Principio de sellado de la válvula

Existen muchos tipos de válvulas, pero su función básica es la misma: conectar o cortar el flujo de fluidos. Por lo tanto, el problema del sellado de las válvulas se vuelve muy importante.

Para garantizar que la válvula pueda cortar correctamente el flujo del fluido y evitar fugas, es necesario asegurar que su sello esté intacto. Existen diversas razones para las fugas en las válvulas, como un diseño estructural inadecuado, superficies de contacto de sellado defectuosas, piezas de fijación sueltas, un ajuste flojo entre el cuerpo y la tapa de la válvula, etc. Todos estos problemas pueden provocar un sellado inadecuado de la válvula, creando así un problema de fugas. Por lo tanto,tecnología de sellado de válvulasEs una tecnología importante relacionada con el rendimiento y la calidad de las válvulas, y requiere una investigación sistemática y profunda.

Desde la creación de las válvulas, su tecnología de sellado también ha experimentado un gran desarrollo. Hasta la fecha, esta tecnología se refleja principalmente en dos aspectos principales: el sellado estático y el sellado dinámico.

El llamado sellado estático se refiere generalmente al sellado entre dos superficies estáticas. Este método de sellado utiliza principalmente juntas.

El llamado sello dinámico se refiere principalmente ael sellado del vástago de la válvulaEsto evita que el fluido de la válvula se escape con el movimiento del vástago. El principal método de sellado del sello dinámico es el uso de un prensaestopas.

1. Sello estático

El sellado estático se refiere a la formación de un sello entre dos secciones estacionarias, y este método de sellado utiliza principalmente juntas. Existen muchos tipos de arandelas. Las más utilizadas incluyen arandelas planas, arandelas en forma de O, arandelas envueltas, arandelas de forma especial, arandelas onduladas y arandelas enrolladas. Cada tipo se puede clasificar según los diferentes materiales utilizados.
①Arandela planaLas arandelas planas se colocan planas entre dos secciones fijas. Generalmente, según el material utilizado, se dividen en arandelas planas de plástico, arandelas planas de caucho, arandelas planas metálicas y arandelas planas compuestas. Cada material tiene su propia aplicación.
②Junta tórica. Una junta tórica es una junta con una sección transversal en forma de O. Gracias a esta sección, posee un cierto efecto autoajustable, lo que mejora el sellado en comparación con una junta plana.
③ Incluyen arandelas. Una junta envuelta se refiere a una junta que envuelve un material sobre otro. Este tipo de junta generalmente tiene buena elasticidad y puede mejorar el efecto de sellado. ④ Arandelas de forma especial. Las arandelas de forma especial se refieren a juntas con formas irregulares, como arandelas ovaladas, arandelas de diamante, arandelas de engranaje, arandelas de cola de milano, etc. Estas arandelas generalmente tienen un efecto autoajustable y se utilizan principalmente en válvulas de alta y media presión.
⑤ Arandela ondulada. Las juntas onduladas son juntas que solo tienen forma ondulada. Estas juntas suelen estar compuestas por una combinación de materiales metálicos y no metálicos. Generalmente, presentan una baja fuerza de presión y un buen efecto de sellado.
⑥ Envuelva la arandela. Las juntas enrolladas se forman envolviendo firmemente tiras finas de metal y no metal. Este tipo de junta tiene buena elasticidad y propiedades de sellado. Los materiales para fabricar juntas incluyen principalmente tres categorías: materiales metálicos, materiales no metálicos y materiales compuestos. En general, los materiales metálicos tienen alta resistencia y alta resistencia a la temperatura. Los materiales metálicos más utilizados incluyen cobre, aluminio, acero, etc. Existen muchos tipos de materiales no metálicos, incluyendo productos de plástico, productos de caucho, productos de asbesto, productos de cáñamo, etc. Estos materiales no metálicos son ampliamente utilizados y pueden seleccionarse según las necesidades específicas. También existen muchos tipos de materiales compuestos, incluyendo laminados, paneles compuestos, etc., que también se seleccionan según las necesidades específicas. Generalmente, se utilizan principalmente arandelas corrugadas y arandelas enrolladas en espiral.

2. Sello dinámico

El sello dinámico se refiere a un sello que evita que el flujo del medio en la válvula se escape con el movimiento del vástago de la válvula. Esto representa un problema de sellado durante el movimiento relativo. El principal método de sellado es el prensaestopas. Existen dos tipos básicos de prensaestopas: de prensaestopas y de tuerca de compresión. El prensaestopas es el más utilizado actualmente. En términos generales, la forma del prensaestopas se puede dividir en dos tipos: combinado e integral. Aunque cada forma es diferente, básicamente incluyen pernos para la compresión. El prensaestopas de tuerca de compresión se utiliza generalmente para válvulas más pequeñas. Debido a su pequeño tamaño, la fuerza de compresión es limitada.
En el prensaestopas, dado que la empaquetadura está en contacto directo con el vástago de la válvula, se requiere que tenga un buen sellado, un bajo coeficiente de fricción, capacidad de adaptación a la presión y temperatura del medio, y sea resistente a la corrosión. Actualmente, los rellenos más utilizados incluyen juntas tóricas de caucho, empaquetadura trenzada de politetrafluoroetileno, empaquetadura de asbesto y rellenos de moldeo de plástico. Cada relleno tiene sus propias condiciones y rangos de aplicación, y debe seleccionarse según las necesidades específicas. El sellado sirve para prevenir fugas, por lo que el principio de sellado de las válvulas también se estudia desde la perspectiva de la prevención de fugas. Hay dos factores principales que causan fugas. Uno es el factor más importante que afecta el rendimiento del sellado, es decir, la separación entre los pares de sellado, y el otro es la diferencia de presión entre ambos lados del par de sellado. El principio de sellado de la válvula también se analiza desde cuatro aspectos: sellado de líquidos, sellado de gases, principio de sellado del canal de fuga y par de sellado de la válvula.

