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閥門的動密封,靜密封形式和填料墊片密封圈

      閥門的密封問題不可忽視,因為閥門的跑、冒、滴、漏現象,絕大部分發生在這里。本文將討論閥門的動密封、靜密封的相關問題。

1、動密封   閥門的動密封主要指閥桿密封。不讓閥內介質隨閥桿運動而泄漏,是解決閥門動密封問題的關。

1)填料函形式   目前,閥門動密封,以填料函為主。填料函的基本形式是:
(1) 壓蓋式   這是用得最多的形式。同一形式又能許多細節區別。例如,從壓緊螺栓來說,可分T形螺栓(用于壓力≤16公斤/平方厘米的低壓閥門)、雙頭螺栓和活節螺栓等。從壓蓋來說,可分整體式和組合式。

(2)壓緊螺母式  壓緊螺母式外形尺寸小,但壓緊力受限制,限使用于小閥門中。

2)填料   填料函內,以填料與閥桿直接接觸并充滿填料函,阻止介質外漏。對填料有以下要求:
(1)密封性好;
(2)耐腐蝕;
(3)磨擦系數小;
(4)適應介質溫度和壓力。

常用填料有:
柔性石墨:新型的密封材料。
石棉盤根:石棉盤根,耐溫和耐腐蝕性能都很好,但單獨使用時,密封效果不佳,所以總是浸漬或附加其他材料。
油浸石棉盤根:它的基本結構形式有兩種,一種是扭制,另一種是編結。又可分圓形和方形。
聚四氟乙烯編織盤根:將聚四氟乙烯細帶編織為盤根,有極好的耐腐蝕性能,又可用于深冷介質。
橡膠O形圈:在低壓狀態下,密封效果良好。使用溫度受限制,如天然橡膠只能用于60℃。
塑料成型填料:一般做成三件式,也可做成其他形狀。所用塑料以聚四氟乙烯為多,也有采用尼龍66和尼龍1010的。
其他的填料形式:在250℃蒸氣閥門中,用石棉盤根和鉛圈交替,漏汽情況就會減輕;有的閥門,介質經常變換,如以石棉盤根和聚四氟乙烯生料帶共同使用,密封效果便好些。為減輕對閥桿的磨擦,有的場合,可以加二硫化鉬(M0S2)或其他潤滑劑。

3)波紋管密封   隨著化學工業和原子能工業的迅速發展,易燃、易爆、劇毒和帶放射性的物質增多,對閥門密封有了更嚴格的要求,有的場合已無法使用填料密封,因此產生了新的密封形式-波紋管密封。這種密封不需填料,所以也叫無填料密封。
波紋管的兩端,與別的零件焊死的。當閥桿升降時,波紋管伸縮,只要波紋管本身不漏,介質便無法泄出。為保險起見,往往采用波紋管與填料的雙重密封。

2、靜密封
靜密封通常是指兩個靜止面之間的密封。靜密封的主要辦法是使用墊圈和墊片,比如法蘭墊片等。

1)墊圈材料
(1)非金屬墊圈材料:如紙、麻、牛皮、石棉制品、塑料、橡膠等。
紙、麻、牛皮之類,有毛細孔,易滲透,使用時須浸漬油、蠟或其他防滲透材料。一般閥門很少采用。
石棉制品,又有石棉帶、繩、板和石棉橡膠板等。其中石棉橡膠板結構致密,耐壓性能好,耐溫性能也很好,在閥門本身和閥門與管子的法蘭連接中,使用極為廣泛。
塑料制品,有很好的耐腐蝕性能,使用也較普遍。品種有聚乙烯、聚丙烯、軟聚氯乙烯、聚四氟乙烯、尼龍66、尼龍1010等。
橡膠制品,質地柔軟,各種橡膠分別有一定耐酸、耐堿、耐油、耐海水的能力。品種有天然橡膠、丁苯橡膠、丁腈橡膠、氯丁橡膠、異丁橡膠、聚氨酯橡膠、氟橡膠等。

(2)金屬墊圈材料:一般地說,金屬材料強度高,耐溫性能強。但鉛并不這樣,僅取它耐稀硫酸的特性。常用品種有黃銅、紫銅、鋁、低碳鋼、不銹鋼、蒙乃爾合金、銀、鎳等。

(3)復合墊圈材料:例如金屬******(內部石棉)墊圈、組合波形墊圈、纏繞墊圈等。

2)常用墊圈性能   根據具體情況,使用閥門時會經常更換墊圈。常用的墊圈有:橡膠平墊圈、橡膠O形圈、塑料平墊圈、聚四氟乙烯包墊圈、石棉橡膠墊圈、金屬平墊圈、金屬異形墊圈、金屬******墊圈、波形墊圈、纏繞墊圈等。

(1)橡膠平墊圈:變形容易,壓緊時不費力,但耐壓、耐溫能力都較差,只用于壓力低、溫度不高的地方。天然橡膠有一定耐酸堿性能,使用溫度不宜超過60℃;氯丁橡膠也能耐某些酸堿,使用溫度80℃;丁腈橡膠耐油,可用至80℃;氟橡膠耐腐蝕性能很好,耐溫性能也比一般橡膠強,可在150℃介質中使用。

