Βασικός ορισμός και αρχή σφράγισης
Η πύλη σφήνας σφραγίζεται με μια μηχανική σφήνα μεταξύ του δίσκου σφήνας και της στεγανοποίησης της έδρας της βαλβίδας. Είναι μια τυπική μονόπλευρη αναγκαστική κατασκευή σφράγισης. Η βασική αρχή σχεδίασης είναι η χρήση των γεωμετρικών χαρακτηριστικών του δίσκου σφήνας (όπως γωνία σφήνας, κωνικότητα, κ.λπ.) για την αύξηση του βοηθητικού φορτίου στεγανοποίησης, έτσι ώστε να επιτυγχάνεται αξιόπιστη στεγανοποίηση σε συνθήκες υψηλής και χαμηλής πίεσης. Σε σύγκριση με την παράλληλη δομή διπλού δίσκου, η πύλη σφήνας μπορεί να σφραγιστεί με μια μονή-δύναμη σφήνωσης, με συμπαγή δομή και ελεγχόμενη ροπή λειτουργίας.
Μηχανισμός τοποθέτησης καθίσματος σφηνοειδούς
Αρχή Μηχανικής Σφήνωσης
Η βασική αρχή σχεδιασμού της πύλης σφήνας έγκειται στη γεωμετρία της γωνίας σφήνας (συνήθως 5 μοίρες -15 μοίρες). Όταν ο δίσκος πύλης είναι κλειστός, η γωνία σφήνας παράγει μια κατακόρυφη συνιστώσα δύναμης προς τα κάτω, αναγκάζοντας τον δίσκο της πόρτας σε στενή επαφή με το στεγανοποιητικό έδρασης της βαλβίδας. Όσο μικρότερη είναι η γωνία σφήνας, τόσο ισχυρότερη είναι η δύναμη σφήνωσης, αλλά αυτή πρέπει να εξισορροπηθεί με τη ροπή λειτουργίας. Για παράδειγμα, μια γωνία σφήνας 5 μοιρών παρέχει υψηλότερο λόγο πίεσης στεγανοποίησης αλλά απαιτεί μεγαλύτερη ροπή κλεισίματος. μια γωνία σφήνας 15 μοιρών είναι ευκολότερη στη λειτουργία, αλλά έχει σχετικά χαμηλότερη αναλογία πίεσης στεγανοποίησης. Σύμφωνα με τεχνικά έγγραφα από την Tianjin Kaiweis Valve Manufacturing Co., Ltd., η σειρά σχεδίασης γωνίας σφήνας των προϊόντων της εταιρείας ελέγχεται αυστηρά μεταξύ 8 και 12 μοιρών για να εξισορροπηθεί η απόδοση στεγανοποίησης και η λειτουργική απόδοση.
2. Αντιστοίχιση υλικού
- Σκληρή σφράγιση (μέταλλο-σε-μέταλλο): επικάλυψη βολφραμίου χρωμίου κοβαλτίου με τραχύτητα επιφάνειας ακριβείας λείανσης Μικρότερη ή ίση με Ra0,4 micron. Η μελέτη περίπτωσης της Olam Valve Technology Co., Ltd. δείχνει ότι το Stellite HRC Μεγαλύτερο ή ίσο με 45 σκληρότητα, 300% αντοχή στην τριβή και κατάλληλο για συνθήκες υψηλής θερμοκρασίας και πίεσης (Μικρότερο ή ίσο με 550 μοίρες).
- Μαλακό σφράγισμα (μεταλλικό μη-μεταλλικό): Τα σύνθετα παρεμβύσματα PTFE/γραφίτη γεμίζουν με μικροπόρους με ελαστική παραμόρφωση. Η πλεκτή συσκευασία από PTFE έχει ρυθμό συμπίεσης 15%-25%, ρυθμός ανάκαμψης μεγαλύτερος ή ίσος με μεγαλύτερο ή ίσο με 85%, εφαρμοστέο εύρος θερμοκρασίας Μικρότερο ή ίσο με 200 μοίρες. Τα παρεμβύσματα γραφίτη έχουν θερμική αγωγιμότητα 80 W/ (m·K), ισχυρή ικανότητα αντιστάθμισης θερμικής διαστολής και είναι κατάλληλα για συνθήκες χαμηλής θερμοκρασίας ή κύκλου.
