Principio de sellado de la válvula

Existen muchos tipos de válvulas, pero su función básica es la misma: conectar o interrumpir el flujo de un fluido. Por lo tanto, el problema del sellado de las válvulas cobra gran importancia.

Para asegurar que la válvula pueda cortar bien el flujo del medio y evitar fugas, es necesario asegurar que el sello de la válvula esté intacto. Hay muchas razones para las fugas en las válvulas, incluyendo un diseño estructural inadecuado, superficies de contacto de sellado defectuosas, piezas de fijación sueltas, ajuste flojo entre el cuerpo de la válvula y la tapa de la válvula, etc. Todos estos problemas pueden llevar a un sellado inadecuado de la válvula. Bueno, 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 exhaustiva.

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

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

El llamado sello dinámico se refiere principalmente ael sellado del vástago de la válvula, lo que impide que el fluido en la válvula se filtre con el movimiento del vástago de la válvula. El principal método de sellado del sello dinámico es el uso de una caja de empaquetadura.

1. Sello estático

El sellado estático se refiere a la formación de un sello entre dos secciones fijas, y el método de sellado utiliza principalmente juntas. Existen muchos tipos de arandelas. Las más comunes incluyen arandelas planas, arandelas en O, arandelas enrolladas, arandelas de formas especiales, arandelas onduladas y arandelas enrolladas. Cada tipo se puede subdividir según los diferentes materiales utilizados.
①Arandela planaLas arandelas planas son arandelas planas que se colocan entre dos secciones fijas. Generalmente, según los materiales utilizados, se pueden dividir en arandelas planas de plástico, arandelas planas de caucho, arandelas planas de metal y arandelas planas compuestas. Cada material tiene su propio rango de aplicación.
② Junta tórica. Una junta tórica es una junta con sección transversal en forma de O. Debido a su sección transversal en forma de O, posee un cierto efecto de autoajuste, por lo que su sellado es mejor que el de una junta plana.
③ Arandelas incluidas. Una junta envuelta es aquella que recubre un material con otro. Este tipo de junta suele tener buena elasticidad y mejora el sellado. ④ Arandelas de forma especial. Las arandelas de forma especial son aquellas con formas irregulares, como arandelas ovaladas, de diamante, de engranaje, de cola de milano, etc. Estas arandelas suelen tener un efecto de autoajuste y se utilizan principalmente en válvulas de alta y media presión.
⑤ Arandela ondulada. Las juntas onduladas son juntas que solo tienen forma de onda. Estas juntas suelen estar compuestas de una combinación de materiales metálicos y no metálicos. Generalmente se caracterizan por una baja fuerza de presión y un buen sellado.
⑥ Envuelva la arandela. Las juntas enrolladas se refieren a juntas formadas al enrollar tiras delgadas de metal y tiras no metálicas firmemente juntas. Este tipo de junta tiene buena elasticidad y propiedades de sellado. Los materiales para hacer juntas incluyen principalmente tres categorías: materiales metálicos, materiales no metálicos y materiales compuestos. En general, los materiales metálicos tienen alta resistencia y fuerte resistencia a la temperatura. Los materiales metálicos comúnmente utilizados incluyen cobre, aluminio, acero, etc. Hay muchos tipos de materiales no metálicos, incluidos productos plásticos, 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 hay muchos tipos de materiales compuestos, incluidos laminados, paneles compuestos, etc., que también se seleccionan según las necesidades específicas. Generalmente, las arandelas corrugadas y las arandelas enrolladas en espiral son las más utilizadas.

