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如何解决的密封问题不可忽视,因为阀门的跑、冒、滴、漏现象,绝大部分发生在这里。" H3 W: e- I/ _' y' M m' D+ Z$ l# ]
动密封3 G( L; H! t" w5 G9 m1 |
阀门的动密封,主要是指阀杆密封。不让阀内介质随阀杆运动而泄漏,是阀门动密封的中心课题。: r b3 v4 W9 [: H+ U% f
填料函形式$ g" T* I; i0 i0 I) i
目前,阀门动密封,以填料函为主。填料函的基本形式是:$ [ F: `) Y. M. t/ B f
(1) 压盖式
' o; |( h4 m$ A 这是用得最多的形式。
$ T: u# d5 m- A a7 O- X 同一形式又能许多细节区别。例如,从压紧螺栓来说,可分T形螺栓(用于压力≤16公斤/平方厘米的低压阀门)、双头螺栓和活节螺栓等。从压盖来说,可分整体式和组合式。
1 F& `. f) ~2 B1 {1 w# m* @ (2) 压紧螺母式6 r, ^7 W q) S. {% {; ]8 `# p
这种形式,外形尺寸小,但压紧力受限制,只使用于小阀门。2 j6 s9 n$ v2 n' {. T) f7 F0 s
填料
, `/ g% C$ e% {( x 填料函内,以填料与阀杆直接接触并充满填料函,阻止介质外漏。对填料有以下要求:
& n. y4 L. H8 Q2 \+ l# } (1) 密封性好;( \7 U/ P. p: W! j9 d
(2) 耐腐蚀;5 J" R g9 p% k, {: t+ B6 f3 r
(3) 磨擦系数小;" s* u" ^; O* p( F% }
(4) 适应介质温度和压力。& m2 ]) [2 X" P* H+ v9 K
常用填料有:
6 |# E' F8 Q' |* l; p (1) 石棉盘根:石棉盘根,耐温和耐腐蚀性能都很好,但单独使用时,密封效果不佳,所以总是浸渍或附加其他材料。油浸石棉盘根:它的基本结构形式有两种,一种是扭制,另一种是编结。又可分圆形和方形。3 `# O" D8 A) ^+ K4 I. f
(2) 聚四氟乙烯编织盘根:将聚四氟乙烯细带编织为盘根,有极好的耐腐蚀性能,又可用于深冷介质。
/ l+ k& k* v; G4 B (3) 橡胶O形圈:在低压状态下,密封效果良好。使用温度受限制,如天然橡胶只能用于60℃。* Z8 k, Q' { [( z3 d
(4) 塑料成型填料:一般做成三件式,也可做成其他形状。所用塑料以聚四氟乙烯为多,也有采用尼龙66和尼龙1010的。
" \; _& f. I, h. b) c# D 此外,使用单位根据自己的需要,常常探索各种有效的填料形式。例如,在250℃蒸气阀门中,用石棉盘根和铅圈交替迭合,漏汽情况就会减轻;有的阀门,介质经常变换,如以石棉盘根和聚四氟乙烯生料带共同使用,密封效果便好些。为减轻对阀杆的磨擦,有的场合,可以加二硫化钼(M0S2) 或其他润滑剂。
4 V0 R$ n$ p% M% o! z" x( c) { 目前,对新颖填料,正进行着探索。例如用聚丙烯腈纤维经聚四氟乙烯乳液浸渍,又经预氧化后,在模具中烧结压制,可以得到密封性能优异的成型填料;又如用不锈钢薄片与石棉制成波形填料,可耐高温、高压与腐蚀。
1 c; L: _0 s: i& O5 }- { 波纹管密封
1 b$ F; e% G, ~0 w 随着化学工业和原子能工业的迅速发展,易燃、易爆、剧毒和带放射性的物质增多,对阀门密封有了更严格的要求,有的场合已无法使用填料密封,因此产生了新的密封形式-波纹管密封。这种密封不需填料,所以也叫无填料密封。
; X! K% O+ b7 g9 a1 i$ U3 e8 ] 波纹管的两端,与别的零件焊死的。当阀杆升降时,波纹管伸缩,只要波纹管本身不漏,介质便无法泄出。为保险起见,往往采用波纹管与填料的双重密封。% V4 M" a2 |5 p5 T+ M4 z
