弹性密封闸阀原理详解

弹性密封闸阀的工作压力一般在1.6MPa 以下, 工作温度不超过80 ℃, 广泛用于给排水管道。闸阀的密封副由包胶闸板和表面静电喷塑的铁制阀体密封面组成。闸板包覆的胶料选用70A 的丁腈橡胶, 壳体表面包括密封面喷敷的是环氧树脂。橡胶的弹性模量很低, 在较小的密封力作用下, 即能得到较大弹塑性变形, 对泄漏间隙产生足够的填塞密封作用。但其许用比压也较低, 如施以过大密封力造成过度压缩, 会给橡胶带来永久性的变形, 从而丧失密封能力而发生泄漏。合理地选择橡胶压缩率, 适当地协调密封副的结构参数, 不仅关系到能否提供阀门必需的密封条件和使用寿命, 还涉及到阀门能否具备正常的启闭力矩。

弹性密封楔式闸阀是直通式, 阀体流道底部不设凹坑。因此改变了楔式闸阀单纯靠楔面密封的方式, 由Z 轴方向往前后挤压的两片1215°楔面、X轴方向往左右挤压的两段40°斜面以及在Y轴方向往下挤压的圆弧面同步实现三维密封(图1) 。两侧楔面因楔角的存在, 密封时向下位移距离较长,为减少楔面包胶在移动过程中的磨损, 一般是选取较大楔角, 或以Y 轴为轴线让楔面以小角度向两侧倾斜, 顺序递减压缩量。图中的斜面选择了与圆弧面走向最为接近的40°斜角, 由斜平面与斜棱组合, 上边与楔面上的涂黑(图1) 平面衔接, 下边 与圆弧面相切, 完成了从楔面到圆弧面密封的交接转向。

无论是明杆还是暗杆楔式闸阀, 闸板在密封过程都会受到介质静压力的作用, 并由于阀杆等零件装配间隙的存在, 使闸板向介质流动方向游移, 使出口密封面进一步被压缩。同时, 进口楔面的压缩也因此被等量缩减, 削弱甚至丧失密封条件, 形成单侧楔面的强制性密封。

由于橡胶本身是不可压缩的, 所以被压缩的橡胶会向周边空间扩胀。图中楔面和斜棱的断面均为棱形, 因此最后形成密封的接触宽度要比削去压缩量后所测到的宽度要宽。其中楔面上部的棱形断面在被压缩过程, 会沿β角向两侧的α角分界线方向顺序递减 压缩量, 并使密封面宽度均衡扩胀到9mm 左右, 以相近的宽度与两侧的长条密封面衔接。 不同的斜度和结构使各密封面宽度呈多样性,所需的最小压缩率和向下位移量也各不相同。因此闸板密封面的结构参数如设置不当, 就不能形成同步密封, 以至于某段密封面的压缩率超出正常选择范围, 过小则形不成密封, 过大则压缩过度。

橡胶密封的压缩率选取范围宜在8 %～40 %之间, 闸板的包胶硬度65～70A 较好。通过对阀体和闸板密封面结构参数的调整, 可以协调各方位橡胶密封面的压缩率和向下位移量, 以最小关闭力矩实现阀门的三维同步密封。阀体流道半径的公差带和阀体楔面大端开裆公差带取±110mm 为宜。如果放弃调整和控制,阀门的关闭力矩将会成倍上升, 影响包胶闸板的使用寿命。阀门关闭力矩的计算值和实测值相近, 因此其分析方法和计算值可以为弹性密封闸阀密封条件的分析、设计和质量控制提供参考, 为零件的强度计算和结构的优化设计提供依据。

发布：上海仪欣阀门有限公司｜返回：阀门知识