彈性密封閘閥原理詳解

彈性密封閘閥的工作壓力一般在1.6MPa 以下, 工作溫度不超過80 ℃, 廣泛用于給排水管道。閘閥的密封副由包膠閘板和表面靜電噴塑的鐵制閥體密封面組成。閘板包覆的膠料選用70A 的丁腈橡膠, 殼體表面包括密封面噴敷的是環(huán)氧樹脂。橡膠的彈性模量很低, 在較小的密封力作用下, 即能得到較大彈塑性變形, 對(duì)泄漏間隙產(chǎn)生足夠的填塞密封作用。但其許用比壓也較低, 如施以過大密封力造成過度壓縮, 會(huì)給橡膠帶來永久性的變形, 從而喪失密封能力而發(fā)生泄漏。合理地選擇橡膠壓縮率, 適當(dāng)?shù)貐f(xié)調(diào)密封副的結(jié)構(gòu)參數(shù), 不僅關(guān)系到能否提供閥門必需的密封條件和使用壽命, 還涉及到閥門能否具備正常的啟閉力矩。

彈性密封楔式閘閥是直通式, 閥體流道底部不設(shè)凹坑。因此改變了楔式閘閥單純靠楔面密封的方式, 由Z 軸方向往前后擠壓的兩片1215°楔面、X軸方向往左右擠壓的兩段40°斜面以及在Y軸方向往下擠壓的圓弧面同步實(shí)現(xiàn)三維密封(圖1) 。兩側(cè)楔面因楔角的存在, 密封時(shí)向下位移距離較長(zhǎng),為減少楔面包膠在移動(dòng)過程中的磨損, 一般是選取較大楔角, 或以Y 軸為軸線讓楔面以小角度向兩側(cè)傾斜, 順序遞減壓縮量。圖中的斜面選擇了與圓弧面走向最為接近的40°斜角, 由斜平面與斜棱組合, 上邊與楔面上的涂黑(圖1) 平面銜接, 下邊 與圓弧面相切, 完成了從楔面到圓弧面密封的交接轉(zhuǎn)向。

無論是明桿還是暗桿楔式閘閥, 閘板在密封過程都會(huì)受到介質(zhì)靜壓力的作用, 并由于閥桿等零件裝配間隙的存在, 使閘板向介質(zhì)流動(dòng)方向游移, 使出口密封面進(jìn)一步被壓縮。同時(shí), 進(jìn)口楔面的壓縮也因此被等量縮減, 削弱甚至喪失密封條件, 形成單側(cè)楔面的強(qiáng)制性密封。

由于橡膠本身是不可壓縮的, 所以被壓縮的橡膠會(huì)向周邊空間擴(kuò)脹。圖中楔面和斜棱的斷面均為棱形, 因此最后形成密封的接觸寬度要比削去壓縮量后所測(cè)到的寬度要寬。其中楔面上部的棱形斷面在被壓縮過程, 會(huì)沿β角向兩側(cè)的α角分界線方向順序遞減 壓縮量, 并使密封面寬度均衡擴(kuò)脹到9mm 左右, 以相近的寬度與兩側(cè)的長(zhǎng)條密封面銜接。 不同的斜度和結(jié)構(gòu)使各密封面寬度呈多樣性,所需的最小壓縮率和向下位移量也各不相同。因此閘板密封面的結(jié)構(gòu)參數(shù)如設(shè)置不當(dāng), 就不能形成同步密封, 以至于某段密封面的壓縮率超出正常選擇范圍, 過小則形不成密封, 過大則壓縮過度。

橡膠密封的壓縮率選取范圍宜在8 %～40 %之間, 閘板的包膠硬度65～70A 較好。通過對(duì)閥體和閘板密封面結(jié)構(gòu)參數(shù)的調(diào)整, 可以協(xié)調(diào)各方位橡膠密封面的壓縮率和向下位移量, 以最小關(guān)閉力矩實(shí)現(xiàn)閥門的三維同步密封。閥體流道半徑的公差帶和閥體楔面大端開襠公差帶取±110mm 為宜。如果放棄調(diào)整和控制,閥門的關(guān)閉力矩將會(huì)成倍上升, 影響包膠閘板的使用壽命。閥門關(guān)閉力矩的計(jì)算值和實(shí)測(cè)值相近, 因此其分析方法和計(jì)算值可以為彈性密封閘閥密封條件的分析、設(shè)計(jì)和質(zhì)量控制提供參考, 為零件的強(qiáng)度計(jì)算和結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

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