静密封" O8 I* n2 T D. L3 e" ?1 k
静密封通常是指两个静止面之间的密封。密封办法主要是使用垫圈。
9 b* P N8 y- g& k. V8 P' @( @ 垫圈材料
# B6 V! s' V- A7 Q9 }" [ (1) 非金属材料:如纸、麻、牛皮、石棉制品、塑料、橡胶等。' A8 |0 E \. s: {% Y) n" P- s
纸、麻、牛皮之类,有毛细孔,易渗透,使用时须浸渍油、蜡或其他防渗透材料。一般阀门很少采用。
$ i5 ^+ ]- }2 T8 V2 V 石棉制品,又有石棉带、绳、板和石棉橡胶板等。其中石棉橡胶板结构致密,耐压性能好,耐温性能也很好,在阀门本身和阀门与管子的法兰连接中,使用极为广泛。7 p; D5 M' n. P: E% Z+ B% K+ T$ S8 K) a
塑料制品,有很好的耐腐蚀性能,使用也较普遍。品种有聚乙烯、聚丙烯、软聚氯乙烯、聚四氟乙烯、尼龙66、尼龙1010等。
- {2 b' R6 T- n5 z 橡胶制品,质地柔软,各种橡胶分别有一定耐酸、耐碱、耐油、耐海水的能力。品种有天然橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶、异丁橡胶、聚氨酯橡胶、氟橡胶等。; D& L' F9 p: q5 u+ Y: {& H
(2) 金属材料:一般地说,金属材料强度高,耐温性能强。但铅并不这样,仅取它耐稀硫酸的特性。常用品种有黄铜、紫铜、铝、低碳钢、不锈钢、蒙乃尔合金、银、镍等。
. [2 |. F/ t( J: V (3) 复合材料:例如金属包皮(内部石棉) 垫圈、组合波形垫圈、缠绕垫圈等。
1 p; ~! Y$ ?, x* i ? Y( c8 O4 E, V' t 常用垫圈性能
, ~+ f! f) o- x8 h" p; M 使用阀门时,往往根据具体情况,更换原带垫圈。常有垫圈有:橡胶平垫圈、橡胶O形圈、塑料平垫圈、聚四氟乙烯包垫圈、石棉橡胶垫圈、金属平垫圈、金属异形垫圈、金属包皮垫圈、波形垫圈、缠绕垫圈等。, r7 Z8 j3 T; Y
(1) 橡胶平垫圈:变形容易,压紧时不费力,但耐压、耐温能力都较差,只用于压力低、温度不高的地方。天然橡胶有一定耐酸碱性能,使用温度不宜超过60℃;氯丁橡胶也能耐某些酸碱,使用温度80℃;丁腈橡胶耐油,可用至80℃;氟橡胶耐腐蚀性能很好,耐温性能也比一般橡胶强,可在150℃介质中使用。5 K5 [. B. T& S0 C5 d
(2) 橡胶O形垫圈:断面形状是正圆,有一定的自紧作用,密封效果比平垫圈好,压紧力更小。
- w% [$ {$ p+ U1 @ (3) 塑料平垫圈:塑料的最大特点是耐腐蚀性好,大部分塑料耐温性能不好。聚四氟乙烯为塑料之冠,不但耐腐蚀性能优异,而且耐温范围比较宽阔,可在-180℃~+200℃之内长期使用。
, ^9 U- F0 Y& ^+ | (4) 聚四氟乙烯包垫圈:为了充分发挥聚四氟乙烯的优点,同时弥补它弹性较差的缺点,做成聚四氟乙烯包裹橡胶或石棉橡胶的垫圈。这样,既同聚四氟乙烯平垫圈一样耐腐蚀,又有良好的弹性,增强密封效果,减小压紧力。其断面形状如图4-20所示。
3 ^! ?" S( Q4 N+ b- |- \ (5) 石棉橡胶垫圈:由石棉橡胶板剪成。它的组分是60~80%的石棉和10~20%的橡胶,以及填充剂、硫化剂等。它有很好的耐热性、耐冷性、化学稳定性,而且货源丰富,价格便宜。使用时,压紧力不必很大。由于它能粘附金属,所以最好表面涂一层石墨粉,以免拆卸时费劲。. t9 N; x$ \5 H; T
石棉橡胶板有四种颜色:灰色,用于低压(牌号XB-200,耐压≤16公斤/平方厘米,耐温200℃) ;红色,用于中压(牌号XB-350,耐压可达40公斤/平方厘米,耐温350℃) ;紫红色,用于高压(牌号XB-450,耐压100公斤/平方厘米耐温450℃) ;绿色,用于油类,耐压性能也很好。' N/ w! l- R; K) y4 S6 T8 ]) R0 D
