Princípio de vedação da válvula

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

Para garantir que a válvula interrompa o fluxo do fluido adequadamente e evite vazamentos, é fundamental assegurar que a vedação da válvula esteja intacta. Existem diversas causas para vazamentos em válvulas, incluindo projeto estrutural inadequado, superfícies de contato de vedação defeituosas, peças de fixação soltas, encaixe frouxo entre o corpo da válvula e a tampa, etc. Todos esses problemas podem levar a uma vedação inadequada da válvula, resultando em vazamentos. 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.

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

1. Vedação estática

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 mais comuns incluem arruelas planas, arruelas em formato de O, arruelas enroladas, arruelas com formatos especiais, arruelas onduladas e arruelas helicoidais. Cada tipo pode ser subdividido de acordo com os diferentes materiais utilizados.
①Arruela planaArruelas planas são arruelas planas colocadas entre duas peças fixas. Geralmente, de acordo com os materiais utilizados, 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 aplicação.
②Anel de vedação. O anel de vedação é uma junta com seção transversal em forma de O. Devido ao seu formato em O, possui um certo efeito de autoaperto, proporcionando uma vedação superior à de uma junta plana.
③ Incluir arruelas. Uma junta revestida refere-se a uma junta que envolve um determinado material em outro. Essa junta geralmente possui boa elasticidade e pode melhorar a vedação. ④ Arruelas de formato especial. Arruelas de formato especial referem-se a juntas com formatos irregulares, incluindo arruelas ovais, arruelas em forma de diamante, arruelas tipo engrenagem, arruelas tipo rabo de andorinha, etc. Essas arruelas geralmente têm efeito de autoaperto e são usadas principalmente em válvulas de alta e média pressão.
⑤ Arruela ondulada. As arruelas onduladas são arruelas que possuem apenas um formato ondulado. Geralmente, são compostas por uma combinação de materiais metálicos e não metálicos. Apresentam, em geral, características como baixa força de compressão e boa vedação.
⑥ Enrole a arruela. As juntas enroladas são juntas formadas pelo enrolamento firme de finas tiras de metal e tiras não metálicas. Este tipo de junta possui boa elasticidade e propriedades de vedação. Os materiais para fabricação de juntas incluem principalmente três categorias: materiais metálicos, materiais não metálicos e materiais compósitos. De modo geral, os materiais metálicos possuem alta resistência e forte resistência à temperatura. 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 necessidades específicas. Existem também muitos tipos de materiais compósitos, incluindo laminados, painéis compósitos, etc., que também são selecionados de acordo com necessidades específicas. Geralmente, arruelas corrugadas e arruelas enroladas em espiral são as mais utilizadas.

2. Vedação dinâmica

A vedação dinâmica refere-se a uma vedação que impede o vazamento do fluido na válvula durante o movimento da haste. Trata-se de um problema de vedação durante o movimento relativo. O principal método de vedação é a gaxeta. Existem dois tipos básicos de gaxetas: do tipo prensa-cabo e do tipo porca de compressão. O tipo prensa-cabo é o mais utilizado atualmente. De modo geral, em termos de formato, a gaxeta pode ser dividida em dois tipos: combinada e integral. Embora cada formato seja diferente, ambos incluem parafusos para compressão. O tipo porca de compressão é geralmente utilizado em válvulas menores. Devido ao seu tamanho reduzido, 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, ser capaz de se adaptar à pressão e temperatura do fluido e ser resistente à corrosão. Atualmente, os materiais de enchimento mais comuns incluem anéis de vedação de borracha, gaxetas trançadas de politetrafluoroetileno, gaxetas de amianto e gaxetas moldadas em plástico. Cada material de enchimento tem suas próprias condições e faixas de aplicação, e deve ser selecionado de acordo com as necessidades específicas. A vedação tem como objetivo evitar vazamentos, portanto, o princípio da vedação de válvulas também é estudado sob a perspectiva da prevenção de vazamentos. Existem dois fatores principais que causam vazamentos. Um deles 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 de válvulas também é analisado sob quatro aspectos: vedação de líquidos, vedação de gases, princípio de 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 será injetado no capilar e ocorrerá vazamento. O vazamento ocorre devido às diferentes propriedades dos meios. Experimentos com diferentes meios produzirão resultados diferentes sob as mesmas condições. Pode-se usar água, ar ou querosene, etc. Quando o ângulo de tangente é maior que 90°, também ocorrerá vazamento. Isso ocorre porque está relacionado à película de graxa ou cera na superfície do metal. Uma vez que essas películas superficiais se dissolvem, as propriedades da superfície do metal mudam e o líquido, inicialmente repelido, molhará a superfície e vazará. Diante da situação acima, de acordo com a fórmula de Poisson, o objetivo de prevenir ou reduzir o vazamento pode ser alcançado diminuindo 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 à viscosidade do próprio gás. O vazamento 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 médio de liberdade das moléculas do gás, estas fluirão para dentro do tubo capilar com livre movimento térmico. Portanto, ao realizarmos o teste de vedação da válvula, o meio deve ser água para se obter o efeito de vedação, e o ar, ou seja, qualquer gás, não consegue atingir esse efeito.

Mesmo que reduzamos o diâmetro capilar abaixo do tamanho das moléculas de gás por meio de deformação plástica, ainda assim 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, devemos ser mais rigorosos do que nos testes com líquidos.

O princípio de vedação do canal de vazamento

A vedação da válvula consiste em duas partes: a irregularidade distribuída na superfície da onda e a rugosidade da ondulação na distância entre os picos da onda. Considerando que a maioria dos materiais metálicos em nosso país possui baixa elasticidade, para se obter uma vedação adequada, é necessário impor requisitos mais elevados à força de compressão do material metálico, ou seja, a força de compressão deve exceder sua elasticidade. Portanto, ao projetar a válvula, o par de vedação é combinado com uma certa diferença de dureza. Sob a ação da pressão, um certo grau de deformação plástica produzirá o efeito de vedação.

Se a superfície de vedação for feita de materiais metálicos, os pontos salientes e irregulares aparecerão primeiro. Inicialmente, apenas uma pequena carga será suficiente para causar deformação plástica nesses pontos salientes. À medida que a área de contato aumenta, a irregularidade da superfície se transforma em deformação plástico-elástica. Nesse momento, haverá rugosidade em ambos os lados do recesso. Quando for necessário aplicar uma carga que cause deformação plástica significativa no material subjacente e coloque as duas superfícies em contato próximo, esses caminhos remanescentes poderão ser preenchidos ao longo de uma linha contínua e na direção circunferencial.

par de vedações de válvulas

O par de vedação da válvula é a parte composta pela sede da válvula e pelo elemento de fechamento que se fecham quando entram em contato. Durante o uso, a superfície de vedação metálica é facilmente danificada por fluidos arrastados, corrosão, partículas de desgaste, cavitação e erosão. Se as partículas de desgaste forem menores que a rugosidade da superfície, a precisão da superfície será melhorada em vez de deteriorada com o desgaste. Caso contrário, a precisão da superfície será prejudicada. Portanto, ao selecionar partículas de desgaste, fatores como seus materiais, condições de trabalho, lubrificação e corrosão na superfície de vedação devem ser considerados de forma abrangente.

Assim como no caso de partículas de desgaste, ao selecionarmos vedações, devemos considerar 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 um desses requisitos comprometerá significativamente sua capacidade de vedação.