Визначення сердечника та принцип ущільнення
Клиновий затвор ущільнюється механічним клином між клиновим диском і ущільненням сідла клапана. Це типова одностороння структура примусового ущільнення. Основний принцип конструкції полягає у використанні геометричних характеристик клинового диска (таких як кут клина, конусність тощо) для збільшення допоміжного ущільнювального навантаження, щоб досягти надійного ущільнення в умовах високого та низького тиску. Порівняно з паралельною подвійною дисковою структурою, клинові ворота можна ущільнити за допомогою одно-стороннього заклинюючого зусилля з компактною структурою та контрольованим робочим моментом.
Механізм установки клинового сидіння
Принцип механічного заклинювання
Основний принцип конструкції клинових воріт полягає в геометрії кута клина (зазвичай 5 градусів -15 градусів). Коли диск затвора закритий, кут клина створює вертикальну складову сили вниз, змушуючи диск затвора тісно контактувати з ущільненням сідла клапана. Чим менший кут клина, тим сильніша сила клина, але вона повинна бути збалансована робочим крутним моментом. Наприклад, кут клина 5 градусів забезпечує вищий коефіцієнт тиску ущільнення, але вимагає більшого моменту закриття; кут клина 15 градусів легше працювати, але має відносно нижчий коефіцієнт тиску ущільнення. Відповідно до технічної документації Tianjin Kaiweis Valve Manufacturing Co., Ltd., діапазон дизайну кута клина продукції компанії суворо контролюється між 8 і -12 градусами, щоб збалансувати ефективність ущільнення та ефективність роботи.
2. Відповідність матеріалу
- Жорстке ущільнення (метал-до-металу): накладка вольфраму, хрому, кобальту з шорсткістю поверхні прецизійного шліфування Менше або дорівнює Ra0,4 мкм. Дослідження компанії Olam Valve Technology Co., Ltd. показує, що твердість Stellite HRC більше або дорівнює 45, має 300% стійкість до стирання та підходить для умов високої температури та тиску (менше або дорівнює 550 градусам).
- М’яке ущільнення (від металу до не-металу): композитні прокладки з PTFE/графіту заповнюються мікропорами шляхом пружної деформації. PTFE плетене ущільнення має ступінь стиснення 15%-25%, швидкість відскоку Більше або дорівнює Більше або дорівнює 85%, відповідний діапазон температур Менше або дорівнює 200 градусам. Графітові прокладки мають теплопровідність 80 Вт/(м·К), сильну здатність компенсувати теплове розширення та підходять для низьких температур або циклічних умов.
Структура посібника
Щоб забезпечити точний і точний напрямок заклинювання, напрямна диска обмежує горизонтальне відхилення диска воріт, а анти{0}}стрижень перешкоджає повороту штока, що спричиняє зміщення ущільнювальної поверхні. Наприклад, певний тип клинової засувки має конструкцію подвійної направляючої канавки, яка зберігає горизонтальне відхилення засувки до ± 0,05 мм, що значно знижує ризик витоку.
Вплив тиску середовища на ефективність ущільнення
Механізм позитивного ущільнення
Діелектричний тиск діє на верхню поверхню затвора, і затвор перетворюється на вертикальну силу ущільнення через клинову структуру. Експериментальні дані показують, що середній тиск 10 МПа може створити додатковий тиск ущільнення приблизно 3-5 МПа, що призводить до ефекту «самозміцнення» ущільнення. За допомогою технічного обговорення встановлено модель перетворення тиску, яка демонструє, що за позитивних умов ущільнення тиск ущільнення лінійно та позитивно пов’язаний із тиском середовища. Обмеження зворотного ущільнення
Коефіцієнт тиску вхідного ущільнення залежить від сили клина, і коли тиск діелектрика інвертується, легко спричинити витік. Дані випробувань Fujian Detsen Valve Co., Ltd показують, що швидкість витоку металевого ущільнення клинового затвора може досягати 0,1 мм3/с у перевернутому стані, що значно вище, ніж 0,01 мм3/с у перевернутому стані.