(6) 金属平热圈:铅,耐温100℃;铝430℃;铜315℃;低碳钢550℃;银650℃;镍810℃;蒙乃尔(镍铜) 合金810℃,不锈钢870℃。其中铅耐压能力较差,铝可耐64公斤/平方厘米,其他材料可耐高压。
4 s$ P; l8 N$ O) `, M4 B& _ (7) 金属异性垫圈:1 @9 x# B4 \1 A9 e+ }
透镜垫圈:有自紧作用,使用于高压阀门。6 g' k; X7 S' D6 ?+ j
椭圆形垫圈:也属于高压自紧垫圈。
( Y4 S. z7 i& a0 u. H! f# j7 U 锥面双垫圈:用于高压内自紧密封。
8 g2 l1 ]- f6 Q, R* z8 G8 F0 f5 G 此外,还有方形、菱形、三角形、齿形、燕尾形、B形、C形等,一般只在高中压阀门中使用。0 H) } _4 f7 \! T$ E- u
(8) 金属包皮垫圈:金属既有良好的耐温耐压性能,又有良好的弹性。包皮材料有铝、铜、低碳钢、不锈钢、蒙乃尔合金等。里面填充材料有石棉、聚四氟乙烯、玻璃纤维等。
, g2 K" u! M& I (9) 波形垫圈:具有压紧力小,密封效果好的特点。常采用金属与非金属组合的形式。
, X0 I% a: y- K (10) 缠绕垫圈:是把很薄的金属带和非金属带紧贴在一起,缠绕成多层的圆形,断面呈波浪状,有很好的弹性和密封性。金属带可用08钢、0Cr13、1Cr13、2Cr13、1Cr18Ni9Ti、铜、铝、钛、蒙乃尔合金等制作。非金属带材料有石棉、聚四氟乙烯等。
) {9 x! b' ~- x7 ~0 x' q 以上,讲述密封垫圈性能时,列举了一些数字。必须说明,这些数字跟法兰形式、介质情况和安装修理技术等有密切的关系,有时可以超过,有时达不到,而且耐压和耐温性能,也是互相转化的,例如温度高了,耐压能力往往降低,这些细微的问题,只能在实践中体会。
( j z( k1 ?% B9 u, a, o 新材料和新技术
0 e! a5 K& h' q5 R, E 以上介绍的密封垫圈还很不全面,况且密封技术正处于迅猛发展中。下面举例介绍几项新材料和新技术。# a3 l' { l7 h- S1 a, z: g
(1) 液体密封:随着高分子有机合成工业的迅猛发展,近年出现了液态密封胶,使用于静密封;这项新技术,通常叫做液体密封。液体密封的原理,是利用液态密封胶的粘附性、流动性和单分子膜效应(越薄的膜自然回复倾向越大) ,在适当压力下,使它象垫圈一样地起作用。所以对使用着的密封胶,也叫做液体垫圈。5 Y- x0 z3 T% }3 x( S& A
(2) 聚四氟乙烯生料密封:聚四氟乙烯也是高分子有机化合物,它在烧结成制品之前,叫做生料,质地柔软,也有单分子膜效应。用生料做成的带叫生料带,可以卷成盘长期保存。使用时能自由成形,任意接头,只要一有压力,便形成一个均匀地起着密封作用的环形膜。作为阀门中阀体与阀盖间的垫圈,可在不取出阀瓣或闸板的情况下,撬开一缝隙,塞进生料带去就行了。压紧力小,不粘手,也不粘法兰面,更换十分方便。对于榫槽法兰最适宜。聚四氟乙烯生料,还可做成管形和棒状,作密封用。
1 G/ h* x8 T1 }0 ]( o0 U! O& B& \ (3) 金属空心O形圈:弹性好,压紧力小,有自紧作用,可选用多种金属材料,从而在低温、高温和强腐蚀性介质中都能适应。% V4 h" ]0 U5 V' t% H
(4) 石墨板密封圈:在人们印象中,石墨是脆性物质,缺乏弹性和韧性,但经过特殊处理的石墨,却是质地柔软,弹性良好。这样,石墨的耐热性能和化学稳定性,便可以在垫圈材料中得以显示;而且这种垫圈压紧力小,密封效果异常优越。这种石墨还能做成带,跟金属带配合,组成性能优异的缠绕垫圈。石墨板密封圈和石墨----金属缠绕垫圈的出现,是高温抗腐蚀密封的重大突破。这类垫圈,国外已经大量生产和使用。# R# U" C* @4 F' k. u, y8 o/ J
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