對超高壓截止閥閥桿軸向密封力的分析

　　超高壓截止閥密封副材料通常為金屬對金屬,為了使截止閥關(guān)閉時密封嚴(yán)密,必須提高密封面的加工精度和粗糙度等級,并且對密封面施加非常大的軸向密封力。然而,軸向密封力并非越大越好

　　超高壓截止閥閥桿軸向密封力分析
　　閥桿軸向力主要取決于密封面的總作用力,閥門設(shè)計中確定密封面總作用力的關(guān)鍵參數(shù)是密封比壓。但是在超高壓截止閥的錐面線密封情況下,其軸向力Q在無介質(zhì)壓力關(guān)閉時所產(chǎn)生的密封比壓q是否可以大于密封副軟材料的屈服極限δs,在有介質(zhì)壓力關(guān)閉時的密封比壓q是否一定等于δs,本文將討論q的合適值。 


　　密封面粗糙度對軸向力的影響
　　根據(jù)只有當(dāng)密封表面間的間隙小于介質(zhì)分子直徑時,才能保證介質(zhì)不滲漏的觀點(diǎn),可以認(rèn)為,防止流體滲漏的間隙值必須小至0.003μm。但是,即使經(jīng)過精研,金屬表面上的凸峰高度仍然超過0.05μm,要達(dá)到理想平面,就必須對接觸面施加一定的力,這個力的大小與密封副軟材料的σs及密封面的粗糙度有關(guān)。 


　　當(dāng)密封面上的比壓q<40MPa時,密封面的質(zhì)量起著決定作用。例如在q=65MPa時,隨著粗糙度等級的越來越高,滲透量迅速減小,也就是說在q<40MPa時,在同樣一個滲漏量等級,粗糙度愈高所需要的q愈小,其軸向力越小。 但對于σs>900MPa密封副材料,在用于300MPa等級的超高壓閥時,除了從線彈性斷裂力學(xué)觀點(diǎn)出發(fā),[σ]從強(qiáng)度要求考慮,Ra0.05μm以上,還要從密封機(jī)理上考慮。因此,對于σs為900MPa的超高壓截止閥用密封副,其密封面粗糙度必須在Ra0.05μm以上。而對于經(jīng)HIP處理的WC硬質(zhì)合金密封副來說,由于其性質(zhì)較脆,要增大密封面上的比壓來壓縮密封面上的波峰,就會使軸向力增加很大,而且會使密封副產(chǎn)生斷裂,(在Fisher公司閥門的使用中,就有因軸向力調(diào)整不當(dāng)而引起閥座斷裂的例子),因此,其密封面上粗糙度必須高于Ra0105μm。只有在這個范圍內(nèi),才能使用式(13)的軸向力計算式。 

　　超高壓截止閥的密封機(jī)理分狹面彈塑性密封和線密封兩種型式。由于閥座(或閥瓣)密封面塑性變形后的表面冷作硬化現(xiàn)象,所以軸向力的增加與閥座密封面寬度的增加并不成正比關(guān)系?？趶?/2in.(15mm)以上超高壓閥的密封副材料以采用HIP處理的WC硬質(zhì)合金為宜,密封面必須有很高的粗糙度等級,而軸向力計算公式具有一定的使用范圍。