Definició bàsica i principi de segellat
La porta de falca està segellada per una falca mecànica entre el disc de falca i el segell del seient de la vàlvula. És una típica estructura de segellat forçat unilateral. El principi bàsic del disseny és utilitzar les característiques geomètriques del disc de falca (com ara l'angle de la falca, el conic, etc.) per augmentar la càrrega de segellat auxiliar, per tal d'aconseguir un segellat fiable en condicions d'alta i baixa pressió. En comparació amb l'estructura de doble disc paral·lel, la porta de falca es pot segellar amb una força de falca -d'un sol costat, amb una estructura compacta i un parell operatiu controlable.
Mecanisme d'instal·lació del seient de falca
Principi de falca mecànica
El principi de disseny bàsic de la porta de falca rau en la geometria de l'angle de la falca (normalment 5 graus -15 graus). Quan el disc de la porta està tancat, l'angle de la falca produeix un component de força vertical cap avall, forçant el disc de la porta a estar en contacte estret amb el segell del seient de la vàlvula. Com més petit sigui l'angle de la falca, més forta serà la força de falca, però això s'ha d'equilibrar amb el parell de funcionament. Per exemple, un angle de falca de 5 graus proporciona una relació de pressió de segellat més alta, però requereix un parell de tancament més gran; un angle de falca de 15 graus és més fàcil d'operar, però té una relació de pressió de segellat relativament més baixa. Segons els documents tècnics de Tianjin Kaiweis Valve Manufacturing Co., Ltd., la gamma de disseny d'angle de falca dels productes de l'empresa està estrictament controlada entre 8 i -12 graus per equilibrar el rendiment de segellat i l'eficiència operativa.
2. Coincidència de materials
- Segell dur (de metall-a-metall): superposició de tungstè crom cobalt amb una rugositat superficial de mòlta de precisió inferior o igual a Ra0,4 micres. L'estudi de cas d'Olam Valve Technology Co., Ltd. mostra que el Stellite HRC és superior o igual a 45 de duresa, 300% de resistència a l'abrasió i adequat per a condicions d'alta temperatura i pressió (menys o igual a 550 graus).
- Segell suau (metall no-metall): les juntes compostes de PTFE/grafit s'omplen de microporus per deformació elàstica. L'embalatge trenat de PTFE té una taxa de compressió del 15% al 25%, una taxa de rebot superior o igual a Superior o igual al 85%, rang de temperatura aplicable Menor o igual a 200 graus. Les juntes de grafit tenen una conductivitat tèrmica de 80 W/ (m·K), una forta capacitat de compensació d'expansió tèrmica i són adequades per a condicions de baixa temperatura o cicles.
Estructura de la guia
Per garantir una direcció precisa de falca, el rail de guia del disc limita la deflexió horitzontal del disc de la porta i la tija anti-torsió evita que la rotació de la tija faci que la superfície de segellat no s'alinei. Per exemple, un determinat tipus de vàlvula de falca té un disseny de doble ranura de guia que manté la deflexió horitzontal del disc de la porta a ± 0,05 mm, reduint molt el risc de fuites.
Efecte de la pressió dels mitjans sobre el rendiment del segellat
Mecanisme de segellat positiu
La pressió dielèctrica actua a la superfície superior de la porta i la porta es transforma en una força de segellat vertical mitjançant una estructura de falca. Les dades experimentals indiquen que una pressió mitjana de 10 MPa pot produir una pressió de segellat addicional d'aproximadament 3-5 MPa, donant lloc a un efecte de segellat "autoreforçador". A través de la discussió tècnica, s'estableix un model de conversió de pressió, que demostra que en condicions de segellat positives, la pressió de segellat està relacionada de manera lineal i positiva amb la pressió mitjana. Limitacions del segell invers
La relació de pressió del segell d'entrada depèn de la força de la falca i, quan s'inverteix la pressió dielèctrica, és fàcil provocar fuites. Les dades de prova de Fujian Detsen Valve Co., Ltd. mostren que la taxa de fuita de la porta de la falca del segell metàl·lic pot arribar a 0,1 mm3/s en estat invertit, significativament superior als 0,01 mm3/s en estat invertit.