Δομή του οδηγού
Για να διασφαλιστεί η ακριβής ακριβής κατεύθυνση σφήνωσης, η ράγα οδήγησης δίσκου περιορίζει την οριζόντια παραμόρφωση του δίσκου της πύλης και το αντιστρέψιμο στέλεχος εμποδίζει την περιστροφή του στελέχους να προκαλέσει κακή ευθυγράμμιση της επιφάνειας στεγανοποίησης. Για παράδειγμα, ένας συγκεκριμένος τύπος βαλβίδας πύλης σφήνας έχει σχεδιασμό διπλής αυλάκωσης οδηγού που διατηρεί την οριζόντια παραμόρφωση του δίσκου πύλης στα ± 0,05 mm, μειώνοντας σημαντικά τον κίνδυνο διαρροής.
Επίδραση της πίεσης των μέσων στην Απόδοση Σφράγισης
Μηχανισμός Θετικής Σφράγισης
Η διηλεκτρική πίεση δρα στην άνω επιφάνεια της πύλης και η πύλη μετατρέπεται σε μια κατακόρυφη δύναμη στεγανοποίησης μέσω μιας σφηνοειδούς δομής. Πειραματικά δεδομένα υποδεικνύουν ότι μια μέση πίεση 10 MPa μπορεί να παράγει μια πρόσθετη πίεση στεγανοποίησης περίπου 3-5 MPa, με αποτέλεσμα ένα "αυτοενισχυόμενο" αποτέλεσμα σφράγισης. Μέσα από την τεχνική συζήτηση, καθιερώνεται ένα μοντέλο μετατροπής πίεσης, το οποίο καταδεικνύει ότι υπό θετικές συνθήκες στεγανοποίησης, η πίεση στεγανοποίησης σχετίζεται γραμμικά και θετικά με τη μέση πίεση. Περιορισμοί αντίστροφης σφράγισης
Η αναλογία πίεσης του στεγανοποιητικού εισόδου εξαρτάται από τη δύναμη της σφήνας και όταν η διηλεκτρική πίεση αναστρέφεται, είναι εύκολο να προκληθεί διαρροή. Τα δεδομένα δοκιμών της Fujian Detsen Valve Co., Ltd. δείχνουν ότι ο ρυθμός διαρροής της πύλης σφήνας μεταλλικής στεγανοποίησης μπορεί να φτάσει τα 0,1 mm3/s σε ανεστραμμένη κατάσταση, σημαντικά υψηλότερη από τα 0,01 mm3/s σε ανεστραμμένη κατάσταση.
Πίεση-Ισορροπημένος σχεδιασμός
Δομή άκρου διπλής στεγανοποίησης: ο ρυθμός διαρροής μειώνεται σε λιγότερο από 0,01 mm3/s μέσω της αυτόματης-εξισορρόπησης της πίεσης των μέσων. Για παράδειγμα, ένας συγκεκριμένος τύπος διπλής-βαλβίδας σφηνωτής όψης έχει 90% μείωση της αντίστροφης διαρροής στα 10 MPa σε σύγκριση με μια μονή-σφραγισμένη ακραία κατασκευή.
Βοηθητικό στεγανοποιητικό ελατήριο δίσκου: Το συγκρότημα δισκοειδών ελατηρίου παρέχει σταθερή προφόρτιση (συνήθως 5-10 N/mm2) για να αντισταθμίσει τις διακυμάνσεις της πίεσης. Ορισμένες βαλβίδες στεγανοποίησης με ελατήριο διατηρούν σταθερό ρυθμό διαρροής μικρότερο ή ίσο με 0,005 mm3/s στα ± 2 MPa.
ΕΙΣΑΓΩΓΗ Διαφορές σε επιφάνειες στεγανοποίησης Αρχή διαφορετικών υλικών
Μεταλλική Σκληρή Σφραγίδα
Η επίστρωση κοβαλτίου Stellite σφραγίζεται με μηχανική παραμόρφωση και σύμπλεξη με μικρο-κυρτές επιφάνειες. Το εφαρμοστέο εύρος θερμοκρασίας του είναι μικρότερο ή ίσο με 550 βαθμούς. Η αντοχή στην τριβή είναι μεγαλύτερη από ή ίση με 45 σκληρότητα, αντοχή στη διάβρωση, κατάλληλη για ατμό, λάδι υψηλής θερμοκρασίας καιάλλα μέσα.