Конструкція-збалансованого тиску
Конструкція торця з подвійним ущільненням: швидкість витоку зменшена до менш ніж 0,01 мм3/с завдяки само-балансуванню тиску середовища. Наприклад, певний тип подвійного-ущільненого лицьового клинового засувки має 90% зниження зворотного витоку при 10 МПа порівняно з одинарною-ущільненою кінцевою структурою.
Додаткове ущільнення тарілчастої пружини: дискова пружина в зборі забезпечує постійне попереднє натяг (зазвичай 5-10 Н/мм2) для компенсації коливань тиску. Деякі клапани з пружинним ущільненням підтримують стабільну швидкість витоку менше або дорівнює 0,005 мм3/с при ± 2 МПа.
ВСТУП Відмінності у принципі ущільнення поверхонь різних матеріалів
Металева тверда пломба
Кобальтове покриття Stellite ущільнено шляхом механічної деформації та з’єднання з мікро-опуклими поверхнями. Діапазон застосовних температур менше або дорівнює 550 градусам. Стійкість до стирання більше або дорівнює твердості 45, стійкість до корозії, підходить для пари, високотемпературної олії таінші засоби масової інформації.
Не-металеве м’яке ущільнення
- PTFE плетене ущільнення: коефіцієнт стиснення 15%-25%, швидкість відскоку більше або дорівнює 85%, підходить для нейтральних середовищ, таких як вода та повітря (менше або дорівнює 200 градусам).
- Графітова прокладка: Теплопровідність 80 Вт/(м·К), висока компенсація теплового розширення, підходить для кріогенного рідкого азоту (-196 градусів) або трубопроводів гарячої нафти.
Композитна ущільнювальна структура
Використовуйте двошарову прокладку 304L + PTFE: металевий шар забезпечує підтримку, не-металевий шар забезпечує герметичність. Підходить для поєднання корозійних середовищ і високих температур. Спіральна прокладка з графітової-нержавіючої сталі: Швидкість витоку менше або дорівнює 1×10−4Па·м3/с (гелієвий тест) для більш вимогливих застосувань, таких як трубопроводи водню над-високого тиску. Дослідження компанії Changzhou Karls Fluid Control Equipment Co., Ltd. показує, що її композитна прокладка забезпечує нульовий витік за тиску 15 МПа.
Сценарії застосування та рекомендації щодо вибору
Застосування під високим{0}}тиском
Для покриття твердих ущільнень з розрахунковим тиском до 16 МПа краще використовувати сплави вольфраму, хрому та кобальту. Наприклад, головний трубопровід живильної води атомної електростанції, який використовує клинову засувку з номінальним тиском 16 МПа-, не протікає-протягом 10 років.
CryoApplications
М'які ущільнювачі PTFE підходять для трубопроводів рідкого азоту, що працюють при температурі -196 градусів. Коефіцієнт лінійного розширення (приблизно 10-4/градус) компенсує герметичні зазори. У проекті кріогенного резервуара для зберігання використовуються ущільнювальні клапани з PTFE для підтримки надійності ущільнення під час циркуляції від -196 градусів до кімнатної температури. Корозійні середовища
Корпус клапана з нержавіючої сталі 316L і ущільнювальна поверхня Hastelloy C-276 стійкі до корозії іонами хлору (концентрація менше або дорівнює 200 ppm). Відповідно до Посібника з вибору моделі обладнання для теплових електростанцій, термін служби цієї комбінації в системах опріснення морської води становить понад 10 років.
висновок:
Принцип ущільнення клинових воріт досягається шляхом механічного підбору матеріалу клинів і конструкції балансування тиску. Відмінності в продуктивності походять від якості матеріалу та оптимізації конструкції. При виборі клинової засувки слід враховувати робочий тиск, температуру та діелектричні характеристики, щоб максимізувати надійність ущільнення та термін служби.