Venttiilin tiivistysperiaate

Venttiilejä on monenlaisia, mutta niiden perustoiminto on sama: väliaineen virtauksen kytkeminen tai katkaiseminen. Siksi venttiilien tiivistysongelma on erittäin merkittävä.

Jotta venttiili voi katkaista väliaineen virtauksen hyvin ja estää vuodot, on varmistettava, että venttiilin tiiviste on ehjä. Venttiilin vuodoille on monia syitä, kuten kohtuuton rakennesuunnittelu, vialliset tiivisteiden kosketuspinnat, löysät kiinnitysosat, löysä sovitus venttiilin rungon ja venttiilikannen välillä jne. Kaikki nämä ongelmat voivat johtaa venttiilin virheelliseen tiivistykseen. No, mikä aiheuttaa vuoto-ongelman. Siksi,venttiilien tiivistystekniikkaon tärkeä venttiilien suorituskykyyn ja laatuun liittyvä teknologia, ja se vaatii systemaattista ja perusteellista tutkimusta.

Venttiilien luomisen jälkeen myös niiden tiivistystekniikka on kehittynyt huomattavasti. Tähän mennessä venttiilien tiivistystekniikka näkyy pääasiassa kahdessa pääaspektissa: staattisessa tiivistyksessä ja dynaamisessa tiivistyksessä.

Niin sanottu staattinen tiiviste viittaa yleensä kahden staattisen pinnan väliseen tiivistykseen. Staattisen tiivisteen tiivistysmenetelmässä käytetään pääasiassa tiivisteitä.

Niin sanottu dynaaminen tiiviste viittaa pääasiassaventtiilin varren tiivistys, joka estää venttiilin väliaineen vuotamisen venttiilin karan liikkeen mukana. Dynaamisen tiivisteen pääasiallinen tiivistysmenetelmä on tiivistepesän käyttö.

1. Staattinen tiiviste

Staattinen tiivistys tarkoittaa tiivisteen muodostamista kahden kiinteän osan väliin, ja tiivistysmenetelmässä käytetään pääasiassa tiivisteitä. Aluslevyjä on monenlaisia. Yleisesti käytettyjä aluslevyjä ovat litteät aluslevyt, O-muotoiset aluslevyt, käärityt aluslevyt, erikoismuotoiset aluslevyt, aaltoaluslevyt ja kierretyt aluslevyt. Kukin tyyppi voidaan jakaa edelleen käytettyjen materiaalien mukaan.
①Litteä aluslevyLitteät aluslevyt ovat litteitä aluslevyjä, jotka asetetaan tasaisesti kahden kiinteän osan väliin. Yleisesti ottaen käytettyjen materiaalien mukaan ne voidaan jakaa muovisiin, kumisiin, metallisiin ja komposiittisiin aluslevyihin. Jokaisella materiaalilla on oma käyttöalueensa.
②O-rengas. O-rengas tarkoittaa tiivistettä, jonka poikkileikkaus on O-muotoinen. Koska sen poikkileikkaus on O-muotoinen, sillä on tietty itsekiristyvä vaikutus, joten tiivistysvaikutus on parempi kuin tasotiivisteellä.
③Sisältää aluslevyt. Kääritty tiiviste viittaa tiivisteeseen, joka käärii tietyn materiaalin toisen materiaalin päälle. Tällaisella tiivisteellä on yleensä hyvä elastisuus ja se voi parantaa tiivistysvaikutusta. ④Erikoismuotoiset aluslevyt. Erikoismuotoisilla aluslevyillä tarkoitetaan epäsäännöllisen muotoisia tiivisteitä, kuten soikeita aluslevyjä, timanttialuslevyjä, hammaspyörätyyppisiä aluslevyjä, lohenpyrstötyyppisiä aluslevyjä jne. Näillä aluslevyillä on yleensä itsekiristyvä vaikutus ja niitä käytetään enimmäkseen korkea- ja keskipaineventtiileissä.
5. Aaltoileva tiiviste. Aaltoilevat tiivisteet ovat tiivisteitä, joilla on vain aaltomainen muoto. Nämä tiivisteet on yleensä valmistettu metalli- ja ei-metallimateriaalien yhdistelmästä. Niillä on yleensä pieni puristusvoima ja hyvä tiivistysvaikutus.
6. Kiedo aluslevy. Kierretiivisteillä tarkoitetaan tiivisteitä, jotka on muodostettu käärimällä ohuita metallisia ja ei-metallisia nauhoja tiiviisti yhteen. Tämän tyyppisellä tiivisteellä on hyvä elastisuus ja tiivistysominaisuudet. Tiivisteiden valmistusmateriaalit jakautuvat pääasiassa kolmeen luokkaan: metalliset materiaalit, ei-metalliset materiaalit ja komposiittimateriaalit. Yleisesti ottaen metallimateriaaleilla on korkea lujuus ja vahva lämmönkestävyys. Yleisesti käytettyjä metallimateriaaleja ovat kupari, alumiini, teräs jne. Ei-metallisia materiaaleja on monenlaisia, kuten muovituotteita, kumituotteita, asbestituotteita, hampputuotteita jne. Näitä ei-metallisia materiaaleja käytetään laajalti, ja ne voidaan valita erityistarpeiden mukaan. On myös monenlaisia komposiittimateriaaleja, kuten laminaatteja, komposiittilevyjä jne., jotka myös valitaan erityistarpeiden mukaan. Yleensä käytetään enimmäkseen aaltopeltiä ja spiraalipeltiä.

