阀（fá）门密封性原理

阀门密封性原理

     阀门的种（zhǒng）类繁多，但是基本（běn）的作用却是一（yī）致的，那就是连通或者截断介质流（liú）。因此，阀门的（de）密封问题就显得十分突出。

     要保 证阀门能够良好的截断介质流，不发生泄漏，就（jiù）要保 证（zhèng）阀门的密封完好。而造（zào）成阀门泄（xiè）漏的原因很多，包括结构设计上的（de）不（bú）合理（lǐ）、密封接触面有缺（quē）陷、紧固ling件发生（shēng）松动、阀体与阀盖间（jiān）的配合不紧密等等（děng），所 有这些问题都可能导致（zhì）阀门密封不好，从而产生泄漏（lòu）问题。所以，阀门（mén）密封技术是关系到阀门性能和质量的一项重要技术，需要进行系统深入的研究。

     阀门从产生到现在，其密封技术也经历（lì）了很大的发（fā）展。到目前为止（zhǐ），阀门密封技术主要体现在两大方面，即静（jìng）密封和动密封。

所（suǒ）谓静密封，通常是指两个静止面之间（jiān）的（de）密封，静密封的密封方法主要是使用（yòng）垫圈。

所谓动密封，主要是指（zhǐ）阀杆的密封，即不让阀（fá）内的介质随阀杆运动而发生泄漏（lòu），动密封的密封方法主要是使用填料函。

 1.静密封 

静密封是指（zhǐ）在两个静止的截面之间（jiān）形成密封，其密封方法主要是使用垫圈。垫圈的种类很多，经常使用（yòng）的垫圈包括平垫圈（quān）、O形圈、包垫圈、异形（xíng）垫圈、波形垫圈和缠绕（rào）垫圈等几（jǐ）大类，每种类型（xíng）下（xià）面又可以根据使用材料的不同而进一步进行划分。

     ①平垫圈。平垫圈就是平整的（de）贴于两个（gè）静止截面之间的垫圈，一（yī）般根据（jù）使用的材料可以划分为（wéi）塑（sù）料平垫圈（quān）、橡胶平垫圈（quān）、金属平垫（diàn）圈和复（fù）合材料平垫圈，每种材料的平垫圈都有其适用的（de）范围。

     ②O形圈。O型圈是指断（duàn）面形状呈O型的垫圈，由于其断面形状是O型，有一定的自紧作用，所以密封效果比平（píng）垫圈好（hǎo）。

     ③包（bāo）垫圈。包垫圈是指（zhǐ）将某（mǒu）种材料（liào）包裹在另一种材料上的垫圈，这样的垫圈一（yī）般具有良好（hǎo）的（de）弹（dàn）性，可以增强密封效（xiào）果。

     ④异型垫圈。异型垫圈是指那些形状不规（guī）则（zé）的（de）垫圈，包括椭圆形垫圈、菱形垫圈、齿轮型垫圈（quān）、燕尾型垫圈等，这些（xiē）垫圈一（yī）般有（yǒu）自紧作用，大多在高中压阀（fá）门中使用。

     ⑤波形垫圈。波（bō）形垫圈是只具有波浪形状的垫圈（quān），这类垫圈通常是将金属材料和非金属材料组（zǔ）合起来构成（chéng），一般具有压紧力小，密封效果好的特点。

     ⑥缠绕（rào）垫圈。缠绕垫圈是指（zhǐ）把很薄的金属带和非金属带紧贴在一起、缠绕形成的垫圈，这类垫圈具有良（liáng）好的（de）弹性和密封性。

     垫圈的制作材（cái）料主要包括三（sān）大类，即金属材料、非金属材料和（hé）复合材料（liào）。一般来说（shuō），金属材料的强度高，耐温性能强，常用的金属材料有铜、铝、钢等。非金属材料的种类很多，包括塑料制品、橡胶制品、石棉制品（pǐn）、麻制品（pǐn）等（děng），这些非（fēi）金（jīn）属材料的使用广泛，根据具体的需要来选用。复（fù）合材料的种类也（yě）很多，包括层合板、复（fù）合板等，也是根据具体需要选用（yòng），一（yī）般在（zài）波（bō）形垫圈和缠绕垫圈等上面使用的比较多。

 2.动密封 

     动密封是指不让阀内的介质（zhì）流随阀杆运动而泄漏的密封，这是一个相对运动过程中的密封问题，其密封方法主要是采用（yòng）填料函。填料（liào）函的基本形式有两种，即压盖式和压紧螺母式。压盖（gài）式是目前使用得zui多的形式，一般从压盖的形式而言，可以分为组合式和整（zhěng）体式两种，每种形式虽有区别，但是（shì）基本上都包含有压紧用（yòng）的螺栓。压紧螺母式一般用（yòng）于较（jiào）小的阀门，由于这种形（xíng）式的（de）尺寸较小，所（suǒ）以压紧力是受到限制的。

     在填料函内，由于填料是直（zhí）接与阀杆接（jiē）触的，所 有要求填料的密（mì）封性好、摩擦系数小、能够适应介质的压力和温度（dù）、并（bìng）且耐（nài）腐蚀。目前比较常用的填料包括橡胶（jiāo）O型圈、聚四氟乙（yǐ）烯编织盘根、石棉盘根和塑料成型（xíng）填料等，每（měi）种填料都有其适应的条件和范围，根据具体的需要来选取。