Pressió-Disseny equilibrat
Estructura d'extrem de doble segell: índex de fuites reduït a menys de 0,01 mm3/s mitjançant l'auto{2}}equilibri de la pressió del medi. Per exemple, un determinat tipus de vàlvula de compuerta de falca de doble-cara segellada té una reducció del 90% de la fuita inversa a 10 MPa en comparació amb una estructura d'extrem-segellat única.
Segell auxiliar de molla de disc: el conjunt de molla de disc proporciona una precàrrega constant (normalment 5-10 N/mm2) per compensar les fluctuacions de pressió. Algunes vàlvules de tancament assistides per molla mantenen una taxa de fuites estable inferior o igual a 0,005 mm3/s a ± 2 MPa.
INTRODUCCIÓ Diferències en superfícies de segellat Principi de diferents materials
Segell dur de metall
El recobriment de cobalt estel·lit està segellat mitjançant deformació mecànica i enclavament amb superfícies micro-convexes. El seu rang de temperatura aplicable és inferior o igual a 550 graus. La resistència a l'abrasió és superior o igual a 45 de duresa, resistència a la corrosió, adequada per al vapor, oli d'alta temperatura ialtres mitjans.
Segell suau no-metallic
- Embalatge trenat de PTFE: relació de compressió 15% -25%, taxa de rebot superior o igual al 85%, adequat per a mitjans neutres com l'aigua i l'aire (menys o igual a 200 graus).
- Junta de grafit: conductivitat tèrmica 80 W/(m. K), alta compensació d'expansió tèrmica, adequada per a nitrogen líquid criogènic (-196 graus) o oleoductes de petroli calent.
Estructura de segellat composta
Adopta una junta de doble-capa 304L + PTFE: la capa metàl·lica proporciona suport, la capa no- metàl·lica garanteix el segellat. Apte per a una combinació de medis corrosius i condicions d'alta temperatura. Junta d'espiral d'acer inoxidable de grafit-: taxa de fuites inferior o igual a 1 × 10−4 Pa·m3/s (prova d'heli) per a aplicacions més exigents, com ara canonades d'hidrogen d'ultra-alta pressió. L'estudi de cas de Changzhou Karls Fluid Control Equipment Co., Ltd. mostra que la seva junta composta manté les fuites zero a una pressió de 15 MPa.
Escenaris d'aplicació i recomanacions de selecció
Aplicacions-d'alta pressió
Els aliatges de tungstè crom i cobalt són preferits per cobrir segells durs amb una pressió de disseny de fins a 16 MPa. Per exemple, la canonada principal d'aigua d'alimentació d'una central nuclear, que utilitza una vàlvula de compuerta de falca de 16 MPa-, ha estat lliure de fuites-des de fa 10 anys.
Crioaplicacions
Els segells suaus de PTFE són adequats per a canonades de nitrogen líquid que funcionen a -196 graus. El seu coeficient d'expansió lineal (aproximadament 10−4/ grau) compensa els buits de segellat. Un projecte de tancs d'emmagatzematge criogènic utilitza vàlvules de segellat de PTFE per mantenir la fiabilitat del segellat durant la circulació des de -196 graus fins a la temperatura ambient. Mitjans corrosius
El cos de la vàlvula d'acer inoxidable 316L i la superfície de segellat Hastelloy C-276 resistent a la corrosió dels ions de clor (concentració inferior o igual a 200 ppm). Segons el Manual de selecció de models d'equips de centrals tèrmiques, aquesta combinació té una vida útil de més de 10 anys en sistemes de dessalinització d'aigua de mar.
Conclusió:
El principi de segellat de la porta de falca s'aconsegueix mitjançant la combinació de materials de falca mecànica i el disseny d'equilibri de pressió. Les diferències de rendiment provenen del rendiment dels materials i l'optimització estructural. En seleccionar la vàlvula de compuerta de falca, s'han de tenir en compte la pressió de treball, la temperatura i les característiques dielèctriques per maximitzar la fiabilitat del segellat i la vida útil.