閥桿填料密封補償的分析與設計
針對特殊工況的閥桿填料密封中,環(huán)境溫度和壓力的變化、密封環(huán)的壓實、工作期間的磨損引起的泄漏問題,根據密封原理,對閥桿填料密封和閥桿填料密封補償的形式進行研究,提出了連續(xù)調整的方法,通過增加碟形彈簧補償裝置對閥桿填料密封進行了補償,給出了碟形彈簧設計計算方法,為閥桿填料密封設計提供一定的參考。
1、概述
閥門廣泛應用于工業(yè)領域中,隨著工業(yè)技術進步,存在許多高溫和高壓工況,有的具有較強的毒性和腐蝕性,且為易燃易爆的介質。閥門經過長時間運行后,容易導致填料磨損,密封環(huán)的壓實,而引起泄漏,還有可能因環(huán)境溫度和壓力的變化,及彈性不足導致泄漏。介質的泄漏不僅會造成一定的經濟損失,而且會引起環(huán)境污染,甚至會造成人員傷亡事故。因此,閥門密封至關重要,對閥門閥桿填料密封補償結構的設計具有十分重大的意義。
2、閥桿填料密封原理分析
填料壓蓋對填料函內填料進行軸向壓縮,填料的塑性使其產生徑向壓緊力,并與軸緊密接觸,同時,填料中添加潤滑劑。當潤滑劑被擠出時,在接觸面間形成油膜。由于接觸狀態(tài)不均勻,接觸部位出現邊界潤滑狀態(tài),未接觸的凹部形成小油槽,有較厚的油膜。真空技術網(http://www.mp99x.cn/)認為當軸與填料相對運動時,接觸部位與不接觸部位組成一道不規(guī)則的迷宮,起到阻止液流泄漏的作用。
常見的閥桿填料密封結構如圖1(a) 所示,填料壓蓋對填料施加軸向壓力,由于填料的塑性其產生徑向力,并與閥桿緊密接觸,但這種接觸并不是均勻的。填料徑向壓力的分布與介質壓力的分布情況如圖1(b) 所示,從圖中可以看出徑向壓緊力是由內向外按指數規(guī)律增加,介質壓緊力由內向外按指數規(guī)律減少,可能出現密封填料局部過度密封,靠近壓蓋的2 ~3 圈填料處徑向壓緊力最大。
圖1 填料密封結構
5、結語
引起閥門閥桿處泄漏的因素很多,對于閥門在長時間運行后所出現的泄漏,采用碟形彈簧補償式結構,能自動補償填料磨損,防止過度預緊或預緊不足,提高填料密封使用的壽命。