ความหมายหลักและหลักการปิดผนึก
ประตูลิ่มถูกปิดผนึกด้วยลิ่มเชิงกลระหว่างแผ่นลิ่มและซีลบ่าวาล์ว เป็นโครงสร้างซีลบังคับฝ่ายเดียวทั่วไป หลักการออกแบบหลักคือการใช้ลักษณะทางเรขาคณิตของแผ่นลิ่ม (เช่น มุมลิ่ม ความเรียว ฯลฯ) เพื่อเพิ่มภาระการปิดผนึกเสริม เพื่อให้เกิดการปิดผนึกที่เชื่อถือได้ภายใต้สภาวะแรงดันสูงและต่ำ เมื่อเปรียบเทียบกับโครงสร้างดิสก์คู่ขนาน ประตูลิ่มสามารถปิดผนึกได้ด้วยแรงลิ่มด้านเดียว- โดยมีโครงสร้างที่กะทัดรัดและแรงบิดในการทำงานที่ควบคุมได้
กลไกการติดตั้งเบาะนั่งแบบลิ่ม
หลักการลิ่มแบบเครื่องกล
หลักการออกแบบหลักของประตูลิ่มอยู่ที่รูปทรงเรขาคณิตของมุมลิ่ม (โดยทั่วไปคือ 5 องศา -15 องศา) เมื่อปิดแผ่นเกต มุมลิ่มจะสร้างส่วนประกอบแรงลงตามแนวตั้ง บังคับให้แผ่นเกตสัมผัสใกล้ชิดกับซีลบ่าวาล์ว ยิ่งมุมลิ่มเล็กลง แรงยึดลิ่มก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น แต่จะต้องสมดุลกับแรงบิดในการทำงาน ตัวอย่างเช่น มุมลิ่ม 5 องศาจะให้อัตราส่วนแรงดันในการซีลที่สูงขึ้น แต่ต้องใช้แรงบิดในการปิดที่มากขึ้น มุมลิ่ม 15 องศานั้นใช้งานง่ายกว่า แต่มีอัตราส่วนแรงดันในการซีลที่ต่ำกว่า ตามเอกสารทางเทคนิคจาก Tianjin Kaiweis Valve Manufacturing Co., Ltd. กลุ่มการออกแบบมุมลิ่มของผลิตภัณฑ์ของบริษัทได้รับการควบคุมอย่างเข้มงวดระหว่าง 8 ถึง -12 องศา เพื่อความสมดุลระหว่างประสิทธิภาพการปิดผนึกและประสิทธิภาพการทำงาน
2.การจับคู่วัสดุ
- ฮาร์ดซีล (โลหะ-ถึง-โลหะ): ทังสเตน โครเมียม โคบอลต์ ซ้อนทับด้วยความขรุขระของพื้นผิวการเจียรที่แม่นยำ น้อยกว่าหรือเท่ากับ Ra0.4 ไมครอน กรณีศึกษาของบริษัท Olam Valve Technology Co., Ltd. แสดงให้เห็นว่า Stellite HRC มีความแข็งมากกว่าหรือเท่ากับ 45 ทนทานต่อการขัดถู 300% และเหมาะสำหรับสภาวะอุณหภูมิและความดันสูง (น้อยกว่าหรือเท่ากับ 550 องศา)
- ซีลแบบอ่อน (โลหะถึงไม่ใช่-โลหะ): ปะเก็นคอมโพสิต PTFE/กราไฟต์ถูกเติมด้วยไมโครพอร์โดยการเสียรูปแบบยืดหยุ่น การบรรจุแบบถัก PTFE มีอัตราการบีบอัด 15% -25% อัตราการฟื้นตัวมากกว่าหรือเท่ากับมากกว่าหรือเท่ากับ 85% ช่วงอุณหภูมิที่ใช้บังคับน้อยกว่าหรือเท่ากับ 200 องศา ปะเก็นกราไฟท์มีค่าการนำความร้อน AA 80 W/ (m·K) ซึ่งมีความสามารถในการชดเชยการขยายตัวทางความร้อนที่แข็งแกร่ง และเหมาะสำหรับอุณหภูมิต่ำหรือสภาวะการปั่นจักรยาน
โครงสร้างของคู่มือ
