Princípio de vedação da válvula

Existem muitos tipos de válvulas, mas sua função básica é a mesma: conectar ou cortar o fluxo de fluido. Portanto, o problema de vedação das válvulas se torna muito proeminente.

Para garantir que a válvula possa cortar bem o fluxo do fluido e evitar vazamentos, é necessário garantir que a vedação da válvula esteja intacta. Existem muitas razões para vazamentos na válvula, incluindo projeto estrutural inadequado, superfícies de contato de vedação defeituosas, peças de fixação soltas, encaixe solto entre o corpo da válvula e a tampa da válvula, etc. Todos esses problemas podem levar à vedação inadequada da válvula, criando assim um problema de vazamento. Portanto,tecnologia de vedação de válvulasé uma tecnologia importante relacionada ao desempenho e à qualidade das válvulas e requer pesquisa sistemática e aprofundada.

Desde a criação das válvulas, sua tecnologia de vedação também passou por um grande desenvolvimento. Até o momento, a tecnologia de vedação de válvulas se reflete principalmente em dois aspectos principais: vedação estática e vedação dinâmica.

A chamada vedação estática geralmente se refere à vedação entre duas superfícies estáticas. O método de vedação estática utiliza principalmente juntas.

A chamada vedação dinâmica refere-se principalmente aa vedação da haste da válvula, que impede o vazamento do fluido na válvula com o movimento da haste. O principal método de vedação da vedação dinâmica é o uso de uma caixa de gaxeta.

1. Selo estático

A vedação estática refere-se à formação de uma vedação entre duas seções estacionárias, e o método de vedação utiliza principalmente juntas. Existem muitos tipos de arruelas. As arruelas comumente utilizadas incluem arruelas planas, arruelas em formato de O, arruelas enroladas, arruelas com formato especial, arruelas onduladas e arruelas enroladas. Cada tipo pode ser subdividido de acordo com os diferentes materiais utilizados.
①Arruela plana. Arruelas planas são aquelas colocadas horizontalmente entre duas seções fixas. Geralmente, de acordo com os materiais utilizados, elas podem ser divididas em arruelas planas de plástico, arruelas planas de borracha, arruelas planas de metal e arruelas planas compostas. Cada material tem sua própria gama de aplicações.
2. Anel de vedação. Anel de vedação refere-se a uma junta com seção transversal em forma de O. Como sua seção transversal é em forma de O, ela possui um certo efeito de autoaperto, portanto, o efeito de vedação é melhor do que o de uma junta plana.
③Inclui arruelas. Uma junta enrolada refere-se a uma junta que envolve um determinado material sobre outro material. Esse tipo de junta geralmente tem boa elasticidade e pode aumentar o efeito de vedação. ④Arruelas com formato especial. Arruelas com formato especial referem-se às juntas com formatos irregulares, incluindo arruelas ovais, arruelas diamantadas, arruelas de engrenagem, arruelas tipo cauda de andorinha, etc. Essas arruelas geralmente têm um efeito autoapertante e são usadas principalmente em válvulas de alta e média pressão.
⑤Arruela ondulada. Juntas onduladas são juntas que possuem apenas o formato de uma onda. Essas juntas são geralmente compostas por uma combinação de materiais metálicos e não metálicos. Geralmente, apresentam baixa força de pressão e bom efeito de vedação.
⑥ Enrole a arruela. As juntas enroladas referem-se a juntas formadas pelo envolvimento de tiras finas de metal e tiras não metálicas firmemente juntas. Este tipo de junta tem boas propriedades de elasticidade e vedação. Os materiais para fazer juntas incluem principalmente três categorias: materiais metálicos, materiais não metálicos e materiais compósitos. De um modo geral, os materiais metálicos têm alta resistência e forte resistência à temperatura. Os materiais metálicos comumente usados incluem cobre, alumínio, aço, etc. Existem muitos tipos de materiais não metálicos, incluindo produtos plásticos, produtos de borracha, produtos de amianto, produtos de cânhamo, etc. Esses materiais não metálicos são amplamente utilizados e podem ser selecionados de acordo com as necessidades específicas. Existem também muitos tipos de materiais compósitos, incluindo laminados, painéis compósitos, etc., que também são selecionados de acordo com as necessidades específicas. Geralmente, arruelas onduladas e arruelas espirais enroladas são mais usadas.

2. Vedação dinâmica

A vedação dinâmica refere-se a uma vedação que impede o fluxo do fluido na válvula de vazar com o movimento da haste da válvula. Este é um problema de vedação durante o movimento relativo. O principal método de vedação é a caixa de gaxetas. Existem dois tipos básicos de caixas de gaxetas: tipo de gaxeta e tipo de porca de compressão. O tipo de gaxeta é o formato mais comumente usado atualmente. De modo geral, em termos do formato da gaxeta, ela pode ser dividida em dois tipos: tipo combinado e tipo integral. Embora cada formato seja diferente, eles basicamente incluem parafusos para compressão. O tipo de porca de compressão é geralmente usado para válvulas menores. Devido ao pequeno tamanho deste tipo, a força de compressão é limitada.
Na caixa de gaxetas, como a gaxeta está em contato direto com a haste da válvula, ela precisa ter boa vedação, baixo coeficiente de atrito, capacidade de adaptação à pressão e temperatura do meio e ser resistente à corrosão. Atualmente, os enchimentos comumente utilizados incluem anéis de vedação de borracha, gaxetas trançadas de politetrafluoretileno, gaxetas de amianto e enchimentos para moldagem de plástico. Cada enchimento tem suas próprias condições e faixa de aplicação e deve ser selecionado de acordo com as necessidades específicas. A vedação visa evitar vazamentos, portanto, o princípio da vedação da válvula também é estudado sob a perspectiva da prevenção de vazamentos. Existem dois fatores principais que causam vazamentos. Um é o fator mais importante que afeta o desempenho da vedação, ou seja, a folga entre os pares de vedação, e o outro é a diferença de pressão entre os dois lados do par de vedação. O princípio da vedação da válvula também é analisado sob quatro aspectos: vedação de líquido, vedação de gás, princípio da vedação do canal de vazamento e par de vedação da válvula.

