《阀门的密封原理》PPT课件.ppt

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1、阀门的密封原理阀门的密封原理n密封的功用是阻止渗漏n阀门关闭时,应达到规定的密封要求(或渗漏量要求)流量控制阀密封原理流量控制阀密封原理一。造成渗漏的因素一。造成渗漏的因素1.1.密封副间存在着间隙2.2.密封副两侧存在着压力差(或浓度差)3.3.第一条是影响密封性能的最主要因素4.4.密封的基本原理是通过不同的途径阻止物质渗漏毛细孔原理毛细孔原理1.1.密封副周边单位长度上的渗漏量与毛细孔直径的四次方、流体的密度、密封副两侧间的压差的乘积成正比，与密封面的宽度成反比。2.2.渗漏量的大小也与流体的性质有关。3.3.理论上的探索目前沿未达到可以实际应用的程度，仅部分地反映了实际情况。密封副两侧

2、压差大到一定程度，造密封副两侧压差大到一定程度，造成一定比压，引起阀座弹塑性变形，成一定比压，引起阀座弹塑性变形，填塞密封面微观不平度以阻止流体填塞密封面微观不平度以阻止流体从密封面通过。从密封面通过。当压差较小或阀座采用金属材料制当压差较小或阀座采用金属材料制成时，依靠压差不能达到完全密封，成时，依靠压差不能达到完全密封，必须另外加一密封外力，以增大压必须另外加一密封外力，以增大压紧比压。紧比压。压紧比压所引起的密封副变形，应压紧比压所引起的密封副变形，应在材料的弹性极限范围内，并有不在材料的弹性极限范围内，并有不大的残余变形。大的残余变形。渗漏量公式渗漏量公式n nV=K(P+Pk)D4/

3、bn nV是渗漏量n nK系数n nP阀前与阀后的压力差n nPk表面毛细管压头n nD毛细管直径n n通过介质的粘度n nb密封面宽度分析分析n n为了达到密封性，V必须等于零n n衡量密封副稳合度好坏的密封面间的残留空隙D在公式中以4次方出现，是一个决定性因素。采用橡胶和塑料等软密封材料时，就能够在力量不大的情况下产生表面变形，从而得到最小空隙。对于金属表面，要减小空隙，就要密封面精细加工，精度愈高，达到密封所需施加的力就愈小。阀门的密封阀门的密封1.1.借助流体压力、弹性元件作用力或预压缩产生密封力使密封副相互靠紧、接触、甚至嵌入，以减少或消除密封面之间的间隙而达到密封的接触型密封。2.

4、2.根据不同的使用场合，提出不同的密封要求3.3.腐蚀性、有毒、易爆的流体，要求有严密的密封。一般用途的或通径较大的，可适当降低密封要求。二。影响密封性能的因素二。影响密封性能的因素1.1.密封副的质量2.2.密封面上的比压3.3.流体的物理性质4.4.密封副的结构和尺寸5.5.材料及其处理状态1。密封副的质量对密封的影响。密封副的质量对密封的影响n n粗糙度对密封性的影响较大。n n当粗糙度高、比压小时，渗漏量增加。n n比压大时，粗糙度对渗漏量的影响显著减少，因为密封面上的微观锯齿关尖峰补压平了。n n软密封的粗糙度对密封的影响比金属对金属的刚性密封小的多。接上页接上页n n只有当密封副之

5、间的间隙小于流体分子直径时才能保证不渗漏。n n间隙是多少才能不漏？3nmn n经过精细研磨的金属表面，不平度也大于100nm，即比水分子直径要大30倍n n依靠降低密封表面粗糙度的方法提高密封性，事实上是难以做到n n密封副的质量影响阀门的使用寿命2。密封面上的比压。密封面上的比压n n比压作用于密封面单位面积上的压力。n n比压是由阀前与阀后的压力差及外加密封力所造成的。n n比压的大小直接影响阀门的密封性、可靠性及使用寿命。n n渗漏量与压力差的平方成正比，渗漏量的增长速度超过压力差的增长速度3.流体的物理性质流体的物理性质n n(1)粘度的影响n n(2)温度的影响n n(3)亲水性的

6、影响(1)粘度的影响粘度的影响n n其它条件相同时，流其它条件相同时，流体的粘度越大，其渗体的粘度越大，其渗透能力越小。透能力越小。n n气体的粘度比液体的气体的粘度比液体的粘度小几十倍，故其粘度小几十倍，故其渗透能力比液体强。渗透能力比液体强。但过饱和蒸汽容易保但过饱和蒸汽容易保证密封证密封n n1392713927要求的渗漏量如要求的渗漏量如右：表中数字是系数右：表中数字是系数级级别别水水介介质质气气介介质质相差相差C C0.030.033 3100100倍倍DD 0.10.13030300300倍倍（2）温度的影响）温度的影响n n流体的渗透能力取决于引起粘度改变的温度n n气体的粘度随

7、温度的升高而增大，它与绝对温度的平方根成正比n n液体的粘度则相么，随着温度的增加而急骤减小，它与绝对温度的三次方成反比n n温度引起零件尺寸的改变，低温和高温流体的密封是复杂的，尤其是低温阀（3）表面亲水性的影响）表面亲水性的影响n n表面亲水性对渗漏的影响是毛细孔特性引起的。n n表面有一层很薄的油膜时，破坏了接触面间的亲水性，并且堵塞了液体的通道，需要较大的压力差，才能使液体通过毛细孔。n n油脂密封，可以提高密封性能和使用寿命。4密封副的结构和尺寸密封副的结构和尺寸结构。密封副不是刚性的，在密封力的作用下，或温度变化，结构尺寸产生变化，密封性能降低。密封件具有一定的弹性变形，是改善密封