     密封就是防止泄漏，那么阀门密封（fēng）性原理也是从（cóng）防止泄漏研究（jiū）的。造成泄漏的因素主（zhǔ）要有两个（gè），一个是影响密封性能的zui主（zhǔ）要的因素，即密封副之间（jiān）存在着间隙，另一个则是密封副的两侧之间存在着压差。阀门密封性原理也是从液体的密封性、气体的密封性、泄漏（lòu）通道的密（mì）封原理和（hé）阀门密封副（fù）等四个方面来分析的。

液体的密封性

     液体的密封性（xìng）是通（tōng）过液体的粘度和表（biǎo）面（miàn）张（zhāng）力来进行。当阀门泄漏的毛（máo）细管充满气体的（de）时候，表面张力可能对液体进行（háng）排斥，或者将液体引进毛细管内。这（zhè）样就形（xíng）成了相切角。当相切角小于90°的时候，液体就会被注入毛细管内，这样就会发生（shēng）泄漏。发生泄漏的原因在于介质的不（bú）同（tóng）性质。用不同（tóng）介质做试验，在条件相同的情况下，会得出不同的结果。

     可以用水，用空气或用煤油等。而当相切角大于90°时，也会（huì）发生泄漏。因为与金属表面上的油脂或（huò）蜡质薄膜有（yǒu）关系。一旦这些表面的薄膜被溶（róng）解（jiě）掉（diào），金（jīn）属表面的特性就（jiù）发生了变化（huà），原来被排斥的液体，就会侵湿表面，发生泄漏。针对上述（shù）情（qíng）况，根据泊松公式，可以在（zài）减少毛细管直径和介质粘度较大的情况下，来实现防止泄漏或减少泄漏量的目的。

气体的密封性

    根据泊松公式，气体的密封性与气体分子和气体的粘性（xìng）有关。泄漏与毛细（xì）管的长（zhǎng）度（dù）和气体的（de）粘度成反比，与毛细管的直径和驱动力成正比。当毛细管（guǎn）的直（zhí）径和气体分子的平（píng）均自由度（dù）相同（tóng）时，气（qì）体分子就会以自由（yóu）的热运动流进毛细管。因此，当我们在做阀门密封试验的时候，介质一定要用水才能起到密封的作用，用（yòng）空气即气体就不能起到密封的作用。

     即使我们通过塑性变（biàn）形方式，将（jiāng）毛细（xì）管直径降到气体分子以下，也仍然不能阻止气体的流（liú）动。原因在于气体（tǐ）仍然可以通过金（jīn）属壁扩散。所以我们（men）在做气体试验时，一定要比液体试验更加的严格。

泄露通道的密封原理

      阀门密封（fēng）由散布在波形面上的不平（píng）整度（dù）和（hé）波峰间（jiān）距离（lí）的波纹度构成粗糙度两个部分组成。在我国大（dà）部分的金属材料弹性（xìng）应变力都较低的（de）情况下，如果要达到密封的状态，就需要对金属材料的压缩力提更高的要求（qiú），即材料的压缩力要超过其弹性。因此，在进行阀门设计时，密封副结合一定的硬（yìng）度差来匹配，在压力的作用下，就会产生一定程度的塑性变形密封的效果。

     如果（guǒ）密封表面（miàn）都是金属材料，那么表面不平（píng）整的凸出点就会zui早的出现，在zui初只需用较小的载荷就可（kě）以使这（zhè）些不平整的（de）凸出点（diǎn）产生塑性（xìng）变形。当接触面增大时，表面的不平整就会变成塑（sù）性-弹性变形。这时处在凹处的两（liǎng）面粗糙度就（jiù）会存在（zài）。需要（yào）施加（jiā）能（néng）使底层材料产生严重塑（sù）性变形的载荷时，并且使得两表面接触紧密，沿（yán）着连续线（xiàn）和环（huán）向方向才能使这些尚存的（de）通径密合。

阀门密封副

     阀门密封副是阀座和关闭件在互相接（jiē）触时进行关闭的那一部分。金属（shǔ）密封面在使用过程中，容易受到夹入介质，介质（zhì）腐蚀，磨损颗粒，气蚀和（hé）冲刷的损害的。比如（rú）磨损颗粒。如（rú）果（guǒ）磨损颗粒比表面的不平整度小，在密封面（miàn）磨合时，其表面精度就会得到改善，而不会变坏。相反，则会使表（biǎo）面精度变坏。因此在选择磨损颗粒时，要综合考虑其材料，工况，润滑性和对密封面的腐蚀情况等因素。

     如同磨损颗粒一样，我们在选择（zé）密封（fēng）件时，要综合考虑（lǜ）影（yǐng）响其性（xìng）能的各种因素，才能起到防泄漏的功能。因此，必（bì）须（xū）选择那些抗腐蚀，抗擦伤和（hé）耐冲刷的（de）材料。否则，缺少任何一项要求，就会（huì）使其密封性能大大降低。