2. Dynaaminen tiiviste

Dynaaminen tiiviste tarkoittaa tiivistettä, joka estää venttiilin väliaineen virtauksen vuotamisen venttiilin karan liikkeen mukana. Tämä on tiivistysongelma suhteellisen liikkeen aikana. Tärkein tiivistysmenetelmä on tiivistepesä. Tiivisteitä on kahdenlaisia: tiivistysholkki ja puristusmutteri. Tiivistysholkki on tällä hetkellä yleisimmin käytetty muoto. Yleisesti ottaen tiivisteen muoto voidaan jakaa kahteen tyyppiin: yhdistettyyn ja integroituun tyyppiin. Vaikka molemmat muodot ovat erilaisia, ne sisältävät pohjimmiltaan puristuspultteja. Puristusmutteria käytetään yleensä pienemmissä venttiileissä. Tämän tyyppisen pienen koon vuoksi puristusvoima on rajallinen.
Tiivistepesässä tiiviste on suorassa kosketuksessa venttiilin varren kanssa, joten tiivisteen on oltava hyvin tiivistävä, kitkakertoimen on oltava pieni, sen on kyettävä mukautumaan väliaineen paineeseen ja lämpötilaan sekä oltava korroosionkestävä. Tällä hetkellä yleisesti käytettyjä täyteaineita ovat kumiset O-renkaat, polytetrafluoroeteenistä punottu tiiviste, asbestitiiviste ja muovimuovaustäyteaineet. Jokaisella täyteaineella on omat käyttöehtonsa ja -alueensa, ja ne tulisi valita erityistarpeiden mukaan. Tiivistyksen tarkoituksena on estää vuodot, joten venttiilin tiivistyksen periaatetta tutkitaan myös vuotojen estämisen näkökulmasta. Vuotoja aiheuttavia tekijöitä on kaksi. Toinen on tärkein tiivistyskykyyn vaikuttava tekijä, eli tiivisteparien välinen rako, ja toinen on tiivisteparin molempien puolien välinen paine-ero. Venttiilin tiivistysperiaatetta analysoidaan myös neljästä näkökulmasta: nestetiivistys, kaasutiivistys, vuotokanavan tiivistysperiaate ja venttiilin tiivistyspari.

Nestetiiviys

Nesteiden tiivistysominaisuudet määräytyvät nesteen viskositeetin ja pintajännityksen perusteella. Kun vuotavan venttiilin kapillaari täyttyy kaasulla, pintajännitys voi hylkiä nestettä tai tuoda nestettä kapillaariin. Tämä luo tangenttikulman. Kun tangenttikulma on alle 90°, nestettä ruiskutetaan kapillaariin ja tapahtuu vuoto. Vuoto johtuu väliaineiden erilaisista ominaisuuksista. Eri väliaineita käyttävät kokeet antavat erilaisia tuloksia samoissa olosuhteissa. Voit käyttää vettä, ilmaa tai kerosiinia jne. Kun tangenttikulma on yli 90°, tapahtuu myös vuoto. Tämä johtuu metallin pinnalla olevasta rasva- tai vahakalvosta. Kun nämä pintakalvot liukenevat, metallin pinnan ominaisuudet muuttuvat ja alun perin hylkivä neste kastelee pinnan ja vuotaa. Edellä mainitun tilanteen perusteella Poissonin kaavan mukaan vuotojen estämisen tai vuodon määrän vähentämisen tavoite voidaan saavuttaa pienentämällä kapillaarin halkaisijaa ja lisäämällä väliaineen viskositeettia.