เพื่อให้แน่ใจว่าทิศทางการลิ่มที่แม่นยำแม่นยำ รางนำแบบจานจะจำกัดการโก่งตัวในแนวนอนของจานเกต และก้านป้องกันการบิด-จะป้องกันไม่ให้ก้านหมุนทำให้พื้นผิวการซีลไม่ตรงแนว ตัวอย่างเช่น วาล์วประตูลิ่มบางประเภทมีการออกแบบร่องนำทางคู่ที่ช่วยรักษาการโก่งตัวของแผ่นประตูในแนวนอนไว้ที่ ± 0.05 มม. ซึ่งช่วยลดความเสี่ยงของการรั่วไหลได้อย่างมาก
ผลกระทบของแรงกดของตัวกลางต่อประสิทธิภาพการซีล
กลไกการปิดผนึกเชิงบวก
แรงดันอิเล็กทริกทำหน้าที่บนพื้นผิวด้านบนของประตู และประตูจะเปลี่ยนเป็นแรงปิดผนึกแนวตั้ง aa ผ่านโครงสร้างลิ่ม ข้อมูลการทดลองระบุว่าแรงดันปานกลาง 10 MPa สามารถสร้างแรงดันการซีลเพิ่มเติมได้ประมาณ 3-5 MPa ส่งผลให้เกิดการซีลแบบ "เสริมแรงตัวเอง" จากการอภิปรายทางเทคนิค แบบจำลองการแปลงแรงดันได้ถูกสร้างขึ้น ซึ่งแสดงให้เห็นว่าภายใต้สภาวะการซีลที่เป็นบวก แรงดันการซีลจะสัมพันธ์เชิงเส้นและเชิงบวกกับแรงดันปานกลาง ข้อจำกัดในการซีลกลับด้าน
อัตราส่วนความดันของซีลทางเข้าขึ้นอยู่กับแรงลิ่ม และเมื่อแรงดันไดอิเล็กทริกกลับด้าน อาจทำให้เกิดการรั่วไหลได้ง่าย ข้อมูลการทดสอบของ Fujian Detsen Valve Co., Ltd. แสดงให้เห็นว่าอัตราการรั่วไหลของประตูลิ่มซีลโลหะสามารถเข้าถึง 0.1 mm3/s ในสภาวะกลับด้าน ซึ่งสูงกว่า 0.01 mm3/s ในสภาวะกลับด้านอย่างมีนัยสำคัญ
ความกดดัน-การออกแบบที่สมดุล
โครงสร้างปลายซีลคู่: อัตราการรั่วไหลลดลงเหลือน้อยกว่า 0.01 มม.3/วินาที โดย-การปรับสมดุลแรงดันตัวกลางด้วยตนเอง ตัวอย่างเช่น วาล์วประตูลิ่มแบบปิดผนึกสองหน้า-บางประเภทมีการรั่วไหลย้อนกลับลดลง 90% ที่ 10 MPa เมื่อเทียบกับโครงสร้างปลายแบบปิดผนึกเดียว-
ซีลเสริมสปริงจาน: ชุดสปริงจานให้พรีโหลดคงที่ (โดยทั่วไปคือ 5-10 N/mm2) เพื่อชดเชยความผันผวนของแรงดัน วาล์วซีลแบบใช้สปริงบางตัวจะรักษาอัตราการรั่วที่เสถียรที่น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.005 mm3/s ที่ ± 2 MPa
บทนำ ความแตกต่างในหลักการของพื้นผิวการปิดผนึกของวัสดุที่แตกต่างกัน
โลหะฮาร์ดซีล
การเคลือบโคบอลต์สเตลไลต์ถูกปิดผนึกโดยการเสียรูปทางกลและประสานกับพื้นผิวไมโคร-นูน ช่วงอุณหภูมิที่ใช้งานได้คือน้อยกว่าหรือเท่ากับ 550 องศา ความต้านทานการขัดถูมีความแข็งมากกว่าหรือเท่ากับ 45 ทนต่อการกัดกร่อน เหมาะสำหรับไอน้ำ น้ำมันที่มีอุณหภูมิสูง และสื่ออื่น ๆ
ซีลอ่อนที่ไม่ใช่โลหะ-
