閥（fá）門的密封原理

  閥門的種類繁多，但是基本的作用卻是一致（zhì）的，那就是連（lián）通或者截斷介質流。因（yīn）此，閥門的密封問題就顯得十分突出。

    要（yào）保證閥門能夠良好的截斷介質流，不發生泄漏，就要保證閥門的密（mì）封完好。而造（zào）成閥門泄漏的原因很多，包括結構設計上的不合（hé）理、密封接觸麵有缺陷、緊（jǐn）固零件（jiàn）發生（shēng）鬆動、閥（fá）體與閥蓋間的配合不緊密等等，所有這些問題都可能導致閥門密封不好，從而產生泄漏問題。所（suǒ）以，閥門密封技術是關係到閥（fá）門性能和質量的（de）一（yī）項重要技（jì）術，需要進行係統深入的研究（jiū）。

    閥門從產生到現在，其密（mì）封技術也（yě）經曆了很大的發展（zhǎn）。到目前為止，閥門密（mì）封技術主要體現在（zài）兩大方（fāng）麵，即靜密封和動密封。

所謂靜密封，通常是指兩個靜止麵之間的密封，靜密封的密封方（fāng）法主要是使用（yòng）墊圈。

所謂動密封，主要是指（zhǐ）閥杆的密封，即不讓閥（fá）內的（de）介質隨閥杆運動而發生泄（xiè）漏，動密封的密封方法主要是使用（yòng）填料函。

1. 靜密封

    靜密封是指在兩個靜止的截麵之間（jiān）形成密封，其密封方法主要是使用墊圈。墊圈的種類很多，經常使用的墊圈包括平墊圈、O形圈、包墊圈、異形墊圈、波形墊圈和纏繞墊圈等幾大類，每種類型（xíng）下麵（miàn）又可以根據使用材料的（de）不同而進一（yī）步進行劃分。

    ①平墊圈。平墊（diàn）圈就是平整的貼於兩個（gè）靜止截麵之（zhī）間的墊圈，一般根（gēn）據使用的材料可以劃分為塑料平墊圈、橡膠平墊圈、金屬平墊圈和複合材料平墊（diàn）圈，每種材料的平墊圈都有其適用的範圍。

    ②O形圈。O型圈是指斷麵形狀呈O型的墊圈，由於其斷麵形（xíng）狀是O型，有一定的自緊作用（yòng），所以（yǐ）密封效果比平墊圈好。

    ③包墊圈。包墊圈是指將某種材料包裹在另一種材（cái）料上的墊圈，這樣的墊圈一般（bān）具有良好的彈性，可以增強密封效果。

    ④異型墊圈。異型墊圈是指那些形狀不規則的墊圈，包括橢圓形墊圈、菱形墊圈、齒輪型墊圈、燕（yàn）尾（wěi）型墊（diàn）圈等，這些墊圈一般有自緊作用，大多在高中（zhōng）壓閥門中使用。

    ⑤波形墊圈。波形（xíng）墊圈是隻具（jù）有波浪形狀的墊圈，這類墊圈（quān）通常是（shì）將金屬材料和非金屬材料組合起來構成，一般具（jù）有壓緊力小，密（mì）封效果好的（de）特點。

    ⑥纏繞（rào）墊（diàn）圈。纏繞墊圈是指把很薄的金屬（shǔ）帶和非金屬帶緊貼在（zài）一起、纏繞形成的墊圈，這類墊圈具有良好的彈性和密封性。

    墊圈的製作材料（liào）主要包括三大類，即金屬材料、非金屬材料和（hé）複（fù）合材料。一般來說，金屬材料的強度高，耐溫性能強，常用的（de）金屬材料有銅、鋁、鋼等。非金屬材料的種類很多，包括塑料製品、橡膠製品、石棉製品（pǐn）、麻製品等，這些非金屬材料的使用廣泛，根據具體的需要來選用。複合材料的種類也很多，包括層合板（bǎn）、複合板等，也是根據具體需要選用，一（yī）般在波形墊圈（quān）和纏繞墊（diàn）圈等上麵（miàn）使用的比較（jiào）多。

2. 動密封

    動密封是指不讓閥內的介質流隨閥杆運動而泄漏的（de）密封，這是一個相對運動過程中的密封問題，其密封方法（fǎ）主要是采用填料函。填料函的基本形（xíng）式（shì）有兩種，即壓蓋式和壓緊螺母式。壓蓋式是目前使用得最多的（de）形式，一般從壓蓋的（de）形式而言，可以分為（wéi）組合式和整體式兩種，每種形式雖有區別，但是（shì）基（jī）本上都包含有壓緊用（yòng）的螺栓。壓緊螺（luó）母式一般用於較小的閥門，由於這種形式的尺寸較小（xiǎo），所以壓緊力是受到限製的。

    在填料函內，由於填料是直接與閥杆接觸的，所（suǒ）有要求填料的密封性好、摩擦係數小、能夠適應（yīng）介（jiè）質的壓力和溫（wēn）度、並且耐腐蝕。目前比較常用（yòng）的填料包（bāo）括橡膠O型圈、聚四（sì）氟乙（yǐ）烯編織盤根、石棉盤根（gēn）和塑料成型填料等，每種填料都有其適應的條件和範圍，根據具體（tǐ）的需要來選取。

