Запечатывание стержня клапана: Принципы, структуры & применения

 
Система уплотнения штока играет решающую роль вПромышленный клапанПроизводительность, особенно во время процессов открытия и закрытия. Износ сальниковой коробки может привести к утечке клапана. Конструкция штока клапана и его уплотнительная конструкция напрямую влияют на производительность и срок службы, Что делает необходимым предъявлять строгие требования к материалу и обработке поверхности. Эта статья будет вникать в принципы уплотнения стержня, исследовать различные типы структур уплотнения упаковки, и рассматривать их применения.  
При ежедневной работе клапана шток контролирует поток жидкости через действия открытия и закрытия. Из-за частой эксплуатации и эрозивного характера рабочих жидкостей шток подвержен износу и коррозии. Это особенно верно в сальниковом ящике, где движение штока может вызвать износ упаковки, создавая зазоры, которые приводят к утечке жидкости. В результате шток должен обладать подходящей твердостью и эластичностью, а также отличной устойчивостью к коррозии и истиранию, чтобы выдерживать эрозию жидкости. Для дальнейшего повышения износостойкости на шток обычно наносятся поверхностные покрытия, такие как хромирование или азотирование, что повышает его долговечность и коррозионную стойкость. Это помогает предотвратить разрушение уплотнения, вызванное изгибом, коррозией или изменениями поверхностного натяжения штока.  
Уплотнение стержня многокомпонентная система которая полагается на радиальном давлении контакта между набивкой и стержнем для того чтобы достигнуть плотного уплотнения. Система прикладывает осевое давление к набивке через болты или сальник, который затем деформируется радиально, чтобы плотно прилегать к поверхности штока, образуя уплотнение. Из-за микро-шероховатой поверхности штока контакт между набивкой и штоком создает неравномерную смазку. В точках контакта упаковка достигает граничного состояния смазки, в то время как в бесконтактных областях небольшие масляные канавки образуют масляную пленку, которая снижает трение и улучшает герметизацию.
Это состояние смазки имеет решающее значение для продления срока службы как стержня, так и набивки. Когда осевое давление сжимает набивку, ее высокая пластичность вызывает радиальное остаточное напряжение, обеспечивая плотный контакт с поверхностью штока. Смазочное масло входит в интерфейс между набивкой и штоком во время сжатия, создавая смазочную пленку, которая уменьшает трение и износ. Кроме того, эта лабиринтная структура уплотнения, характеризующаяся нерегулярными точками контакта и зазоров, образует уплотнительный канал, который эффективно предотвращает утечку жидкости.  
Распределение давления внутри уплотнительного уплотнения напрямую влияет на его эффективность уплотнения. Радиальное давление увеличивается изнутри сальника наружу, в то время как среднее давление постепенно уменьшается. Как правило, максимальная сжимающая сила возникает на двух или трех уплотнительных кольцах вблизи радиального расположения железы. Такое распределение помогает обеспечить эффективное радиальное уплотнение при одновременном снижении износа упаковки.  
Шток клапана упаковкаСтруктуры уплотнения вообще попадают в 3 категории: внешнее обжатие, внутреннее обжатие, и двунаправленное обжатие. Каждый тип предлагает различные характеристики уплотнения и подходит для различных применений.  
В этой структуре уплотнение достигается путем сжатия упаковки снаружи через сальник. Когда сальник прикладывает осевое усилие, радиальное давление создается в точке контакта между набивкой и штоком, создавая уплотнение. Эта структура обыкновенно использована в средне-и мягк-загерметизированных клапанах низкого давления, как клапан-бабочка мягк-уплотнения вафли. Преимущество внешнего сжатия заключается в простоте изготовления и обслуживания, что делает его пригодным для сценариев низкоточного уплотнения. Однако, должный к более низкому радиальному давлению на слое упаковки около жидкой среды, представление запечатывания не как сильно. В некоторых случаях увеличение силы сжатия уплотнения улучшает герметизацию, но это приводит к более высокому эксплуатационному крутящему моменту и повышенному износу, что в конечном итоге сокращает срок службы клапана.  
В этой структуре, большее радиальное давление контакта приложено к упаковке около средней стороны, достигая лучшего уплотнения. Поскольку радиальное контактное давление совпадает с направлением утечки жидкости, хорошее уплотнение поддерживается до тех пор, пока контактное давление превышает давление среды на каждом поперечном сечении. Эта конструкция идеально подходит для клапанов высокого давления и предлагает такие преимущества, как более низкая требуемая сила сжатия, меньшее количество уплотнительных колец, меньший рабочий крутящий момент и меньший износ штока и уплотнения. Он отлично работает в условиях высокого давления, где надежность и долговечность имеют первостепенное значение.  
Эта структура использует железы как на верхней, так и на нижней сторонах стебля для сжатия упаковки как с внутренней, так и с внешней стороны. По сравнению с односторонними структурами сжатия двунаправленное сжатие создает более равномерное радиальное контактное давление вдоль осевой длины упаковки, позволяя каждому кольцу упаковки вносить свой вклад в герметизацию. Это образует расширенный суженный канал утечки, обеспечивая стабильное уплотнение. Большой перепад давления на концах канала облегчает формирование надежного уплотнения, а более толстая масляная пленка посередине смазывает шток, уменьшая износ и продлевая срок службы клапана.  
Выбор подходящей структуры уплотнения упаковки зависит от различных факторов, включая рабочее давление, тип жидкости и рабочую частоту. Внешние компрессионные конструкции подходят для клапанов с мягким уплотнением среднего и низкого давления и их легче производить и обслуживать, хотя их герметизирующие характеристики относительно слабее. Внутренние компрессионные конструкции идеально подходят для клапанов высокого давления, обеспечивая отличную герметичность при минимальном износе. Двунаправленные структуры сжатия предпочтительны для применений, требующих высокой надежности уплотнения и увеличенного срока службы, предлагая превосходные характеристики уплотнения и смазки.  
Конструкция уплотнения штока клапана оказывает непосредственное влияние на общую производительность и срок службы клапана. При выборе подходящей структуры упаковки, оптимизации обработки поверхности и обеспечении надлежащей смазки срок службы клапана может быть значительно увеличен, а риски утечки сведены к минимуму. В практическом применении выбор правильной уплотнительной конструкции в зависимости от условий эксплуатации значительно повысит надежность и безопасность клапана.