- การบรรจุแบบถัก PTFE: อัตราการบีบอัด 15% -25% อัตราการฟื้นตัวมากกว่าหรือเท่ากับ 85% เหมาะสำหรับสื่อที่เป็นกลางเช่นน้ำและอากาศ (น้อยกว่าหรือเท่ากับ 200 องศา)
- ปะเก็นกราไฟท์: ค่าการนำความร้อน 80 W/(m. K) การชดเชยการขยายตัวทางความร้อนสูง เหมาะสำหรับไนโตรเจนเหลวแบบแช่แข็ง (-196 องศา ) หรือท่อส่งน้ำมันร้อน
โครงสร้างการปิดผนึกแบบคอมโพสิต
ใช้ปะเก็นสองชั้น 304L + PTFE-: ชั้นโลหะให้การสนับสนุน ส่วนชั้นที่ไม่ใช่โลหะ-ช่วยให้แน่ใจว่ามีการปิดผนึก เหมาะสำหรับการผสมผสานระหว่างตัวกลางที่มีฤทธิ์กัดกร่อนและสภาวะที่มีอุณหภูมิสูง ปะเก็นแผลเกลียวสแตนเลสกราไฟท์-: อัตราการรั่วไหลน้อยกว่าหรือเท่ากับ 1×10−4Pa·m3/s (การทดสอบฮีเลียม) สำหรับการใช้งานที่มีความต้องการสูง เช่น ท่อ-ท่อไฮโดรเจนแรงดันสูงพิเศษ กรณีศึกษาของ Changzhou Karls Fluid Control Equipment Co., Ltd. แสดงให้เห็นว่าปะเก็นคอมโพสิตสามารถรักษาการรั่วไหลเป็นศูนย์ที่ความดัน 15 MPa
สถานการณ์การใช้งานและคำแนะนำในการเลือก
การใช้งานแรงดันสูง-
โลหะผสมทังสเตนโครเมียมและโคบอลต์เป็นที่ต้องการในการปกปิดซีลแข็งด้วยแรงดันการออกแบบสูงสุด 16 MPa ตัวอย่างเช่น ท่อส่งน้ำป้อนหลักของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ ซึ่งใช้วาล์วประตูลิ่มขนาด 16 MPa- ไม่มีการรั่วไหล-เป็นเวลา 10 ปี
แอปพลิเคชั่น Cryo
ซีลอ่อน PTFE เหมาะสำหรับท่อไนโตรเจนเหลวที่ทำงานที่ -196 องศา ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้น (ประมาณ 10−4/ องศา ) ชดเชยช่องว่างการปิดผนึก โครงการถังเก็บไครโอเจนิกส์ใช้วาล์วซีล PTFE เพื่อรักษาความน่าเชื่อถือในการซีลระหว่างการหมุนเวียนตั้งแต่ -196 องศาจนถึงอุณหภูมิห้อง สื่อที่มีฤทธิ์กัดกร่อน
ตัววาล์วทำจากสแตนเลส 316L และพื้นผิวซีล Hastelloy C-276 ทนทานต่อการกัดกร่อนของคลอรีนไอออน (ความเข้มข้นน้อยกว่าหรือเท่ากับ 200 ppm) ตามคู่มือการเลือกรุ่นสำหรับอุปกรณ์โรงไฟฟ้าพลังความร้อน การรวมกันนี้มีอายุการใช้งานมากกว่า 10 ปีในระบบกรองน้ำทะเล
บทสรุป:
หลักการปิดผนึกของประตูลิ่มทำได้โดยการจับคู่วัสดุลิ่มแบบกลไกและการออกแบบสมดุลแรงดัน ความแตกต่างด้านประสิทธิภาพมาจากประสิทธิภาพของวัสดุและการเพิ่มประสิทธิภาพโครงสร้าง เมื่อเลือกวาล์วประตูลิ่ม ควรคำนึงถึงความดันในการทำงาน อุณหภูมิ และลักษณะไดอิเล็กทริกเพื่อเพิ่มความน่าเชื่อถือในการปิดผนึกและอายุการใช้งาน