Prinzip der Ventildichtung

Es gibt viele Arten von Ventilen, ihre Grundfunktion ist jedoch dieselbe: Sie dient dazu, den Medienfluss zu verbinden oder zu unterbrechen. Daher kommt dem Dichtungsproblem von Ventilen eine große Bedeutung zu.

Um sicherzustellen, dass das Ventil den Mediumfluss gut unterbrechen und Leckagen verhindern kann, muss sichergestellt werden, dass die Dichtung des Ventils intakt ist. Es gibt viele Gründe für Ventillecks, darunter eine unangemessene Konstruktion, fehlerhafte Dichtungskontaktflächen, lockere Befestigungsteile, lockerer Sitz zwischen Ventilkörper und Ventildeckel usw. All diese Probleme können zu einer unzureichenden Ventilabdichtung führen. Nun ja, es entsteht ein Leckageproblem. Daher,Ventildichtungstechnikist eine wichtige Technologie im Zusammenhang mit der Leistung und Qualität von Ventilen und erfordert systematische und gründliche Forschung.

Seit der Erfindung von Ventilen hat sich auch deren Dichtungstechnik stark weiterentwickelt. Bisher spiegelt sich die Ventildichtungstechnologie hauptsächlich in zwei Hauptaspekten wider, nämlich der statischen Abdichtung und der dynamischen Abdichtung.

Unter der sogenannten statischen Dichtung versteht man meist die Abdichtung zwischen zwei statischen Flächen. Bei der Dichtungsmethode der statischen Dichtung werden hauptsächlich Dichtungen verwendet.

Die sogenannte dynamische Dichtung bezieht sich hauptsächlich aufdie Abdichtung des Ventilschafts, wodurch verhindert wird, dass das Medium im Ventil bei der Bewegung des Ventilschafts austritt. Die Hauptdichtungsmethode der dynamischen Dichtung ist die Verwendung einer Stopfbuchse.

1. Statische Dichtung

Unter statischer Abdichtung versteht man die Bildung einer Dichtung zwischen zwei stationären Abschnitten, wobei bei der Dichtungsmethode hauptsächlich Dichtungen zum Einsatz kommen. Es gibt viele Arten von Unterlegscheiben. Zu den am häufigsten verwendeten Unterlegscheiben gehören flache Unterlegscheiben, O-förmige Unterlegscheiben, gewickelte Unterlegscheiben, speziell geformte Unterlegscheiben, Wellenscheiben und gewundene Unterlegscheiben. Jeder Typ kann je nach den verschiedenen verwendeten Materialien weiter unterteilt werden.
①Flache Unterlegscheibe. Flache Unterlegscheiben sind flache Unterlegscheiben, die flach zwischen zwei stationären Abschnitten platziert werden. Im Allgemeinen können sie entsprechend den verwendeten Materialien in Kunststoff-Unterlegscheiben, Gummi-Unterlegscheiben, Metall-Unterlegscheiben und Verbund-Unterlegscheiben unterteilt werden. Jedes Material hat seine eigene Anwendung. Reichweite.
②O-Ring. Unter O-Ring versteht man eine Dichtung mit O-förmigem Querschnitt. Aufgrund seines O-förmigen Querschnitts hat es eine gewisse selbstspannende Wirkung, sodass die Dichtwirkung besser ist als die einer Flachdichtung.
③Inklusive Unterlegscheiben. Unter einer umwickelten Dichtung versteht man eine Dichtung, die ein bestimmtes Material auf ein anderes Material aufwickelt. Eine solche Dichtung weist im Allgemeinen eine gute Elastizität auf und kann die Dichtwirkung verstärken. ④Speziell geformte Unterlegscheiben. Unter Unterlegscheiben mit spezieller Form versteht man Dichtungen mit unregelmäßigen Formen, darunter ovale Unterlegscheiben, Diamantunterlegscheiben, Zahnradunterlegscheiben, Schwalbenschwanzunterlegscheiben usw. Diese Unterlegscheiben haben im Allgemeinen eine selbstspannende Wirkung und werden hauptsächlich in Hoch- und Mitteldruckventilen verwendet .
⑤Wellenscheibe. Wellendichtungen sind Dichtungen, die lediglich eine Wellenform aufweisen. Diese Dichtungen bestehen normalerweise aus einer Kombination von Metallmaterialien und nichtmetallischen Materialien. Sie zeichnen sich im Allgemeinen durch eine geringe Presskraft und eine gute Dichtwirkung aus.
⑥ Wickeln Sie die Unterlegscheibe ein. Unter gewickelten Dichtungen versteht man Dichtungen, die durch enges Zusammenwickeln dünner Metallstreifen und Nichtmetallstreifen entstehen. Dieser Dichtungstyp weist gute Elastizitäts- und Dichteigenschaften auf. Die Materialien zur Herstellung von Dichtungen umfassen hauptsächlich drei Kategorien, nämlich metallische Werkstoffe, nichtmetallische Werkstoffe und Verbundwerkstoffe. Im Allgemeinen weisen Metallwerkstoffe eine hohe Festigkeit und starke Temperaturbeständigkeit auf. Zu den häufig verwendeten Metallmaterialien gehören Kupfer, Aluminium, Stahl usw. Es gibt viele Arten nichtmetallischer Materialien, darunter Kunststoffprodukte, Gummiprodukte, Asbestprodukte, Hanfprodukte usw. Diese nichtmetallischen Materialien werden häufig verwendet und können ausgewählt werden nach spezifischen Bedürfnissen. Es gibt auch viele Arten von Verbundmaterialien, darunter Laminate, Verbundplatten usw., die ebenfalls entsprechend den spezifischen Anforderungen ausgewählt werden. Im Allgemeinen werden meist Wellscheiben und Spiralscheiben verwendet.

