Ventildichtprinzip

Es gibt viele Arten von Ventilen, aber ihre Grundfunktion ist immer dieselbe: Sie dienen dazu, den Medienfluss zu verbinden oder zu unterbrechen. Daher ist das Dichtungsproblem bei Ventilen sehr wichtig.

Um sicherzustellen, dass das Ventil den Medienfluss gut absperren und Leckagen verhindern kann, muss sichergestellt werden, dass die Dichtung des Ventils intakt ist. Es gibt viele Gründe für Ventilleckagen, darunter unangemessene Konstruktion, defekte Dichtungskontaktflächen, lose Befestigungsteile, lockerer Sitz zwischen Ventilkörper und Ventildeckel usw. All diese Probleme können zu einer unzureichenden Ventilabdichtung führen. Nun, wodurch ein Leckageproblem entsteht. DaherVentildichtungstechnologieist 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 Dichtungstechnologie stark weiterentwickelt. Bisher spiegelt sich die Ventildichtungstechnologie hauptsächlich in zwei Hauptaspekten wider: der statischen und der dynamischen Dichtung.

Die sogenannte statische Dichtung bezieht sich üblicherweise auf die Dichtung zwischen zwei statischen Oberflächen. Bei der Dichtungsmethode der statischen Dichtung werden hauptsächlich Dichtungen verwendet.

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

1. Statische Dichtung

Statische Abdichtung bezeichnet die Bildung einer Dichtung zwischen zwei stationären Abschnitten. Bei der Abdichtung kommen hauptsächlich Dichtungen zum Einsatz. Es gibt viele Arten von Unterlegscheiben. Zu den häufig verwendeten Unterlegscheiben gehören Flachscheiben, O-förmige Unterlegscheiben, gewickelte Unterlegscheiben, speziell geformte Unterlegscheiben, Wellenscheiben und gewickelte Unterlegscheiben. Jeder Typ kann je nach den verwendeten Materialien weiter unterteilt werden.
①UnterlegscheibeUnterlegscheiben sind Unterlegscheiben, die flach zwischen zwei feststehenden Teilen platziert werden. Je nach verwendetem Material unterscheidet man zwischen Kunststoff-, Gummi-, Metall- und Verbundunterlegscheiben. Jedes Material hat seinen eigenen Anwendungsbereich.
②O-Ring. Ein O-Ring ist eine Dichtung mit O-förmigem Querschnitt. Da sein Querschnitt O-förmig ist, hat er einen gewissen Selbstspanneffekt, sodass die Dichtwirkung besser ist als bei einer Flachdichtung.
③ Unterlegscheiben einschließen. Eine gewickelte Dichtung ist eine Dichtung, bei der ein bestimmtes Material auf ein anderes Material gewickelt wird. Eine solche Dichtung weist im Allgemeinen eine gute Elastizität auf und kann die Dichtwirkung verbessern. ④ Unterlegscheiben in Sonderform. Unterlegscheiben in Sonderform sind Dichtungen mit unregelmäßiger Form, darunter ovale Unterlegscheiben, Diamantscheiben, Zahnscheiben, Schwalbenschwanzscheiben usw. Diese Unterlegscheiben haben im Allgemeinen eine selbstspannende Wirkung und werden hauptsächlich in Hoch- und Mitteldruckventilen verwendet.
⑤Wellenscheibe. Wellendichtungen sind Dichtungen, die nur eine Wellenform haben. Diese Dichtungen bestehen üblicherweise aus einer Kombination von metallischen und nichtmetallischen Materialien. Sie zeichnen sich im Allgemeinen durch eine geringe Druckkraft und eine gute Dichtwirkung aus.
⑥ Wickeln Sie die Unterlegscheibe. Wickeldichtungen sind Dichtungen, die durch das enge Zusammenwickeln dünner Metall- und Nichtmetallstreifen entstehen. Diese Art von Dichtung weist gute Elastizitäts- und Dichteigenschaften auf. Dichtungen werden hauptsächlich aus drei Materialien hergestellt: metallischen, nichtmetallischen und Verbundwerkstoffen. Metallische Werkstoffe weisen im Allgemeinen eine hohe Festigkeit und hohe Temperaturbeständigkeit auf. Zu den häufig verwendeten Metallen gehören Kupfer, Aluminium und Stahl. Es gibt viele Arten nichtmetallischer Werkstoffe, darunter Kunststoffprodukte, Gummiprodukte, Asbestprodukte und Hanfprodukte. Diese nichtmetallischen Werkstoffe sind weit verbreitet und können je nach Bedarf ausgewählt werden. Es gibt auch viele Arten von Verbundwerkstoffen, darunter Laminate und Verbundplatten, die ebenfalls je nach Bedarf ausgewählt werden. Im Allgemeinen werden gewellte Unterlegscheiben und spiralförmig gewickelte Unterlegscheiben verwendet.