2. Sello dinámico

El sello dinámico se refiere a un sello que impide que el fluido fluya en la válvula con el movimiento del vástago. Este es un problema de sellado durante el movimiento relativo. El método principal de sellado es la caja de empaquetadura. Existen dos tipos básicos de cajas de empaquetadura: de tipo prensaestopas y de tipo tuerca de compresión. El tipo prensaestopas es el más utilizado actualmente. En general, en cuanto a 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 tipo tuerca de compresión se usa generalmente para válvulas más pequeñas. Debido a su pequeño tamaño, la fuerza de compresión es limitada.
En la caja de empaquetadura, dado que el empaque está en contacto directo con el vástago de la válvula, se requiere que tenga un buen sellado, un coeficiente de fricción bajo, que pueda adaptarse a la presión y temperatura del medio y que sea resistente a la corrosión. Actualmente, los rellenos comúnmente utilizados incluyen juntas tóricas de caucho, empaque trenzado de politetrafluoroetileno, empaque de amianto y rellenos de moldeo de plástico. Cada relleno tiene sus propias condiciones y rango de aplicación, y debe seleccionarse según las necesidades específicas. El sellado tiene como objetivo prevenir fugas, por lo que el principio de sellado de la válvula 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, el espacio 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 el líquido o introducirlo en el capilar, creando un ángulo tangente. Si este ángulo es menor de 90°, se inyectará líquido en el capilar y se producirá una fuga. Las fugas se deben a las diferentes propiedades del medio. Experimentos con distintos medios arrojarán resultados diferentes en las mismas condiciones. Se puede usar agua, aire o queroseno, entre otros. Si el ángulo tangente es mayor de 90°, también se producirán fugas, debido a la película de grasa o cera sobre la superficie metálica. Una vez disueltas estas películas, las propiedades de la superficie metálica cambian y el líquido, originalmente repelido, mojará la superficie y se producirá la fuga. En vista de lo anterior, según la fórmula de Poisson, se puede prevenir o reducir la cantidad de fugas disminuyendo 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 sus moléculas y la 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 coincide con el grado de libertad promedio de las moléculas de gas, estas fluyen libremente dentro del tubo capilar. Por lo tanto, al realizar la prueba de estanqueidad de la válvula, el medio debe ser agua para lograr el sellado, mientras que el aire (gas) no lo permite.

Aunque reduzcamos el diámetro capilar por debajo de las moléculas de gas mediante deformación plástica, no podremos detener el flujo de gas. Esto se debe a que los gases pueden seguir difundiéndose a través de las paredes metálicas. Por lo tanto, al realizar pruebas con gases, debemos ser más rigurosos que con líquidos.

Principio de sellado del canal de fugas

El sello de la válvula consta de dos partes: la irregularidad que se extiende sobre la superficie ondulada y la rugosidad de la ondulación en la distancia entre los picos de la onda. Dado que la mayoría de los materiales metálicos en nuestro país tienen una baja deformación elástica, para lograr un sellado hermético es necesario aumentar la resistencia a la compresión del material, es decir, esta debe superar su elasticidad. Por lo tanto, al diseñar la válvula, el par de sellado se combina con una diferencia de dureza determinada. Bajo la acción de la presión, se produce un cierto grado de deformación plástica que genera un efecto de sellado.

Si la superficie de sellado es metálica, las irregularidades superficiales aparecerán con mayor rapidez. Inicialmente, basta con una carga pequeña para provocar la deformación plástica de estas irregularidades. Al aumentar la superficie de contacto, la irregularidad se transforma en deformación plástico-elástica. En este punto, se presentarán rugosidades en ambos lados del hueco. Al aplicar una carga que provoque una deformación plástica significativa del material subyacente y lograr un contacto estrecho entre las dos superficies, estas irregularidades restantes se alinearán a lo largo de la línea continua y en dirección circunferencial.

Par de juntas de válvula

El par de sellado de la válvula es la parte del asiento de la válvula y el elemento de cierre que se cierra al entrar en contacto entre sí. Durante su uso, la superficie de sellado metálica se daña fácilmente por la presencia de fluidos arrastrados, corrosión, partículas de desgaste, cavitación y erosión. Si las partículas de desgaste son más pequeñas que la rugosidad de la superficie, la precisión de la superficie mejorará en lugar de deteriorarse durante el desgaste. Por el contrario, la precisión de la superficie se deteriorará. Por lo tanto, al seleccionar las partículas de desgaste, se deben considerar exhaustivamente factores como su material, las condiciones de trabajo, la lubricidad y la corrosión en la superficie de sellado.

Al igual que con las partículas de desgaste, al seleccionar juntas, debemos considerar exhaustivamente diversos factores que afectan su rendimiento para evitar fugas. Por lo tanto, es necesario elegir materiales resistentes a la corrosión, los arañazos y la erosión. De lo contrario, la falta de estas características reducirá considerablemente su capacidad de sellado.