低温球阀的密封要素有哪些?

2022-02-17
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虽然低温球阀的结构简单,但由于它是一种中压自密封阀,且球体的特殊结构,影响球阀密封的因素很多。

1、密封副的质量

低温球阀密封副的质量主要体现在球体的圆度和球体与阀座之间密封面的表面粗糙度。球体的圆度影响球体和阀座之间的配合。如果重合度较高,则流体沿密封面运动的阻力增大,从而改善密封性能。通常,球体的圆度要求为9级。

低温球阀密封面的表面光洁度对密封性能有很大影响。当光洁度较低且比压较小时,泄漏增加。当比压较大时,光洁度对泄漏的影响显著减小,因为密封面上的微锯齿峰变平,软密封面光洁度对密封性能的影响远小于金属对金属刚性密封。根据只有当密封副之间的间隙小于流体分子直径时才能保证无流体泄漏的观点,可以认为防止流体泄漏的间隙小于0.003μm。但是,即使在精磨后,金属表面的峰值高度仍然超过0.1μm。即,比水分子直径大30倍。可以看出,仅通过提高密封表面的平滑度很难提高密封性能。

2、密封比压

密封比压是指作用在密封面单位面积上的压力。密封比压由阀门前后的压差和外部密封力产生。比压直接影响球阀的密封性、可靠性和使用寿命。泄漏量与压差成反比。试验表明,在相同的其他条件下,泄漏量与压差的平方成反比。因此,泄漏量将随着压差的增加而减少。压差是决定密封比压的重要因素,因此密封比压对超低温球阀的密封性能至关重要。施加在球体上的密封比压不应太大,这有利于密封,但会增加阀门的工作扭矩。因此,合理选择密封比压是保证超低温球阀密封的前提。

3、流体的物理性质

(1) 粘度

流体的渗透率与其粘度密切相关。在其他条件相同的情况下,流体粘度越大,渗透率越小。气体和液体的粘度变化很大。① 气体的粘度比液体小几十倍,因此其渗透性比液体强。饱和蒸汽是例外,它很容易确保密封。② 压缩气体比液体更容易泄漏。

(2) 温度

流体的渗透率取决于引起粘度变化的温度。气体的粘度随温度的升高而增加,与气体温度的平方成正比。相反,液体的粘度随着温度的升高而急剧下降,与温度的立方成反比。此外,温度变化引起的零件尺寸变化将导致密封区域内密封压力的变化,并破坏密封。对于低温流体的密封,其效果尤为显著。由于与流体接触的密封副的温度通常低于受力零件的温度,这会导致密封副的部件收缩和松弛。低温球阀在低温下,密封是复杂的,大多数密封材料在低温下失效。因此,在选择密封材料时应考虑温度的影响。