如果磨損顆粒比表面的不平整度小,在密封面磨合時,其表面精度就會得到改善,而不會變壞。相反,則會使表面精度變壞。
因此在選擇磨損顆粒時,要綜合考慮其材料,工況,潤滑性和對密封面的腐蝕情況等因素。如同磨損顆粒一樣,我們在選擇密封件時,要綜合考慮影響其性能的各種因素,才能起到防泄漏的功能。因此,必須選擇那些抗腐蝕,抗擦傷和耐沖刷的材料。否則,缺少任何一項要求,就會使其密封性能大大降低。