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化工阀门密封面上的比压及其计算 化工阀门密封面上的比压计算 化工阀门密封面上
之前介绍JIS日标不锈钢截止阀标准，现在介绍保证阀门密封性的因素很多，所有这些因素是不可能地进行计算的，通常，设计人员是根据产品的用途来确定启闭件的结构和密封面尺寸，当计算启闭件力时，必须确定密封面单位面积上的压力，这个压力称为比压。一般只能根据实验来确定。
一般来说，对于闭路阀启闭件保证密封性所必须的比压取决于密封面的宽度、材料及介质工作压力，为了确定能够保证密封的比压值，曾进行了大量的研究工作，但是由于研究结果差异很大，因此，还不能编制一个统一的规范。
有曾经做过用20 Cr13钢制造的宽度为0.5mm的窄密封面的试验，所得出的关系式如下：
式中qMFI -密封面宽度为6．(mm)时所需的比压值(MPa)；
q。。——密封面宽度为6：( mm)时所需的比压值(MPa)。
当密封面宽度>0 Smm时，具有如下关系式：
以上关系式明显地表明，当密封面宽时，密封面不是整个表面都以相同的程度起着密封作用。
比压值g对空气渗漏量叽的影响的试验结果示于图7_5。
化工阀门密封面上的比压计算分析结果可以得出以下结论：
①每个试样都具有一定的关系式，即g。=，(g．p)。
②对数座标七各种不同p值时，的函数为直线，可以用下列关系式表示：
式中g，——当压力为p时，此瞬间空气的渗漏量；
q,a-q值很小时，介质zui初泄漏量；
q-在给定的瞬间作用的比压；
m——该试验的常数，与试样的材料和表面状况有关。
只有12 Cr18 Ni9试件的变化不符合上述规律性，这些试件曲线的斜度是变化的，随着比压g的加，斜度来愈小。
以上现象可以这样解释：在变形过程中，12Cr18Ni9由于加工硬化使得本身的弹性和塑性剧烈地改变。当g值小时，比压的变化较比压大时影响空气泄漏量更为显著，tj冷作硬化有关的波峰变形之后，比压的变化对9，值（空气泄漏量）的影响就小。
上海申弘阀门有限公司主营阀门有：截止阀,电动截止阀对平面密封面的密封性的研究，发现了如下由介质本身产生的密封比压值的变化规律，如图7_6所示。
当介质压力p增加时，比压q按黑体曲线增长。在到达g。。之前，试验数据非常分散（划细实线的面积）。当到达临介比压q。。时，表面的微观不平度及其他缺陷达到相互压乎的程度，压力再升高时，影响就不大了，这时零件的弹性起决定性作用。当压力超过p。时，必须比压按正比例增加。在临界比压q。，范围内，用较低的比压（虚线OA）压紧密封面就可保证密封性。这样一来，以超过qkp昀比压压紧后g=，(p)的关系用直线I．I表示。如果从试验获得的g值中减去介图7-5不同压力下，比压对介质渗漏量的影响曲线图
a)化工阀门密封面上的比压计算密封面材料为黄铜b）密封面材料为青铜
c)密封面材料为20Cr13 d）密封面材料为i2Cr18Ni9质作用力，那么密封面上的比压值g。以直线Ⅲ一Ⅲ表示。为了保证密封面间所要求的密封性，比压值应按规定的Ⅱ一Ⅱ线选取，它考虑了安全系数，当压力接近零时，比压不应小于qmi.。
在计算介质作用力Fvu时，采用密封面的平均直径D，如果这样，则认为有介质作用的密封面面积上没有比压作用，如果介质压力分布在直径D。。范围内，那么力Fnu仍在一半面积内传递，使半面直接接触。这个假设具有重要意义，不过虚考虑到，密封面之间介质渗透面积的轮廓具有很复杂的形式，表面本身不是平的，吻合面上的实际比压与计算比压有很大的差别。介质作用面积随着阀杆轴向力的增加而减小，而密封面的接触面积则增大。因此，密封比压值q。是有一定条件的，主要依赖于实验数据。若减少密封面的接触面积，必然相应地增加比压。
