Základná definícia a princíp tesnenia
Klinový uzáver je utesnený mechanickým klinom medzi klinovým kotúčom a tesnením sedla ventilu. Ide o typickú jednostrannú štruktúru núteného tesnenia. Princíp konštrukcie jadra je využiť geometrické charakteristiky klinového kotúča (ako je uhol klinu, kužeľ atď.) na zvýšenie pomocného tesniaceho zaťaženia, aby sa dosiahlo spoľahlivé utesnenie pri vysokom a nízkom tlaku. V porovnaní s paralelnou dvojkotúčovou štruktúrou môže byť klinová brána utesnená jednostrannou klinovacou silou, s kompaktnou štruktúrou a ovládateľným prevádzkovým momentom.
Mechanizmus inštalácie klinového sedadla
Princíp mechanického klinovania
Hlavným konštrukčným princípom klinovej brány je geometria uhla klinu (typicky 5 stupňov -15 stupňov). Keď je kotúč uzáveru zatvorený, uhol klinu vytvára zvislú zložku sily smerujúcej nadol, čo tlačí kotúč uzáveru do tesného kontaktu s tesnením sedla ventilu. Čím menší je uhol klinu, tým väčšia je klinovacia sila, ale musí byť vyvážená prevádzkovým momentom. Napríklad klinový uhol 5 stupňov poskytuje vyšší pomer tesniaceho tlaku, ale vyžaduje väčší uzatvárací moment; 15 stupňový klinový uhol sa ľahšie ovláda, ale má relatívne nižší pomer tesniaceho tlaku. Podľa technických dokumentov od Tianjin Kaiweis Valve Manufacturing Co., Ltd. je rozsah dizajnu klinových uhlov produktov spoločnosti prísne kontrolovaný medzi 8 a -12 stupňami, aby sa vyrovnal tesniaci výkon a prevádzková účinnosť.
2.Material Matching
- Tvrdé tesnenie (kov-na{1}}kov): prekrytie volfrámu a chrómu a kobaltu s precíznym brúsením s drsnosťou povrchu menšou alebo rovnou Ra0,4 mikrónu. Prípadová štúdia spoločnosti Olam Valve Technology Co., Ltd. ukazuje, že Stellite HRC Tvrdosť väčšia alebo rovná 45, odolnosť voči oderu 300% a vhodná pre podmienky vysokej teploty a tlaku (menej alebo rovná 550 stupňom).
- Mäkké tesnenie (kov-kov): PTFE/grafitové kompozitné tesnenia sú vyplnené mikropórmi elastickou deformáciou. Tesnenie opletené PTFE má mieru kompresie 15%-25%, rýchlosť odrazu väčšiu alebo rovnú 85% alebo väčšiu, použiteľný teplotný rozsah menší alebo rovný 200 stupňom. Grafitové tesnenia majú tepelnú vodivosť 80 W/ (m·K), silnú schopnosť kompenzácie tepelnej rozťažnosti a sú vhodné pre nízke teploty alebo cyklické podmienky.
Štruktúra sprievodcu
Na zabezpečenie presného a presného smeru zaklinovania vodiaca koľajnica kotúča obmedzuje horizontálne vychýlenie kotúča brány a protikrútený driek bráni otáčaniu drieku, aby sa nevyrovnal tesniaci povrch. Napríklad určitý typ klinového posúvača má konštrukciu s dvojitou vodiacou drážkou, ktorá udržuje horizontálne vychýlenie kotúča posúvača na ± 0,05 mm, čím sa výrazne znižuje riziko úniku.
Vplyv tlaku média na výkon tesnenia
Pozitívny tesniaci mechanizmus
Dielektrický tlak pôsobí na horný povrch brány a brána sa premieňa na vertikálnu tesniacu silu cez klinovú štruktúru. Experimentálne údaje naznačujú, že stredný tlak 10 MPa môže vytvoriť dodatočný tesniaci tlak približne 3-5 MPa, čo má za následok „samoposilňujúci“ tesniaci efekt. Prostredníctvom technickej diskusie sa vytvorí model premeny tlaku, ktorý demonštruje, že za pozitívnych podmienok tesnenia je tesniaci tlak lineárne a pozitívne úmerný tlaku média. Obmedzenia spätného tesnenia
Tlakový pomer vstupného tesnenia závisí od klinovej sily a keď je dielektrický tlak obrátený, je ľahké spôsobiť únik. Údaje z testov Fujian Detsen Valve Co., Ltd. ukazujú, že rýchlosť úniku klinového uzáveru kovového tesnenia môže dosiahnuť 0,1 mm3/s v obrátenom stave, čo je výrazne viac ako 0,01 mm3/s v obrátenom stave.
