閥門密封原理之截止閥密封
作為截止閥原理的一部分，截止閥的密封原理可能深入了解的人不多，根據截止閥密封副的材料不同，截止閥可使用金屬密封和非金屬密封。使用金屬密封及非金屬陶瓷密封時，不但需要密封比壓高，而且需要四周均勻，以達到所需的密封性。根據以上要求，密封副的結構設計有多種，其密封原理及密封力的計算也不盡相同。
（1） 截止閥原理之平面密封
平面密封的優點是接觸面密合時無摩擦，因此對關閉件的導向要求并不重要，對密封面材料抗擦傷的要求也不嚴格。同時，由于管道應力而使密封面圓度受變 形時，也不會影響密封面的密封性能。缺點是介質中的固體顆粒和沉淀物易損傷密封面。其密封原理是當介質從閥瓣下方流人時，所施加的密封力必須等于或大于密 封面上所產生的必須比壓和介質向上的作用力之和，見式1 ～式3。
式1： FMZ≥FMF-FMJ
式2： FMF=π（DMN+bM）bMqMF
式3： FMJ=π/4（DMN+bM）2p
式中 FMZ——施加于密封面上的總作用力；
FMF——密封面上的密封力；
FMJ——密封面上的介質作用力；
DMN——密封面內徑；
bM——密封面寬度；
qMF
p——計算壓力，通常取公稱壓力。
當介質從閥瓣上方流人時，所施加的密封力就等于或大于密封面上所產生的必須比壓力和介質的作用力之差，如圖1所示和式4：
式4： FMZ≥FMF+FMJ
（2） 截止閥原理之錐面密封
把密封面做成錐形，使接觸面變窄。這種密封在一定的密封力作用下，其密封比壓大大增加，密易達到密封。在保證密封的前提下，和平面密封相比，所施加 的密封力較小。由于狹窄的密封面不易使閥瓣正確地落在閥座上，為了達到最好的密封性能，必須對閥瓣進行導向。閥瓣進行導向后，就可達到較好的密封性能。閥 瓣在閥體中導向時，閥瓣所受到流動介質的側向推力由閥體承受，而不是由閥桿來承受，這就進一步增強了密封性能和填料密封的可靠性。另一方面，錐形密封是在 摩擦的情況下配合，所以密封材料必須能耐擦傷。錐面密封和平面密封相比，受固體顆粒和介質沉淀物的損傷相對少一些，但也不宜在含有固體顆粒和介質沉淀物的 介質中使用。這樣的密封主要用于沒有顆粒的介質中。其密封原理是當介質從閥瓣下方流人時，所施加的密封力必須等于或略大于密封面上所產生的必須比壓力和介 質向上的作用力之和，如圖2所示和見式5 ～式7。
式5： FMZ≥FMF-FMJ
式6： FMF=π/4（D2MW-D2MN）（1+fM/tanα）qMF
式7： FMJ=π/4（DMN+bMsinα）2p
式中 FMZ——施加于密封面上的總作用力；
FMF——密封面上的密封力；
FMJ——密封面上的介質作用力；
DMW——密封面外徑；
DMN——密封面內徑；
fM——密封面摩擦系數；
α——密封面錐半角；
qMF——密封面必須比壓；
bM——密封面莧度；
p——計算壓力，通常取公稱壓力。
當介質從閥瓣上方流人時，所施加的密封力就等于或大于密封面上所產生的必須比壓力和介質的作用力之差，如圖2所示和見式8。
式8： FMZ≥FMF-FMJ
為了改善錐形密封的強度而又不至犧牲其密封應力，把密封面錐半角做成15°，這就提供了較寬的密封面，使閥瓣能更容易地與閥座密封。為了達到較高的 密封應力，閥座密封面開始與閥瓣接觸部分較窄，約3mm，其余留有的錐度部分可稍長些。當密封負荷增大時，閥瓣滑人閥座的程度加深，因而增加了密封面寬 度。這種密封面的設計不像窄密封面那樣容易受沖蝕損壞。此外，由于錐形面較長，使閥門的節流特性得到改善。
（3）截止閥原理之球面密封
如圖3所示，把閥瓣做成球形，閥座做成錐形。閥瓣的球體在閥桿的孔內能自由轉動。因此閥瓣能在閥座上作一定范圍的轉動而進行調整。由于兩密封面的接 觸幾乎成一線，即線密封，故密封應力很高，容易密封。又由于閥瓣球體可使用硬質合金或陶瓷材料，硬度可達到40～60HRC，而且能耐很高的溫度。因此可 以作高溫截止閥用。缺點是密封面線形接觸容易受沖蝕而損壞。所以閥座應選擇耐沖蝕的材料。球面密封的截止閥可適用于介質中帶有微小固體顆粒的氣體或液體。 其密封原理是當介質從閥瓣下方流人時，所施加的密封力必須等于或略大于密封面上所產生的必須比壓力和介質向上的作用力之和。如圖3所示和見式9 ～式11。
式9： FMZ≥FMF-FMJ
式10： FMF=πDMNqMF
式11： FMJ=π/4*D2MNp
式中 FMZ——施加于密封面上的總作用力；
FMF——密封面上的密封力；
FMJ——密封面上的介質作用力；
DMN——密封面內徑；
qMF——密封面必須比壓；
p——計算壓力，通常取公稱壓力。
當介質從閥瓣上方流人時，所施加的密封力必須等于或略大于密封面上所產生的必須比壓力和介質向下的作用力之差。如圖3所示和見式12。
式12： FMZ≥FMF+FMJ
（3） 徑向密封
徑向密封是指柱塞式截止閥的密封，其密封原理是，在柱塞閥中，其閥瓣和閥座是按柱塞的原理設計的。把閥瓣設計成柱塞，閥座設計成套環，套環的材料可以使用柔性石墨或聚四氟乙烯，閥座由上套環、隔離環和下套環組成，用閥蓋壓緊。靠柱塞和套環之間的緊密配合來實現密封。
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