2. Dynamische Dichtung

Eine dynamische Dichtung verhindert, dass bei einer Bewegung des Ventilschafts ein Medium im Ventil austritt. Dies stellt bei einer Relativbewegung ein Dichtungsproblem dar. Die wichtigste Dichtungsmethode ist die Stopfbuchse. Es gibt zwei grundlegende Arten von Stopfbuchsen: Stopfbuchsen mit Stopfbuchsenkopf und Kompressionsmutternkopf. Stopfbuchsenkopf ist derzeit die am häufigsten verwendete Form. Generell kann man Stopfbuchsen hinsichtlich ihrer Form in zwei Typen unterteilen: kombinierte und integrierte Stopfbuchsenkopf. Obwohl sich die einzelnen Typen unterscheiden, verfügen sie grundsätzlich über Schrauben zur Kompression. Kompressionsmutternkopf wird im Allgemeinen für kleinere Ventile verwendet. Aufgrund der geringen Größe dieses Typs ist die Kompressionskraft begrenzt.
Da die Packung in der Stopfbuchse direkten Kontakt mit dem Ventilschaft hat, muss sie gut abdichten, einen kleinen Reibungskoeffizienten aufweisen, sich an Druck und Temperatur des Mediums anpassen können und korrosionsbeständig sein. Zu den derzeit häufig verwendeten Füllstoffen gehören O-Ringe aus Gummi, geflochtene Packungen aus Polytetrafluorethylen, Asbestpackungen und Kunststoffformfüllstoffe. Jeder Füllstoff hat seine eigenen Anwendungsbedingungen und seinen eigenen Bereich und sollte entsprechend den spezifischen Anforderungen ausgewählt werden. Die Abdichtung soll Leckagen verhindern, daher wird das Prinzip der Ventilabdichtung auch unter dem Gesichtspunkt der Leckagevermeidung untersucht. Es gibt zwei Hauptfaktoren, die Leckagen verursachen. Einer ist der wichtigste Faktor, der die Dichtleistung beeinflusst, nämlich der Spalt zwischen den Dichtungspaaren, und der andere ist der Druckunterschied zwischen beiden Seiten des Dichtungspaars. Das Ventildichtungsprinzip wird ebenfalls unter vier Aspekten analysiert: Flüssigkeitsabdichtung, Gasabdichtung, Leckkanalabdichtungsprinzip und Ventildichtungspaar.

Flüssigkeitsdichtheit

Die Dichteigenschaften von Flüssigkeiten werden durch ihre Viskosität und Oberflächenspannung bestimmt. Wird die Kapillare eines undichten Ventils mit Gas gefüllt, kann die Oberflächenspannung die Flüssigkeit abstoßen oder in die Kapillare eindringen lassen. Dadurch entsteht ein Tangentialwinkel. Beträgt der Tangentialwinkel weniger als 90°, gelangt Flüssigkeit in die Kapillare, und es kommt zu Leckagen. Die Leckage entsteht durch die unterschiedlichen Eigenschaften der Medien. Experimente mit unterschiedlichen Medien führen unter gleichen Bedingungen zu unterschiedlichen Ergebnissen. Beispielsweise können Wasser, Luft oder Kerosin verwendet werden. Beträgt der Tangentialwinkel mehr als 90°, kommt es ebenfalls zu Leckagen. Dies hängt mit dem Fett- oder Wachsfilm auf der Metalloberfläche zusammen. Löst sich dieser Oberflächenfilm auf, verändern sich die Eigenschaften der Metalloberfläche, und die ursprünglich abgestoßene Flüssigkeit benetzt die Oberfläche und tritt aus. In Anbetracht dieser Situation kann gemäß der Poisson-Formel das Ziel, Leckagen zu verhindern oder die Leckagemenge zu reduzieren, durch eine Verringerung des Kapillardurchmessers und eine Erhöhung der Viskosität des Mediums erreicht werden.

