Definice jádra a princip těsnění
Klínové šoupátko je utěsněno mechanickým klínem mezi klínovým kotoučem a těsněním sedla ventilu. Jedná se o typickou jednostrannou strukturu nuceného těsnění. Principem konstrukce jádra je využití geometrických charakteristik klínového kotouče (jako je úhel klínu, zkosení atd.) ke zvýšení pomocného těsnícího zatížení, aby se dosáhlo spolehlivého těsnění za podmínek vysokého a nízkého tlaku. Ve srovnání s paralelní dvoukotoučovou strukturou lze klínovou bránu utěsnit jednostrannou zaklínovací silou, kompaktní konstrukcí a ovladatelným provozním momentem.
Mechanismus instalace klínového sedadla
Princip mechanického klínování
Základní konstrukční princip klínové brány spočívá v geometrii úhlu klínu (typicky 5 stupňů -15 stupňů). Když je šoupátko zavřené, úhel klínu vytváří vertikální složku síly směřující dolů, což tlačí šoupátko do těsného kontaktu s těsněním sedla ventilu. Čím menší je úhel klínu, tím větší je síla klínování, ale musí být vyvážena provozním momentem. Například úhel klínu 5 stupňů poskytuje vyšší poměr těsnicího tlaku, ale vyžaduje větší uzavírací moment; 15° úhel klínu se snadněji ovládá, ale má relativně nižší poměr těsnicích tlaků. Podle technických dokumentů společnosti Tianjin Kaiweis Valve Manufacturing Co., Ltd. je konstrukční řada klínových úhlů produktů společnosti přísně kontrolována mezi 8 a -12 stupni, aby se vyrovnal těsnicí výkon a provozní účinnost.
2.Material Matching
- Tvrdé těsnění (kov-na{1}}kov): wolfram-chromkobaltová vrstva s přesným brusným povrchem s drsností menší nebo rovnou Ra0,4 mikronu. Případová studie společnosti Olam Valve Technology Co., Ltd. ukazuje, že Stellite HRC tvrdost větší nebo rovna 45, 300% odolnost proti otěru a vhodná pro podmínky vysoké teploty a tlaku (méně než nebo rovna 550 stupňům).
- Měkké těsnění (kov-kov): PTFE/grafitová kompozitní těsnění jsou vyplněna mikropóry elastickou deformací. Pletená ucpávka z PTFE má míru stlačení 15%-25%, rychlost odskoku větší nebo rovna Větší než nebo rovna 85%, použitelný teplotní rozsah menší nebo roven 200 stupňům. Grafitová těsnění mají tepelnou vodivost 80 W/ (m·K), silnou kompenzaci tepelné roztažnosti a jsou vhodná pro nízké teploty nebo cyklické podmínky.
Struktura průvodce
Aby byl zajištěn přesný přesný směr zaklínění, vodicí lišta kotouče omezuje horizontální vychýlení kotouče brány a dřík proti pootočení brání rotaci vřetene v nesprávném vyrovnání těsnicí plochy. Například určitý typ klínového šoupátka má konstrukci s dvojitou vodicí drážkou, která udržuje horizontální vychýlení šoupátka na ± 0,05 mm, což výrazně snižuje riziko úniku.
Vliv tlaku média na výkon těsnění
Pozitivní těsnící mechanismus
Dielektrický tlak působí na horní povrch brány a brána se přeměňuje na vertikální těsnící sílu prostřednictvím klínové struktury. Experimentální data naznačují, že střední tlak 10 MPa může vytvořit dodatečný těsnicí tlak přibližně 3-5 MPa, což má za následek „samoposilující“ těsnící efekt. Prostřednictvím technické diskuse je stanoven model přeměny tlaku, který ukazuje, že za kladných podmínek těsnění je těsnící tlak lineárně a pozitivně úměrný tlaku média. Omezení zpětného těsnění
Tlakový poměr vstupního těsnění závisí na klínové síle, a když je dielektrický tlak invertován, je snadné způsobit únik. Údaje o testech Fujian Detsen Valve Co., Ltd. ukazují, že rychlost netěsnosti klínového uzávěru kovového těsnění může dosáhnout 0,1 mm3/s v převráceném stavu, což je výrazně více než 0,01 mm3/s v převráceném stavu.