8、性能的一种积极措施。密封面宽度。宽度决定毛细孔的长度。长度增加，液体沿毛细孔运动路线成正比的增加，渗漏量成反比地减小。增中宽度有限度，因为接触面不会全部吻合而起作用，同时，宽度增加，要增加密封力。5材料及其处理状态材料及其处理状态n n为了造成相同的密封程度，使用较硬的材料（不锈钢）比使用较软的材料（黄铜）的必须比压值大。n n金属性能的差异，通常小于其它因素的影响。n n低压阀门，材料的影响不大。n n比压大于400公斤时，表面光洁度影响减小，而材料性能影响增加三。密封副必需比压三。密封副必需比压n n必需比压是为保证密封，密封面单位面积上所必需的最小压力。n n以闸阀为例，由于流体压力（进

9、出口压力差）或附加外力的作用，闸板与阀体密封面之间产生压紧力，密封面产生弹塑性变形，补偿表面微观不平度，使密封而上的间隙减小，以阻止液体的通过，大而达到密封的目的。必需比压的有关因素必需比压的有关因素1.1.加工质量2.2.尺寸3.3.工作压力4.4.温度5.5.必需比压还没有一个统一的计算标准，设计中采用经验公式必需比压的计算公式（一）必需比压的计算公式（一）n nq=m(a+cp)/b/10，单位MPan nm与液体性质有关的系数，常温液体m=1；常温汽油、煤油和空气、蒸汽等气体以及高于100度的液体m=1.4；氢、氮及其它密封要求高的介质m=1.8；n nb密封面垂直于液体流动方向上的投

10、影宽度，单位mmn np液体的工作压力，单位MPa接上页接上页密封面材料密封面材料A AC C钢、硬质合金钢、硬质合金3.53.51 1铝、铝合金、硬聚氯乙烯、聚四氟乙铝、铝合金、硬聚氯乙烯、聚四氟乙烯烯1.81.80.90.9青铜、黄铜、铸铁青铜、黄铜、铸铁3.03.01 1中硬橡胶中硬橡胶0.40.40.60.6软橡胶软橡胶0.30.30.40.4 注意注意1.1.上式适用于表面粗糙度0.4-0.2、必需比压小于80MPa的计算2.2.粗糙度小于0.2时的刚性密封面，必须比压可减小25%3.3.密封面采用两种不同材料时，按硬度较低的材料计算例例1n nZ45T-10 DN1000的密封面宽

11、度20mm，工作压力按公称压力计算，10公斤，即1MPa，密封面材质是铸黄铜，介质是温度小于100度的水n n公式中，m=1，a=3，c=1，p=1，b=20n nq=m(a+cp)/b/10=1X(3+1X1)/20/10=2.82例例2n n水封闸阀DN1200，阀体密封面是不锈钢，板密封圈是氟橡胶，胶圈宽度25mm，工作压力2公斤，计算必需比压。n n气体，m=1.4；中硬橡胶，a=0.4，c=0.6；p=0.2MPa,b=25mmn nq=m(a+cp)/b/10=1.4(0.4+0.6X0.2)/25/10n n计算上式，得q=0.46MPa公式二公式二n n根据工作压力计算必需比压

12、的经验公式，适用于软质材料，如塑料、橡胶等中低压阀门n nq=1.2Pn n如水封闸阀，如果按上式计算，工作压力p=0.2MPa,计算可得q=1.2X0.2=0.24MPan n公式一与公式二，计算结果不同，因为公式二没有考虑密封面的宽度、液体性质、压力、温度等因素。四、许用比压及选择四、许用比压及选择n n密封面单位面积上允许承受的最大压力称为许用比压。n n阀门要密封，密封副接触面上应有足够的比压，但不得超过密封副材料的许用比压。n n许用比压与使用次数有关，启闭不频繁的，可以比压值大于许用比压，这样可以结构紧凑。此时，宽度可以小一点。常用材料的许用比压常用材料的许用比压MPa材料材料密封

13、面无滑动密封面无滑动密封面间有滑动密封面间有滑动黄铜黄铜80802020奥氏体不锈钢奥氏体不锈钢1501504040马氏体不锈钢马氏体不锈钢2502504545氮化钢氮化钢3003008080堆焊合金堆焊合金2502508080铸铁铸铁30302020碳钢碳钢1001003030中硬橡胶中硬橡胶5 54 4F-4F-420201515尼龙尼龙40403030阀门设计思路拓展阀门设计思路拓展1.1.上面讲了：密封必须阻止流体通过密封面间的间隙。消除间隙，要有必须比压。2.2.提供必须比压的方法：一是介质的压力，二是外力。3.3.密封间的相对移动，以闸阀为例，就是闸板的开启与闭合动作的实现，且动作灵活。4.4.阀门要连在管路上，所以必须有正确的连接方法，满足标准的规定。接上页接上页阀门设计与制造的原则：1。密封可靠2。起闭灵活3。连接正确4。外观飘亮