图7-6密封面上所需必须比压曲线图因此，在工程上，密封比压g。，和实际比压q作用在整个密封面上。为确定液体用常温闭路密封面上的密封比压值(MPa)，可应用一般公式铝合金、聚乙烯、聚氯乙烯、PTFE、RPTFE、MOLON、DEVLON、尼龙、PEEK、C
=1.8；中等硬度橡胶C=0 4；
K——在给定密封面材料条件下，考虑介质压力对比压值的影响系数；铸铁、青铜、黄铜
K=1:钢、硬质合金K=l;铝、铝合金、聚乙烯、聚氯乙烯、PTFE、RPTFE、MO-
LON、DEVLON、PEEK、尼龙K=0.9；中等硬度橡胶K=0.6；
p-介质工作压力，通常取公称压力PN( MPa)；
bm-密封面宽度( mm)。
表7-1所示是公式(7-3)的公式与部分密封面材料在常温下的液体确定的g。，的一些数据。
应用该公式时，应注意：
①所示数据适用于平面密封。
②密封面经过精磨，表面粗糙度达到可。在工业净水或其他不含污物硬杂质的液体介质中工作时，所示数据可保证密封（汽油和煤油除外）。
③当密封面用不同材料制造时，g。值按较软酌材料选取。
（④公式适用于确定g。，= 80. OMPa以下的比压值。
⑤对某些截止阀刚性较好的结构，并经过精研的密封面（表面粗糙度约可），允许比压值降低25%。
⑥温度升高要求增大比压，按某些数据，水的温度从15℃增加到IOO℃时比压就需增加l倍。
（D表内所示的比压值适用于2级-3级密封阀门（见表70和表7_4）。大体上可以认为，为．保i正F需的密封性，密封面的表面粗糙度需保证：1级密封一表面粗糙度不低于可，2级密封一震面粗糙度不低于可，3级密封一表面粗糙度不低于可。
⑧在用于腐蚀性极大的介质、常变换的氢和氮及其他极其重要介质的一级密封阀门中，上述比压值建议增大1.8倍。
⑨介质中其他杂质对比压值的影响难以准确估计，因为这些影响取决于物理特性、尺寸及介质污秽的程度。
由于手动操作或者阀门关闭后介质压力的变化，密封面上经常会产生比压值显著超过g。，的现象，所以，在设计过程中必须使实际比压q值不会引起过大的塑性变形，并且不改变经过研磨的表面几何形状。为此，必须保证：
qm; <q< Eql
式中q\U7-保证密封所需比压(MPa)； q-实际工作比压(MPa)；——密封面材料的许用比压( MPa)，见表7-2，
闸阀密封面的工作条件比截止阀密封面更恶劣，因为闸阀密封面间有滑动摩擦，会引起密封面的磨损，而且当比压大时会引起咬住或擦伤的危险，计算闸阀密封比压时，推荐使用公式(7-3)来确定qMF。
式中F-塞体的轴向力(N)；
A。——塞体锥面的投影面积(nun2)；
A。=}(D1一谚)
式中D．——塞体大端直径(mm)；
D：——塞体小端直径(mm)。
这样，可以用g值，确定塞体上的轴向力(N)：
除平面密封外，截止阀中还采用p =30。- 45。的锥面密封，如图7-7a所示。锥面密封研磨比较困难，因为不能用平面研磨工具，此外，当p角较小时，温度变化会引起阀瓣被卡死现象，当阀座直径较大和作用力大时，楔子的作用力可以导致镶嵌的阀座产生变形。但是，锥面密封不易积存污物，而轴向力相同时比平面密封的比压要大，因此，公称尺寸较小和极重要的阀门广泛采用锥面密封。与本文相关的产品有不锈钢波纹管密封安全阀
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