Tlakový-vyvážený dizajn
Koncová štruktúra s dvojitým tesnením: rýchlosť úniku znížená na menej ako 0,01 mm3/s vďaka samo-vyrovnávaniu tlaku média. Napríklad určitý typ dvojito{4}utesneného klinového posúvača má 90 % zníženie spätného úniku pri 10 MPa v porovnaní s konštrukciou s jedným-utesneným koncom.
Pomocné tesnenie tanierovej pružiny: Zostava tanierovej pružiny poskytuje konštantné predpätie (zvyčajne 5-10 N/mm2) na kompenzáciu kolísania tlaku. Niektoré tesniace ventily s pružinou si udržujú stabilnú rýchlosť úniku menšiu alebo rovnú 0,005 mm3/s pri ± 2 MPa.
ÚVOD Rozdiely v tesniacich povrchoch Princíp rôznych materiálov
Kovové tvrdé tesnenie
Kobaltový povlak Stellite je utesnený mechanickou deformáciou a spojením s mikro-konvexnými povrchmi. Jeho použiteľný teplotný rozsah je menší alebo rovný 550 stupňom. Odolnosť proti oderu je väčšia alebo rovná tvrdosti 45, odolnosť proti korózii, vhodná pre paru, vysokoteplotný olej ainé médiá.
Nekovové mäkké tesnenie
- Tesnenie opletené PTFE: kompresný pomer 15%-25%, rýchlosť odrazu väčšia alebo rovná 85%, vhodné pre neutrálne médiá, ako je voda a vzduch (menší alebo rovný 200 stupňom).
- Grafitové tesnenie: Tepelná vodivosť 80 W/(m. K), kompenzácia vysokej tepelnej rozťažnosti, vhodné pre kryogénny kvapalný dusík (-196 stupňov) alebo rozvody horúceho oleja.
Kompozitná tesniaca štruktúra
Použite 304L + PTFE dvojvrstvové-tesnenie: kovová vrstva poskytuje podporu, ne-kovová vrstva zaisťuje utesnenie. Vhodné pre kombináciu korozívnych médií a vysokoteplotných podmienok. Grafitové-nerezové špirálovo vinuté tesnenie: Miera netesnosti 1×10−4Pa·m3/s alebo rovná 1×10−4Pa·m3/s (test héliom) pre náročnejšie aplikácie, ako sú ultra-vysokotlakové vodíkové potrubia. Prípadová štúdia spoločnosti Changzhou Karls Fluid Control Equipment Co., Ltd. ukazuje, že jej kompozitné tesnenie zachováva nulovú netesnosť pri tlaku 15 MPa.
Aplikačné scenáre a odporúčania pre výber
Vysokotlakové{0}}aplikácie
Na pokrytie tvrdých tesnení s konštrukčným tlakom do 16 MPa sa uprednostňujú zliatiny volfrámu, chrómu a kobaltu. Napríklad hlavné napájacie potrubie jadrovej elektrárne, ktoré používa klinový posúvač s výkonom 16 MPa-, je už 10 rokov-bez úniku.
CryoApplications
Mäkké tesnenia PTFE sú vhodné pre potrubia na kvapalný dusík pracujúce pri teplote -196 stupňov. Jeho koeficient lineárnej rozťažnosti (približne 10−4/ stupeň) kompenzuje tesniace medzery. Projekt kryogénnej skladovacej nádrže využíva PTFE tesniace ventily na udržanie spoľahlivosti tesnenia počas cirkulácie od -196 stupňov do izbovej teploty. Korozívne médiá
Telo ventilu z nehrdzavejúcej ocele 316L a tesniaci povrch Hastelloy C-276 odolný voči korózii chlórovými iónmi (koncentrácia menšia alebo rovná 200 ppm). Podľa Príručky pre výber modelov zariadení tepelných elektrární má táto kombinácia životnosť viac ako 10 rokov v systémoch na odsoľovanie morskej vody.
Záver:
Princíp tesnenia klinovej brány je dosiahnutý mechanickým prispôsobením klinového materiálu a dizajnom vyrovnávania tlaku. Výkonnostné rozdiely pochádzajú z materiálového výkonu a konštrukčnej optimalizácie. Pri výbere klinového posúvača by sa mal brať do úvahy pracovný tlak, teplota a dielektrické charakteristiky, aby sa maximalizovala spoľahlivosť tesnenia a životnosť.