閥門(mén)類(lèi)型

閥門(mén)類(lèi)型對(duì)密封解決方案的選擇有很大影響。升桿閘閥的開(kāi)關(guān)行程通常較長(zhǎng)。如果操作較為頻繁，此類(lèi)長(zhǎng)行程線(xiàn)性運(yùn)動(dòng)會(huì)給密封帶來(lái)難度。多數(shù)情況下，此類(lèi)閥門(mén)的操作頻度不會(huì)超過(guò)每星期一一次，甚至每年只操作一次。盤(pán)根壓蓋、閥桿和填料函之間的間隙非常重要。如果縫隙較大，線(xiàn)性運(yùn)動(dòng)會(huì)導(dǎo)致部分密封元件被擠入，或拖曳雜質(zhì)微粒穿過(guò)密封元件。因此可在底部裝一個(gè)清潔環(huán)，有些情況下頂部也可安裝一個(gè)。

截止閥較常采用升桿加旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)模式，它的密封難度最大，因?yàn)殚y桿會(huì)同時(shí)在兩個(gè)方向上同時(shí)運(yùn)動(dòng)，盤(pán)根組會(huì)逐步接觸到整個(gè)閥桿的表面。閥桿如有任何偏心或失圓，都可能導(dǎo)致盤(pán)根元件破損并泄漏。和閘閥的情況相似，線(xiàn)性運(yùn)動(dòng)會(huì)拖曳雜質(zhì)微粒穿過(guò)密封元件，然后進(jìn)入工藝流體。

球閥、蝶閥和旋塞閥都是常見(jiàn)的直角回轉(zhuǎn)閥門(mén)。當(dāng)閥桿相對(duì)于密封元件轉(zhuǎn)動(dòng)九十度，閥門(mén)即可完成從開(kāi)到關(guān)的整個(gè)過(guò)程。這樣的運(yùn)動(dòng)模式意味著最容易密封，因?yàn)樗绕渌?lèi)型閥門(mén)的行程小得多。與線(xiàn)性運(yùn)動(dòng)模式不同，直角回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)不容易拖曳雜質(zhì)微粒穿過(guò)密封元件。值得關(guān)注的是閥桿偏心問(wèn)題，有些密封元件對(duì)于執(zhí)行器對(duì)位不準(zhǔn)極為敏感，甚至?xí)?dǎo)致閥桿密封性能降低。

直角回轉(zhuǎn)閥的填料函有許多不同的設(shè)計(jì)，這往往會(huì)導(dǎo)致密封元件的選擇范圍受限制。很多情況下填料函都很淺，高壓工況下很難實(shí)現(xiàn)緊密密封。

控制閥的閥桿密封難度通常是最大的，主要原因是操作頻繁，而且閥桿密封應(yīng)力不能太高。如果一臺(tái)控制閥經(jīng)歷了100,000次閥桿循環(huán)操作，那么系統(tǒng)中其它類(lèi)型的閥門(mén)往往只經(jīng)歷了1500次。高頻度循環(huán)操作會(huì)導(dǎo)致密封元件磨損，隨著時(shí)間推移會(huì)降低密封性能。為了優(yōu)化流體控制性能，控制閥閥桿不能承受太大摩擦力，因此作用于控制閥的密封應(yīng)力，明顯低于手動(dòng)閥門(mén)的密封應(yīng)力。如果密封元件導(dǎo)致閥桿受到過(guò)大摩擦力，閥]的動(dòng)作會(huì)滯后或出現(xiàn)速度偏差，并導(dǎo)致閥桿動(dòng)作過(guò)大，流體控制性能降低。

線(xiàn)性控制閥的密封難度高于回轉(zhuǎn)控制閥。和直角回轉(zhuǎn)閥相似，回轉(zhuǎn)控制閥的閥桿動(dòng)作只有圓周運(yùn)動(dòng)一種模式，而且需要密封的閥桿表面積明顯小于線(xiàn)性控制閥。

其它相關(guān)因素

冶金特種閥的閥桿材質(zhì)通常相對(duì)較軟，選擇密封元件時(shí)需注意這點(diǎn)。理想的情況是密封元件材質(zhì)比閥桿材質(zhì)更軟，這樣可以最大限度降低閥桿磨損。 有些冶金特種閥的壓蓋螺栓屈服強(qiáng)度比較低， 需要避免密封元件的載荷接能夠承受的最大應(yīng)力。