Kaasutiiviys

Poissonin kaavan mukaan kaasun tiiviys liittyy kaasumolekyylien ja kaasun viskositeettiin. Vuoto on kääntäen verrannollinen kapillaariputken pituuteen ja kaasun viskositeettiin ja suoraan verrannollinen kapillaariputken halkaisijaan ja liikkeellepanevaan voimaan. Kun kapillaariputken halkaisija on sama kuin kaasumolekyylien keskimääräinen vapausaste, kaasumolekyylit virtaavat kapillaariputkeen vapaasti lämpöliikkeellä. Siksi venttiilin tiiviystestissä väliaineena on oltava vettä tiivistysvaikutuksen saavuttamiseksi, eikä ilma eli kaasu voi saavuttaa tiivistysvaikutusta.

Vaikka pienentäisimme kaasumolekyylien alapuolella olevaa kapillaarin halkaisijaa plastisen muodonmuutoksen avulla, emme silti voi pysäyttää kaasun virtausta. Syynä on se, että kaasut voivat silti diffundoitua metalliseinien läpi. Siksi kaasutesteissä on oltava tiukempia kuin nestetesteissä.

Vuotokanavan tiivistysperiaate

Venttiilin tiiviste koostuu kahdesta osasta: aaltopinnan epätasaisuudesta ja aaltohuippujen välisen etäisyyden aaltoilun karheudesta. Koska useimmilla maassamme käytetyillä metallimateriaaleilla on alhainen elastinen venymä, suljetun tilan saavuttamiseksi on asetettava korkeammat vaatimukset metallimateriaalin puristusvoimalle, eli materiaalin puristusvoiman on oltava suurempi kuin sen elastisuus. Siksi venttiiliä suunniteltaessa tiivisteparit sovitetaan tiettyyn kovuuseroon. Paineen vaikutuksesta syntyy tietty plastinen muodonmuutostiivistysvaikutus.

Jos tiivistyspinta on valmistettu metallimateriaaleista, pinnan epätasaiset ulkonevat kohdat ilmestyvät aikaisin. Aluksi vain pieni kuormitus voi aiheuttaa näiden epätasaisten ulkonevien kohtien plastisen muodonmuutoksen. Kun kosketuspinta kasvaa, pinnan epätasaisuudesta tulee plastisesti kimmoisaa muodonmuutosta. Tällöin syvennyksen molemmilla puolilla on karheutta. Kun on tarpeen kohdistaa kuormitus, joka voi aiheuttaa vakavaa plastista muodonmuutosta alla olevaan materiaaliin, ja saada kaksi pintaa lähelle toisiaan, nämä jäljellä olevat reitit voidaan tehdä lähekkäin jatkuvaa viivaa ja kehän suuntaisesti.

Venttiilin tiivistepari

Venttiilin tiivistepari on venttiilin istukan ja sulkuelimen osa, joka sulkeutuu, kun ne joutuvat kosketuksiin toistensa kanssa. Käytön aikana metallitiivistepinta vaurioituu helposti kulkeutuvien väliaineiden, väliaineen korroosion, kulumispartikkelien, kavitaation ja eroosion, kuten kulumispartikkelien, vuoksi. Jos kulumispartikkelit ovat pienempiä kuin pinnan karheus, pinnan tarkkuus paranee eikä heikkene tiivistyspinnan kuluessa. Päinvastoin, pinnan tarkkuus heikkenee. Siksi kulutuspartikkeleita valittaessa on otettava kattavasti huomioon tekijät, kuten niiden materiaalit, käyttöolosuhteet, voitelevuus ja tiivistyspinnan korroosio.

Aivan kuten kulumispartikkelien kohdalla, tiivisteitä valittaessa on otettava kattavasti huomioon useita tekijöitä, jotka vaikuttavat niiden suorituskykyyn vuotojen estämiseksi. Siksi on välttämätöntä valita materiaaleja, jotka kestävät korroosiota, naarmuja ja eroosiota. Muuten vaatimusten puuttuminen heikentää merkittävästi tiivistyskykyä.