2. Dynamische Dichtung

Unter dynamischer Dichtung versteht man eine Dichtung, die verhindert, dass der Mediumfluss im Ventil bei der Bewegung des Ventilschafts austritt. Hierbei handelt es sich um ein Dichtungsproblem bei Relativbewegungen. Die wichtigste Abdichtungsmethode ist die Stopfbuchse. Es gibt zwei Grundtypen von Stopfbuchsen: den Stopfbuchstyp und den Typ mit Überwurfmutter. Der Drüsentyp ist derzeit die am häufigsten verwendete Form. Im Allgemeinen kann die Drüse hinsichtlich ihrer Form in zwei Typen unterteilt werden: den kombinierten Typ und den integralen Typ. Obwohl jede Form unterschiedlich ist, enthalten sie grundsätzlich Schrauben zur Kompression. Der Überwurfmuttertyp wird im Allgemeinen für kleinere Ventile verwendet. Aufgrund der geringen Größe dieses Typs ist die Kompressionskraft begrenzt.
Da in der Stopfbuchse die Packung in direktem Kontakt mit der Ventilspindel steht, muss die Packung eine gute Abdichtung und einen kleinen Reibungskoeffizienten aufweisen, sich an den Druck und die Temperatur des Mediums anpassen und korrosionsbeständig sein. Zu den derzeit am häufigsten verwendeten Füllstoffen gehören O-Ringe aus Gummi, geflochtene Polytetrafluorethylen-Packungen, Asbest-Packungen und Formfüllstoffe aus Kunststoff. Jeder Füllstoff hat seine eigenen anwendbaren Bedingungen und Bereiche und sollte entsprechend den spezifischen Anforderungen ausgewählt werden. Die Abdichtung dient der Verhinderung von Leckagen, daher wird das Prinzip der Ventilabdichtung auch unter dem Gesichtspunkt der Verhinderung von Leckagen untersucht. Es gibt zwei Hauptfaktoren, die Leckagen verursachen. Der eine ist der wichtigste Faktor, der die Dichtungsleistung beeinflusst, nämlich der Spalt zwischen den Dichtungspaaren, und der andere ist der Druckunterschied zwischen beiden Seiten des Dichtungspaars. Das Prinzip der Ventildichtung wird außerdem unter vier Aspekten analysiert: Flüssigkeitsdichtung, Gasdichtung, Prinzip der Leckagekanaldichtung und Ventildichtungspaar.

Flüssigkeitsdichtheit

Die Dichteigenschaften von Flüssigkeiten werden durch die Viskosität und Oberflächenspannung der Flüssigkeit bestimmt. Wenn die Kapillare eines undichten Ventils mit Gas gefüllt ist, kann die Oberflächenspannung die Flüssigkeit abstoßen oder Flüssigkeit in die Kapillare eindringen lassen. Dadurch entsteht ein Tangentenwinkel. Wenn der Tangentenwinkel weniger als 90° beträgt, wird Flüssigkeit in die Kapillare injiziert und es kommt zu einer Leckage. Aufgrund der unterschiedlichen Eigenschaften der Medien kommt es zu Leckagen. Experimente mit unterschiedlichen Medien führen unter gleichen Bedingungen zu unterschiedlichen Ergebnissen. Sie können Wasser, Luft oder Kerosin usw. verwenden. Wenn der Tangentenwinkel größer als 90° ist, kommt es ebenfalls zu Undichtigkeiten. Denn es hängt mit dem Fett- oder Wachsfilm auf der Metalloberfläche zusammen. Sobald sich diese Oberflächenfilme auflösen, verändern sich die Eigenschaften der Metalloberfläche und die ursprünglich abgestoßene Flüssigkeit benetzt die Oberfläche und tritt aus. In Anbetracht der oben genannten Situation kann gemäß der Poisson-Formel der Zweck, Leckagen zu verhindern oder die Menge an Leckagen zu verringern, durch eine Verringerung des Kapillardurchmessers und eine Erhöhung der Viskosität des Mediums erreicht werden.