(2)橡膠O形墊圈:斷面形狀是正圓,有一定的自緊作用,密封效果比平墊圈好,壓緊力更小。

(3)塑料平墊圈:塑料的最大特點是耐腐蝕性好,大部分塑料耐溫性能不好。聚四氟乙烯為塑料之冠,不但耐腐蝕性能優異,而且耐溫范圍比較寬闊,可在-180℃~+200℃之內長期使用。

(4)聚四氟乙烯包裹墊圈:為了充分發揮聚四氟乙烯的優點,同時彌補它彈性較差的缺點,做成聚四氟乙烯包裹橡膠或石棉橡膠的墊圈。這樣,既同聚四氟乙烯平墊圈一樣耐腐蝕,又有良好的彈性,增強密封效果,減小壓緊力。其斷面形狀如圖4-20所示。

(5)石棉橡膠墊圈:由石棉橡膠板剪成,有很好的耐熱性、耐冷性、化學穩定性,而且貨源豐富,價格便宜。它的組合成分是60~80%的石棉和10~20%的橡膠,以及填充劑、硫化劑等。石棉橡膠墊圈使用時,壓緊力不必很大。由于它能粘附金屬,所以最好表面涂一層石墨粉,以免拆卸時費勁。

    石棉橡膠板有四種顏色:灰色,用于低壓(牌號XB-200,耐壓≤16公斤/平方厘米,耐溫200℃);紅色,用于中壓(牌號XB-350,耐壓可達40公斤/平方厘米,耐溫350℃);紫紅色,用于高壓(牌號XB-450,耐壓100公斤/平方厘米耐溫450℃);綠色,用于油類,耐壓性能也很好。

(6)金屬平墊圈:鉛制,耐溫100℃;鋁制430℃;銅制315℃;低碳鋼類550℃;銀制650℃;鎳類810℃;蒙乃爾合金(鎳銅)810℃,不銹鋼870℃。其中鉛耐壓能力較差,鋁可耐64公斤/平方厘米,其他材料可耐高壓。

(7)金屬異性墊圈
透鏡墊圈:有自緊作用,使用于高壓閥門。
橢圓形墊圈:也屬于高壓自緊墊圈。
錐面雙墊圈:用于高壓內自緊密封。
此外,還有方形、菱形、三角形、齒形、燕尾形、B形、C形等,一般只在高中壓閥門中使用。

(8)金屬******墊圈:******材料有鋁、銅、低碳鋼、不銹鋼、蒙乃爾合金等。里面填充材料有石棉、聚四氟乙烯、玻璃纖維等。金屬既有良好的耐溫耐壓性能,又有良好的彈性。

(9)波形墊圈:具有壓緊力小,密封效果好的特點。常采用金屬與非金屬組合的形式。

(10)纏繞墊圈:是把很薄的金屬帶和非金屬帶緊貼在一起,纏繞成多層的圓形,斷面呈波浪狀,有很好的彈性和密封性。金屬帶可用08鋼、0Cr13、1Cr13、2Cr13、1Cr18Ni9Ti、銅、鋁、鈦、蒙乃爾合金等制作。非金屬帶材料有石棉、聚四氟乙烯等。

3)新密封材料和新密封技術

(1)液體密封:隨著高分子有機合成工業的迅猛發展,近年出現了液態密封膠,使用于靜密封;這項新技術,通常叫做液體密封。液體密封的原理,是利用液態密封膠的粘附性、流動性和單分子膜效應(越薄的膜自然回復傾向越大),在適當壓力下,使它象墊圈一樣地起作用。所以對使用著的密封膠,也叫做液體墊圈。

(2)聚四氟乙烯生料密封:聚四氟乙烯也是高分子有機化合物,它在燒結成制品之前,叫做生料,質地柔軟,也有單分子膜效應。用生料做成的帶叫生料帶,可以卷成盤長期保存。使用時能自由成形,任意接頭,只要一有壓力,便形成一個均勻地起著密封作用的環形膜。作為閥門中閥體與閥蓋間的墊圈,可在不取出閥瓣或閘板的情況下,撬開一縫隙,塞進生料帶去就行了。壓緊力小,不粘手,也不粘法蘭面,更換十分方便。對于榫槽法蘭最適宜。聚四氟乙烯生料,還可做成管形和棒狀,作密封用。

(3)金屬空心O形圈:彈性好,壓緊力小,有自緊作用,可選用多種金屬材料,從而在低溫、高溫和強腐蝕性介質中都能適應。

(4)石墨板密封圈:在人們印象中,石墨是脆性物質,缺乏彈性和韌性,但經過特殊處理的石墨,卻是質地柔軟,彈性良好。這樣,石墨的耐熱性能和化學穩定性,便可以在墊圈材料中得以顯示;而且這種墊圈壓緊力小,密封效果異常優越。這種石墨還能做成帶,跟金屬帶配合,組成性能優異的纏繞墊圈。石墨板密封圈和石墨—金屬纏繞墊圈的出現,是高溫抗腐蝕密封的重大突破。

 
 
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