閥門(mén)尺寸同樣也是影響密封元件選擇的一大因素。就小尺寸閥門(mén)而言，閥桿與填料函內(nèi)壁之間的環(huán)形截面較小。有些情況下小不一定是好事，因?yàn)樗鼤?huì)限制密封元件的選擇范圍。小型閥門(mén)的環(huán)形截面通常僅有.125”，很難安鎖材質(zhì)堅(jiān)固、設(shè)計(jì)新穎的密封元件。

大尺寸閥門(mén)也不是說(shuō)沒(méi)問(wèn)題了。尺寸大可能導(dǎo)致施加在閥桿和盤(pán)根組上的載荷過(guò)大。閥門(mén)振動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生的作用力對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)密封元件可能太大。大型閥門(mén)不同截面部位的溫差也較大，可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)變形。

對(duì)大多數(shù)類(lèi)型的閥門(mén)而言，填料函尺寸最理想的比例是空腔高度大約是橫截面直徑的三至五倍。如果是密封要求不高的直角回轉(zhuǎn)閥，即使填料函較淺也能有效密封。太深的填料函首先意味著密封組件容易固結(jié)，導(dǎo)致密封應(yīng)力損失，進(jìn)而發(fā)生泄漏。其次就是對(duì)閥桿的摩擦力較高，在有些應(yīng)用場(chǎng)合會(huì)成為阻礙。

根據(jù)各種密封系統(tǒng)的具體情況，密封元件和閥體表面處理工藝必須合理匹配。以O(shè)型圈為例，需要閥體表面相對(duì)光滑，而其它密封元件可能需要比較粗糙的表面才能更好地密封。許多情況下，全新閥門(mén)的閥桿表面太光滑，導(dǎo)致摩擦力過(guò)大，井和密封元件產(chǎn)生粘滑效應(yīng)。低摩擦力的密 例如聚四氟乙烯基(PTFE)密封件封元件可以避免這些不良現(xiàn)象。碳/石墨基密封遇到太光滑的表面就可能出問(wèn)題。此外，填料函空腔的表面處理也應(yīng)該和密封元件相匹配。

閥門(mén)的朝向和所處位置也影響密封性能的重要因素。和垂直安裝比，橫向安裝閥門(mén)容易產(chǎn)生過(guò)大的側(cè)向載荷。有些閥門(mén)安裝在不停振動(dòng)著的管線(xiàn)平臺(tái)上，如果結(jié)閥桿提供輔助支撐，對(duì)保持其密封性能是有利的。有些閥門(mén)靠近高溫設(shè)備，執(zhí)輻身時(shí)密封性能有負(fù)面影響。

流體類(lèi)型和特性

閥門(mén)內(nèi)的工藝流體也是駁關(guān)注的對(duì)象。化學(xué)兼容性很重要;磨蝕流體中的微?？谀軐?dǎo)致密封元件性能下保。通常處于底部為密封元件，密封效果會(huì)比上層的差些，因?yàn)閴荷w施加的載荷只有一部分能傳遞到底部。在此情況下，介質(zhì)內(nèi)的微粒會(huì)進(jìn)入密封元件，使其性能下降。含有懸浮顆粒的流體，會(huì)在盤(pán)根靠近外界空氣的一側(cè)蒸發(fā)和結(jié)晶，導(dǎo)致執(zhí)行機(jī)構(gòu)出問(wèn)題。

當(dāng)流體被密封元件密封隔離，兩側(cè)會(huì)發(fā)生壓力降，流體可能發(fā)生相變。相變時(shí)的膨脹非常劇烈，密封元件必須足夠堅(jiān)固才能承受相變產(chǎn)生的作用力。以低硬度0型圈為例，較容易在此類(lèi)流體中損壞，尤其是小分子流體。

流體溫度和壓力

流體溫度是必須考慮的要素。如果低于550°F,可以采用聚四氟乙烯(PTFE)和Aramide芳綸纖維等高分子聚合物。O型圈常用于400°F以下的非苛刻工況。550°F以上的高溫流體常用碳石墨盤(pán)根。在較低最度中，碳石墨盤(pán)根需要更大的密封應(yīng)力，導(dǎo)致閥桿摩擦力更大。和其它材質(zhì)相比能承受的循環(huán)載荷較低。