Gasdichtheit

Nach der Poissonschen Formel hängt die Dichtheit eines Gases von der Viskosität der Gasmoleküle und des Gases ab. Die Leckage ist umgekehrt proportional zur Länge des Kapillarrohrs und der Viskosität des Gases und direkt proportional zum Durchmesser des Kapillarrohrs und der Antriebskraft. Wenn der Durchmesser des Kapillarrohrs dem durchschnittlichen Freiheitsgrad der Gasmoleküle entspricht, strömen die Gasmoleküle mit freier thermischer Bewegung in das Kapillarrohr. Wenn wir den Ventildichtheitstest durchführen, muss das Medium daher Wasser sein, um die Dichtwirkung zu erzielen, und Luft, also Gas, kann die Dichtwirkung nicht erreichen.

Selbst wenn wir den Kapillardurchmesser unterhalb der Gasmoleküle durch plastische Verformung verringern, können wir den Gasfluss nicht stoppen. Der Grund liegt darin, dass Gase weiterhin durch die Metallwände diffundieren können. Daher müssen wir bei Gastests strenger vorgehen als bei Flüssigkeitstests.

Das Dichtungsprinzip des Leckagekanals

Die Ventildichtung besteht aus zwei Teilen: der Unebenheit, die sich auf der Wellenoberfläche ausbreitet, und der Rauheit der Welligkeit im Abstand zwischen den Wellenbergen. Wenn die meisten Metallmaterialien in unserem Land eine geringe elastische Dehnung aufweisen, müssen wir, wenn wir einen versiegelten Zustand erreichen wollen, höhere Anforderungen an die Kompressionskraft des Metallmaterials stellen, d. h. an die Kompressionskraft des Materials muss seine Elastizität überschreiten. Daher wird bei der Konstruktion des Ventils das Dichtungspaar mit einem gewissen Härteunterschied angepasst. Unter Druckeinwirkung entsteht ein gewisser Grad an plastischer Verformungsdichtwirkung.

Wenn die Dichtfläche aus metallischen Werkstoffen besteht, treten die unebenen vorstehenden Stellen auf der Oberfläche am frühesten in Erscheinung. Zu Beginn kann bereits eine geringe Belastung zur plastischen Verformung dieser unebenen vorstehenden Stellen führen. Bei Vergrößerung der Kontaktfläche wird aus der Oberflächenunebenheit eine plastisch-elastische Verformung. Zu diesem Zeitpunkt ist auf beiden Seiten der Aussparung eine Rauheit vorhanden. Wenn es erforderlich ist, eine Last aufzubringen, die zu einer starken plastischen Verformung des darunter liegenden Materials führen und die beiden Oberflächen in engen Kontakt bringen kann, können diese verbleibenden Pfade entlang der durchgehenden Linie und Umfangsrichtung eng zusammengelegt werden.

Ventildichtungspaar

Das Ventildichtpaar ist der Teil aus Ventilsitz und Schließkörper, der bei Kontakt miteinander schließt. Während des Einsatzes wird die metallische Dichtfläche leicht durch mitgerissene Medien, Medienkorrosion, Verschleißpartikel, Kavitation und Erosion beschädigt. Etwa Verschleißpartikel. Wenn die Verschleißpartikel kleiner als die Oberflächenrauheit sind, wird die Oberflächengenauigkeit bei Verschleiß der Dichtfläche eher verbessert als verschlechtert. Im Gegenteil, die Oberflächengenauigkeit wird verschlechtert. Daher müssen bei der Auswahl der Verschleißpartikel Faktoren wie deren Materialien, Arbeitsbedingungen, Schmierfähigkeit und Korrosion an der Dichtfläche umfassend berücksichtigt werden.

Ebenso wie Verschleißpartikel müssen wir bei der Auswahl von Dichtungen verschiedene Faktoren umfassend berücksichtigen, die sich auf deren Leistung auswirken, um Leckagen zu verhindern. Daher ist es notwendig, Materialien zu wählen, die beständig gegen Korrosion, Kratzer und Erosion sind. Andernfalls führt das Fehlen jeglicher Anforderung zu einer erheblichen Beeinträchtigung der Dichtleistung.