Estanqueidade a líquidos

As propriedades de vedação dos líquidos são determinadas pela viscosidade e pela tensão superficial do líquido. Quando o capilar de uma válvula com vazamento é preenchido com gás, a tensão superficial pode repelir o líquido ou introduzi-lo no capilar. Isso cria um ângulo de tangente. Quando o ângulo de tangente é menor que 90°, o líquido é injetado no capilar e ocorre vazamento. O vazamento ocorre devido às diferentes propriedades do meio. Experimentos com diferentes meios produzirão resultados diferentes nas mesmas condições. Você pode usar água, ar ou querosene, etc. Quando o ângulo de tangente é maior que 90°, também ocorre vazamento. Isso porque está relacionado à película de graxa ou cera na superfície metálica. Uma vez que essas películas superficiais são dissolvidas, as propriedades da superfície metálica mudam, e o líquido originalmente repelido molha a superfície e vaza. Diante da situação acima, de acordo com a fórmula de Poisson, o objetivo de prevenir vazamentos ou reduzir a quantidade de vazamentos pode ser alcançado reduzindo o diâmetro do capilar e aumentando a viscosidade do meio.

Estanqueidade ao gás

De acordo com a fórmula de Poisson, a estanqueidade de um gás está relacionada à viscosidade das moléculas do gás e do próprio gás. A estanqueidade é inversamente proporcional ao comprimento do tubo capilar e à viscosidade do gás, e diretamente proporcional ao diâmetro do tubo capilar e à força motriz. Quando o diâmetro do tubo capilar é igual ao grau de liberdade médio das moléculas do gás, as moléculas de gás fluirão para o tubo capilar com movimento térmico livre. Portanto, quando realizamos o teste de vedação da válvula, o meio deve ser água para obter o efeito de vedação, e o ar, ou seja, o gás, não consegue obter o efeito de vedação.

Mesmo que reduzamos o diâmetro capilar abaixo das moléculas de gás por meio de deformação plástica, ainda não conseguimos interromper o fluxo de gás. Isso ocorre porque os gases ainda conseguem se difundir através das paredes metálicas. Portanto, ao realizarmos testes com gases, precisamos ser mais rigorosos do que com líquidos.

O princípio de vedação do canal de vazamento

A vedação da válvula consiste em duas partes: a irregularidade espalhada na superfície da onda e a rugosidade da ondulação na distância entre os picos da onda. Como a maioria dos materiais metálicos em nosso país possui baixa deformação elástica, para atingir um estado de vedação, precisamos aumentar os requisitos para a força de compressão do material metálico, ou seja, a força de compressão do material deve exceder sua elasticidade. Portanto, ao projetar a válvula, o par de vedações é combinado com uma certa diferença de dureza. Sob a ação da pressão, um certo grau de efeito de vedação por deformação plástica será produzido.

Se a superfície de vedação for feita de materiais metálicos, os pontos salientes irregulares na superfície aparecerão primeiro. Inicialmente, apenas uma pequena carga pode ser usada para causar a deformação plástica desses pontos salientes irregulares. À medida que a superfície de contato aumenta, a irregularidade da superfície se transforma em deformação plástico-elástica. Nesse momento, a rugosidade em ambos os lados do recesso estará presente. Quando for necessário aplicar uma carga que possa causar deformação plástica grave no material subjacente e fazer com que as duas superfícies entrem em contato próximo, esses caminhos restantes podem ser aproximados ao longo da linha contínua e da direção circunferencial.

Par de vedações de válvulas

O par de vedação da válvula é a parte da sede da válvula e do elemento de fechamento que se fecham ao entrarem em contato. Durante o uso, a superfície de vedação metálica é facilmente danificada por fluidos arrastados, corrosão do fluido, partículas de desgaste, cavitação e erosão. Como partículas de desgaste, por exemplo. Se as partículas de desgaste forem menores que a rugosidade da superfície, a precisão da superfície será melhorada em vez de deteriorada quando a superfície de vedação for desgastada. Ao contrário, a precisão da superfície será deteriorada. Portanto, ao selecionar partículas de desgaste, fatores como seus materiais, condições de trabalho, lubricidade e corrosão na superfície de vedação devem ser considerados de forma abrangente.

Assim como as partículas de desgaste, ao selecionarmos vedações, devemos considerar exaustivamente diversos fatores que afetam seu desempenho para evitar vazamentos. Portanto, é necessário escolher materiais resistentes à corrosão, arranhões e erosão. Caso contrário, a ausência de qualquer requisito reduzirá significativamente o desempenho da vedação.