在850°F以上的極高溫度中，碳石墨盤(pán)根以及用于增強(qiáng)材質(zhì)密封性能的有效成分，會(huì)在氧化氣氛中分變。對(duì)策是利用延長(zhǎng)閥蓋拉開(kāi)填料函與閥體的距離，減小高溫介質(zhì)對(duì)盤(pán)根的影響。低導(dǎo)熱率零件也能降低密封元件的溫度，例如在填料函和密封元件之間安裝陶瓷墊圈。

低溫和深冷工況中，由于材質(zhì)會(huì)變脆，強(qiáng)度降低，適用的密封材質(zhì)有限。如果介質(zhì)是液氨，通常要求BAM型式認(rèn)證，即密封元件的清潔度必須符合標(biāo)準(zhǔn)。

壓力越高無(wú)疑越難密封。由伯努利方程可知，流率的變量與壓力變量的平方成正比。這就很容易理解，1500磅級(jí)閥門(mén)的密封難度遠(yuǎn)高于150磅級(jí)的閥門(mén)。在高壓應(yīng)用場(chǎng)合，尤其需要確保載荷、密封元件設(shè)計(jì)能和密封性能要求相匹配。

閥門(mén)的運(yùn)行

有些閥門(mén)在開(kāi)關(guān)時(shí)，整棟樓甚至都會(huì)一起振動(dòng)，有些閥門(mén)每年運(yùn)行一百多萬(wàn)次，有些卻難得運(yùn)行回。閥門(mén)的操作次數(shù)當(dāng)然需要關(guān)注，而行程的長(zhǎng)短也很重要?？刂崎y的行程通常很短，大型電動(dòng)閥門(mén)行程可能較長(zhǎng)，操作較頻繁。和處于溫度變化環(huán)境中的閥門(mén)相比，穩(wěn)態(tài)溫度環(huán)境中的閥門(mén)較容易密封。這其中當(dāng)然有工藝介質(zhì)的原因，但過(guò)冷或過(guò)熱的環(huán)境顯然會(huì)增加密封難度。

密封性能

所有關(guān)注點(diǎn)中最重要的無(wú)疑是對(duì)密封性能的要求。許多行業(yè)，尤其是水處理行業(yè)，可以允許一定程度的可視泄漏。 泄漏物質(zhì)中攜帶有固態(tài)微粒，一旦堆積后可以堵住泄漏點(diǎn)。這樣的狀況是可以接受的，因此微量泄漏沒(méi)有很大危害。在其它一些行業(yè)，可視泄漏就是個(gè)大問(wèn)題。但對(duì)于不可視泄漏，一般僅限于按照工廠(chǎng) 常規(guī)方法進(jìn)行檢測(cè)。對(duì)于密封元件的逸散泄漏要求就高得多， 而且通常都會(huì)頻繁進(jìn)行測(cè)試和或監(jiān)測(cè)。其泄漏一般是非可視狀態(tài)，計(jì)量單位是百萬(wàn)分之(PPM),而且標(biāo)準(zhǔn)越來(lái)越苛刻了。有些流體的危害性極大，例如致癌物質(zhì)，有些甚至僅微量就會(huì)致命。對(duì)此需要采取額外預(yù)防措施、后備系統(tǒng)、雙密封系統(tǒng)，并在兩道系統(tǒng)間設(shè)置漏失孔以便監(jiān)測(cè)。波紋管密封閥門(mén)具有后備密封系統(tǒng)，可以用于此類(lèi)危險(xiǎn)流體。

希望上述內(nèi)容有助于厘清特定閥門(mén)和工況所對(duì)應(yīng)的各種變量，以便選擇最適用的密封技術(shù)。歷史經(jīng)驗(yàn)無(wú)疑有寶貴參考價(jià)值，但如果需要更長(zhǎng)的使用壽命、更高的可靠性或密封性能，那么全面考量上述各項(xiàng)因素將有助于甄別權(quán)衡的重點(diǎn)。相信掌握的信息越全面，越有助于選擇最合適的密封方案。