Gasdichtheit

Nach der Poisson-Formel hängt die Dichtheit eines Gases von der Viskosität der Gasmoleküle und des Gases selbst ab. Die Leckage ist umgekehrt proportional zur Länge des Kapillarröhrchens und der Viskosität des Gases sowie direkt proportional zum Durchmesser des Kapillarröhrchens und der Antriebskraft. Entspricht der Durchmesser des Kapillarröhrchens dem durchschnittlichen Freiheitsgrad der Gasmoleküle, strömen die Gasmoleküle mit freier thermischer Bewegung in das Kapillarröhrchen. Daher muss bei der Ventildichtheitsprüfung Wasser als Medium verwendet werden, um die Dichtwirkung zu erzielen. Luft, d. h. Gas, kann die Dichtwirkung nicht erzielen.

Selbst wenn wir den Kapillardurchmesser unterhalb der Gasmoleküle durch plastische Verformung verringern, können wir den Gasfluss nicht stoppen. Der Grund dafür ist, 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 auf der Wellenoberfläche und der Rauheit der Welligkeit im Abstand zwischen den Wellenbergen. Da die meisten Metallmaterialien in unserem Land eine geringe elastische Dehnung aufweisen, müssen wir, um einen abgedichteten Zustand zu erreichen, höhere Anforderungen an die Druckkraft des Metallmaterials stellen, d. h. die Druckkraft des Materials muss seine Elastizität übersteigen. Daher wird bei der Konstruktion des Ventils auf die Dichtungspaarung mit einem gewissen Härteunterschied geachtet. Unter Druckeinwirkung entsteht ein gewisser Grad an plastischer Verformungsdichtwirkung.

Besteht die Dichtfläche aus metallischen Werkstoffen, treten die unebenen, hervorstehenden Punkte auf der Oberfläche am ehesten auf. Zu Beginn genügt eine geringe Belastung, um diese unebenen, hervorstehenden Punkte plastisch zu verformen. Mit zunehmender Kontaktfläche verformt sich die Oberfläche uneben und plastisch-elastisch. In diesem Fall entsteht auf beiden Seiten der Vertiefung eine Rauheit. Wenn eine Belastung aufgebracht werden muss, die zu einer starken plastischen Verformung des darunterliegenden Materials führen kann, und die beiden Oberflächen in engen Kontakt gebracht werden, können diese verbleibenden Pfade entlang der durchgehenden Linie und in Umfangsrichtung angenähert werden.

Ventildichtungspaar

Die Ventildichtungspaarung besteht aus dem Ventilsitz und dem Schließelement, die sich beim Kontakt schließen. Im Betrieb kann die metallische Dichtfläche leicht durch mitgerissene Medien, Medienkorrosion, Verschleißpartikel, Kavitation und Erosion beschädigt werden. Sind die Verschleißpartikel kleiner als die Oberflächenrauheit, verbessert sich die Oberflächengenauigkeit, anstatt sich zu verschlechtern, wenn die Dichtfläche abgenutzt ist. Im Gegenteil, die Oberflächengenauigkeit verschlechtert sich. Daher müssen bei der Auswahl der Verschleißpartikel Faktoren wie Material, Arbeitsbedingungen, Schmierfähigkeit und Korrosion an der Dichtfläche umfassend berücksichtigt werden.

Genau wie bei Verschleißpartikeln müssen wir bei der Auswahl von Dichtungen verschiedene Faktoren berücksichtigen, die ihre Leistung beeinflussen, um Leckagen zu vermeiden. Daher ist es notwendig, Materialien zu wählen, die korrosions-, kratz- und erosionsbeständig sind. Andernfalls wird die Dichtleistung erheblich beeinträchtigt, wenn keine dieser Anforderungen erfüllt ist.