Μη-μη μεταλλική μαλακή σφράγιση
- Συσκευασία από PTFE: Αναλογία συμπίεσης 15%-25%, ρυθμός ανάκαμψης μεγαλύτερος ή ίσος με 85%, κατάλληλο για ουδέτερα μέσα όπως νερό και αέρας (Μικρότερο ή ίσο με 200 μοίρες).
- Φλάντζα γραφίτη: Θερμική αγωγιμότητα 80 W/(m. K), υψηλή αντιστάθμιση θερμικής διαστολής, κατάλληλη για αγωγούς κρυογονικού υγρού αζώτου (-196 μοίρες) ή θερμού πετρελαίου.
Σύνθετη δομή στεγανοποίησης
Υιοθετήστε 304L + PTFE διπλή-φλάντζα στρώσης: το μεταλλικό στρώμα παρέχει στήριξη, το μη{3}}μεταλλικό στρώμα εξασφαλίζει σφράγιση. Κατάλληλο για συνδυασμό διαβρωτικών μέσων και συνθηκών υψηλής θερμοκρασίας. Γραφίτης-Σπειροειδής περιέλιξη από ανοξείδωτο χάλυβα: Ρυθμός διαρροής Μικρότερος ή ίσος με 1×10−4Pa·m3/s (δοκιμή ηλίου) για πιο απαιτητικές εφαρμογές όπως αγωγούς υδρογόνου εξαιρετικά{11}}υψηλής πίεσης. Η μελέτη περίπτωσης της Changzhou Karls Fluid Control Equipment Co., Ltd. δείχνει ότι η σύνθετη φλάντζα της διατηρεί μηδενική διαρροή σε πίεση 15 MPa.
Σενάρια Εφαρμογής και Συστάσεις Επιλογής
Εφαρμογές υψηλής-πίεσης
Το χρώμιο βολφραμίου και τα κράματα κοβαλτίου προτιμώνται για την κάλυψη σκληρών σφραγίδων με πίεση σχεδιασμού έως και 16 MPa. Για παράδειγμα, ο κύριος αγωγός τροφοδοσίας νερού ενός πυρηνικού σταθμού, ο οποίος χρησιμοποιεί μια βαλβίδα πύλης σφήνας 16 MPa-δεν έχει διαρροές- εδώ και 10 χρόνια.
CryoApplications
Οι μαλακές σφραγίδες PTFE είναι κατάλληλες για αγωγούς υγρού αζώτου που λειτουργούν στους -196 βαθμούς. Ο γραμμικός συντελεστής διαστολής του (περίπου 10−4/βαθμός) αντισταθμίζει τα κενά στεγανοποίησης. Ένα έργο κρυογονικής δεξαμενής αποθήκευσης χρησιμοποιεί βαλβίδες στεγανοποίησης PTFE για τη διατήρηση της αξιοπιστίας σφράγισης κατά την κυκλοφορία από -196 βαθμούς σε θερμοκρασία δωματίου. Διαβρωτικά μέσα
Το σώμα βαλβίδας από ανοξείδωτο χάλυβα 316L και η επιφάνεια στεγανοποίησης Hastelloy C-276 είναι ανθεκτική στη διάβρωση ιόντων χλωρίου (συγκέντρωση Μικρότερη ή ίση με 200 ppm). Σύμφωνα με το Εγχειρίδιο Επιλογής Μοντέλου για Εξοπλισμό Θερμοηλεκτρικών Σταθμών, αυτός ο συνδυασμός έχει ωφέλιμη ζωή άνω των 10 ετών σε συστήματα αφαλάτωσης θαλασσινού νερού.
Σύναψη:
Η αρχή στεγανοποίησης της πύλης σφήνας επιτυγχάνεται με τη μηχανική αντιστοίχιση υλικού σφήνωσης και τον σχεδιασμό εξισορρόπησης πίεσης. Οι διαφορές απόδοσης προέρχονται από την απόδοση των υλικών και τη δομική βελτιστοποίηση. Κατά την επιλογή της βαλβίδας πύλης σφήνας, θα πρέπει να λαμβάνονται υπόψη η πίεση εργασίας, η θερμοκρασία και τα διηλεκτρικά χαρακτηριστικά για να μεγιστοποιηθεί η αξιοπιστία της στεγανοποίησης και η διάρκεια ζωής.