球閥填塞式密封結(jié)構(gòu)使早起球閥密封座的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，一個(gè)形狀簡單的由PTFE制造的圓環(huán)裝在球體和閥體之間，這種密封座結(jié)構(gòu)稱為“填塞式”密封(jam-seal)?？梢栽O(shè)想，這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)很難來控制裝配過盈量，或者說，裝配時(shí)預(yù)緊比壓值對(duì)過盈量的變化十分敏感，制造的球閥不是過盈量太小而容易泄露，就是過盈量太大而轉(zhuǎn)矩太大，制造不出品質(zhì)優(yōu)良的產(chǎn)品。特別是當(dāng)閥門用在過程工業(yè)中，閥門要經(jīng)受壓力波動(dòng)和溫度波動(dòng)，這時(shí)填塞式密封的球閥的缺陷被顯示出來。因?yàn)樘钊矫芊獾乃芰蠎?yīng)變發(fā)生在球體與密封座和閥體與密封座之間，這兩個(gè)區(qū)域的接觸應(yīng)力大小，決定閥門的密封性能。在閥門使用中，不希望這一接觸應(yīng)力會(huì)產(chǎn)生松弛而引起內(nèi)漏。
因此，希望密封材料像橡膠一樣，受壓時(shí)可以發(fā)生較大的變形，來填補(bǔ)金屬表面的微觀不平度，而當(dāng)應(yīng)力消除后又能回復(fù)其原來的形狀，這種現(xiàn)象被稱為材料的“記憶特性”，一個(gè)較好的例子是橡皮筋，可以被拉得很長，應(yīng)力一旦消失，就回復(fù)到其原來的形狀，所以公稱上很多場合選用橡膠密封圈作密封材料，但PTFE就不具備這種“記憶特性”，它的彈性范圍很小，塑性范圍很大。而且當(dāng)應(yīng)力達(dá)到一定程度，就產(chǎn)生“冷流”現(xiàn)象，就是發(fā)生了宏觀的形狀變化。例如PTFE在常溫下，產(chǎn)生“冷流”的極限應(yīng)力為42MPa。溫度上升時(shí)，這一值迅速降低，當(dāng)溫度為150℃時(shí)，產(chǎn)生“冷流”的極限應(yīng)力值為4.7MPa。
另一缺陷是熱膨脹特性，通常希望密封材料的熱膨脹系數(shù)和金屬材料接近，這樣環(huán)境或者工況溫度變化時(shí)，密封材料的“過盈”量不會(huì)發(fā)生明顯的變化，遺憾的是PTFE的熱膨脹系數(shù)是鋼的7.5倍，這就使當(dāng)溫度升高時(shí)，密封材料的過盈量增加，閥門的關(guān)閉轉(zhuǎn)矩增加，開關(guān)失靈。當(dāng)溫度下降時(shí)，密封材料收縮，保持密封的過盈量消失，閥門就產(chǎn)生泄露。
如果把PTFE的“冷流”特性和熱膨脹特性結(jié)合來考慮，問題就變得更加嚴(yán)重，就是一旦發(fā)生較大的熱循環(huán)現(xiàn)象，由于PTFE的膨脹比金屬膨脹大得多，過盈量增加，壓縮應(yīng)力增加，超過冷流極限，密封材料就產(chǎn)生“冷流”，溫度下降后，其他材料回復(fù)到其原來的形狀，而密封材料PTFE例外，產(chǎn)生了“冷流”，發(fā)生了嚴(yán)重的變形，裝配時(shí)的密封座PTFE的過盈量消失，閥門就產(chǎn)生了不可恢復(fù)的泄露。
球閥填塞式密封結(jié)構(gòu)的缺陷
發(fā)布日期：2022-03-14 瀏覽數(shù)：508