Tlakový-vyvážený design
Koncová struktura s dvojitým těsněním: rychlost úniku snížena na méně než 0,01 mm3/s díky samo-vyrovnání tlaku média. Například určitý typ dvojitě -utěsněného klínového šoupátka má 90% snížení zpětného úniku při 10 MPa ve srovnání se strukturou s jednoduchým-utěsněným koncem.
Pomocné těsnění talířové pružiny: Sestava talířové pružiny poskytuje konstantní předpětí (obvykle 5-10 N/mm2) pro kompenzaci kolísání tlaku. Některé ucpávkové ventily s pružinou udržují stabilní rychlost úniku menší nebo rovnou 0,005 mm3/s při ± 2 MPa.
ÚVOD Rozdíly v těsnicích plochách Princip různých materiálů
Kovové tvrdé těsnění
Kobaltový povlak Stellite je utěsněn mechanickou deformací a spojením s mikro-konvexními povrchy. Rozsah použitelných teplot je menší nebo roven 550 stupňům. Odolnost proti oděru je větší nebo rovna tvrdosti 45, odolnost proti korozi, vhodná pro páru, vysokoteplotní oleje ajiná média.
Nekovové měkké těsnění
- Pletená ucpávka z PTFE: Kompresní poměr 15%-25%, rychlost odrazu větší nebo rovna 85%, vhodné pro neutrální média, jako je voda a vzduch (méně než nebo rovna 200 stupňům).
- Grafitové těsnění: Tepelná vodivost 80 W/(m. K), kompenzace vysoké teplotní roztažnosti, vhodné pro potrubí kryogenního kapalného dusíku (-196 stupňů) nebo horkého oleje.
Kompozitní těsnící struktura
Přijměte 304L + PTFE dvouvrstvé-těsnění: kovová vrstva poskytuje podporu, ne-kovová vrstva zajišťuje těsnění. Vhodné pro kombinaci korozivních médií a podmínek vysoké teploty. Grafitové-nerezové spirálově vinuté těsnění: Míra netěsnosti 1×10−4Pa·m3/s nebo rovna 1×10−4Pa·m3/s (test helia) pro náročnější aplikace, jako jsou ultra-vysokotlaká vodíková potrubí. Případová studie společnosti Changzhou Karls Fluid Control Equipment Co., Ltd. ukazuje, že její kompozitní těsnění zachovává nulovou netěsnost při tlaku 15 MPa.
Aplikační scénáře a doporučení pro výběr
Vysokotlaké{0}}aplikace
K pokrytí tvrdých těsnění s konstrukčním tlakem do 16 MPa jsou preferovány slitiny wolframu, chrómu a kobaltu. Například hlavní napájecí potrubí jaderné elektrárny, které používá 16 MPa-klínové šoupátko, je již 10 let-bez úniku.
CryoApplications
PTFE měkké těsnění je vhodné pro potrubí na kapalný dusík pracující při -196 stupních. Jeho koeficient lineární roztažnosti (přibližně 10−4/ stupeň ) kompenzuje těsnicí mezery. Projekt kryogenní skladovací nádrže používá těsnicí ventily z PTFE k udržení spolehlivosti těsnění během cirkulace od -196 stupňů do pokojové teploty. Korozivní média
Tělo ventilu z nerezové oceli 316L a těsnicí plocha Hastelloy C-276 odolná vůči korozi iontů chlóru (koncentrace menší nebo rovna 200 ppm). Podle Manuálu pro výběr modelu pro zařízení tepelných elektráren má tato kombinace životnost více než 10 let v systémech odsolování mořské vody.
Závěr:
Principu těsnění klínového vrata je dosaženo mechanickým přizpůsobením klínového materiálu a návrhem vyrovnávání tlaku. Rozdíly ve výkonu pocházejí z materiálového výkonu a konstrukční optimalizace. Při výběru klínového šoupátka je třeba vzít v úvahu pracovní tlak, teplotu a dielektrické charakteristiky, aby se maximalizovala spolehlivost těsnění a životnost.