Estanqueidad a los líquidos

Las propiedades de sellado de los líquidos están determinadas por su viscosidad y tensión superficial. Cuando el capilar de una válvula con fugas se llena de gas, la tensión superficial puede repeler o introducir líquido en el capilar. Esto crea un ángulo tangente. Cuando este ángulo es menor de 90°, se inyecta líquido en el capilar y se produce una fuga. Las fugas se producen debido a las diferentes propiedades de los medios. Experimentos con diferentes medios arrojarán resultados diferentes en las mismas condiciones. Se puede usar agua, aire o queroseno, etc. Cuando el ángulo tangente es mayor de 90°, también se producen fugas. Esto se debe a la película de grasa o cera sobre la superficie metálica. Una vez disueltas estas películas superficiales, las propiedades de la superficie metálica cambian y el líquido inicialmente repelido humedece la superficie y produce fugas. En vista de lo anterior, según la fórmula de Poisson, el propósito de prevenir o reducir las fugas se puede lograr reduciendo el diámetro del capilar y aumentando la viscosidad del medio.

Estanqueidad al gas

Según la fórmula de Poisson, la estanqueidad de un gas está relacionada con la viscosidad de las moléculas del gas y del propio gas. La fuga es inversamente proporcional a la longitud del tubo capilar y a la viscosidad del gas, y directamente proporcional al diámetro del tubo capilar y a la fuerza impulsora. Cuando el diámetro del tubo capilar es igual al grado de libertad promedio de las moléculas de gas, estas fluirán hacia el tubo capilar con libre movimiento térmico. Por lo tanto, al realizar la prueba de sellado de la válvula, el medio debe ser agua para lograr el efecto de sellado, ya que el aire, es decir, el gas, no puede lograrlo.

Incluso si reducimos el diámetro capilar bajo las moléculas de gas mediante deformación plástica, no podemos detener el flujo de gas. Esto se debe a que los gases aún pueden difundirse a través de las paredes metálicas. Por lo tanto, al realizar pruebas con gases, debemos ser más rigurosos que con líquidos.

El principio de sellado del canal de fuga

El sello de la válvula consta de dos partes: la distribución irregular de la superficie ondulada y la rugosidad de la ondulación en la distancia entre los picos de onda. Dado que la mayoría de los materiales metálicos en nuestro país presentan baja deformación elástica, para lograr un sellado, es necesario exigir mayores requisitos de fuerza de compresión; es decir, que esta supere su elasticidad. Por lo tanto, al diseñar la válvula, el par de sellado se adapta con una cierta diferencia de dureza. Bajo la acción de la presión, se produce un cierto grado de sellado por deformación plástica.

Si la superficie de sellado es metálica, las irregularidades que sobresalen aparecerán primero. Inicialmente, basta con aplicar una pequeña carga para provocar la deformación plástica de estas irregularidades. Al aumentar la superficie de contacto, la irregularidad superficial se convierte en deformación plástico-elástica. En este momento, se presentará rugosidad en ambos lados del hueco. Cuando sea necesario aplicar una carga que pueda causar una deformación plástica importante del material subyacente y hacer que ambas superficies entren en estrecho contacto, estas trayectorias restantes pueden cerrarse a lo largo de una línea continua y en dirección circunferencial.

Par de sellos de válvula

El par de sellado de la válvula es la parte del asiento y el elemento de cierre que se cierra al entrar en contacto. Durante el uso, la superficie metálica de sellado se daña fácilmente por fluidos arrastrados, corrosión, partículas de desgaste, cavitación y erosión. Si las partículas de desgaste son menores que la rugosidad de la superficie, la precisión superficial mejorará en lugar de deteriorarse cuando la superficie de sellado se desgaste. De lo contrario, la precisión superficial se verá afectada. Por lo tanto, al seleccionar las partículas de desgaste, se deben considerar cuidadosamente factores como sus materiales, las condiciones de trabajo, la lubricidad y la corrosión en la superficie de sellado.

Al igual que con las partículas de desgaste, al seleccionar sellos, debemos considerar exhaustivamente diversos factores que afectan su rendimiento para evitar fugas. Por lo tanto, es fundamental elegir materiales resistentes a la corrosión, los rayones y la erosión. De lo contrario, la falta de alguno de los requisitos reducirá considerablemente su rendimiento de sellado.