    密封就（jiù）是防（fáng）止泄漏，那麽閥門（mén）密封性原理也是從防止泄漏研究的。造成泄漏的因素主要有兩個，一個是（shì）影響密封性能的最主要的因素，即密封副之間存在著間隙（xì），另一個則是密封副的兩側之間（jiān）存在著壓差。閥（fá）門（mén）密封性原理也是從液體的密（mì）封（fēng）性、氣體（tǐ）的密封性、泄漏通道的密封原理和閥門密（mì）封副等四個方麵來分析的。

液體的密封性

    液體的密封性是通過液體的粘度和表麵張力來進行。當閥門泄漏的毛細管充滿氣體的時候，表麵張力可能對液（yè）體進行排斥，或者將液體引進毛（máo）細管內。這樣就形成了（le）相切角。當相切角小（xiǎo）於90°的時（shí）候，液體就會被（bèi）注入毛（máo）細管（guǎn）內，這樣就會發生泄漏。發生泄漏的原因在於介質的不同性質（zhì）。用不同介質做試驗，在條件相同的情（qíng）況下，會得（dé）出不同的結（jié）果。

    可以用水，用空氣或用煤油等（děng）。而當相切角大於90°時，也會發生（shēng）泄漏。因為與金屬表麵上的油脂或蠟（là）質薄膜有關係。一旦這些表麵的薄膜被溶解掉，金屬表麵的特性就發生了變化，原來被排斥的液體，就會侵濕表麵，發生泄漏。針對上述情況，根據泊鬆公式，可以在減少毛細管直徑和介質粘（zhān）度較大的情況（kuàng）下，來（lái）實現防止泄漏或減少泄（xiè）漏量的目的。

氣體的密封性

    根據泊鬆（sōng）公式，氣體的密封性（xìng）與氣（qì）體分子和氣體的粘性有關。泄漏與毛細管的長（zhǎng）度（dù）和氣體的粘度成反比，與毛細管的直徑和驅動力成正比。當毛細管的（de）直徑和氣體分子的平均自由度相同時（shí），氣體分子就會以（yǐ）自由的熱運動流進毛細管。因此，當我（wǒ）們在做閥（fá）門密封（fēng）試驗的時候，介質一定（dìng）要用水才能起到密封的作用，用空氣即氣體就（jiù）不（bú）能（néng）起到密封（fēng）的作用。

    即（jí）使我們通過塑性變形方式，將毛細管直徑降到氣體分子以下，也仍然不能阻止氣體的流動。原因（yīn）在於氣體仍然可以（yǐ）通過金屬壁擴散。所以我們在做氣體試驗時，一定要比液體試驗更加的嚴格（gé）。

泄漏通（tōng）道的密封原理（lǐ）

    閥門密封由散布在（zài）波形麵上的（de）不平整度和波峰間（jiān）距離（lí）的波紋度構成粗糙度兩個部分組成。在我國大部分的金屬材料彈（dàn）性應變力都較低的情況下，如（rú）果要達到密封的狀態，就需要對金屬（shǔ）材料的壓縮力提更（gèng）高的要求，即材料的壓縮力要超過其彈性（xìng）。因此，在進行閥門設計時，密封副結合（hé）一定（dìng）的硬度差來匹配，在壓力的作用下，就會（huì）產生一定程度的塑性變形密封的效果。

    如果密封表麵都是金屬材料，那麽表麵不平整（zhěng）的凸（tū）出點就會最早的出現（xiàn），在最初隻需用較小的載荷就可以使這些不平整的凸出點產生塑性變形。當接觸麵增大時，表麵的不平整就會變成塑性-彈性變（biàn）形。這時處在凹處的兩（liǎng）麵粗（cū）糙度就會存在（zài）。需要施加能（néng）使底層材料產生（shēng）嚴重塑性變形的載荷（hé）時，並且使得兩表麵接觸緊密，沿著連續線和環向方向才能使這些尚存的通徑密合（hé）。

閥門（mén）密封副

    閥門密封副是閥座和關閉件在互相接觸（chù）時進行關閉的那一部分。金屬密封麵在使用過程中，容易受到夾入介質，介質腐蝕，磨損顆（kē）粒（lì），氣蝕和衝刷的損害的。比如磨損顆粒。如果磨損顆粒比表麵的（de）不（bú）平整度小，在（zài）密封麵磨合時，其表麵精度就會得到改善，而不會（huì）變壞（huài）。相反，則會使表麵精（jīng）度變（biàn）壞。因此在選擇磨損（sǔn）顆粒時，要綜合考慮（lǜ）其材料，工況，潤滑性和對密封麵的腐蝕（shí）情（qíng）況等因素。

    如同磨損（sǔn）顆粒一樣，我們在（zài）選擇密封件時，要綜合考慮影響（xiǎng）其（qí）性能的（de）各種因素，才能起到防泄漏的功能。因此，必（bì）須選擇那些抗腐（fǔ）蝕，抗擦（cā）傷和耐（nài）衝刷的材（cái）料。否則，缺少任何一項要求，就（jiù）會使其密封性能大大降低。