Nguyên lý làm kín van

Có nhiều loại van, nhưng chức năng cơ bản của chúng đều giống nhau, đó là kết nối hoặc ngắt dòng chảy của môi chất. Do đó, vấn đề làm kín của van trở nên rất nổi bật.

Để đảm bảo van có thể chặn dòng chảy môi chất tốt và ngăn ngừa rò rỉ, cần đảm bảo gioăng van còn nguyên vẹn. Có nhiều nguyên nhân gây rò rỉ van, bao gồm thiết kế kết cấu không hợp lý, bề mặt tiếp xúc gioăng bị lỗi, các chi tiết lắp ráp lỏng lẻo, độ khít giữa thân van và nắp van không tốt, v.v. Tất cả những vấn đề này có thể dẫn đến gioăng van không đúng cách, từ đó gây ra vấn đề rò rỉ. Do đó,công nghệ làm kín vanlà một công nghệ quan trọng liên quan đến hiệu suất và chất lượng van, đòi hỏi phải nghiên cứu có hệ thống và chuyên sâu.

Kể từ khi van được tạo ra, công nghệ làm kín van cũng đã có những bước phát triển vượt bậc. Cho đến nay, công nghệ làm kín van chủ yếu được thể hiện ở hai khía cạnh chính: làm kín tĩnh và làm kín động.

Cái gọi là phớt tĩnh thường ám chỉ mối hàn giữa hai bề mặt tĩnh. Phương pháp làm kín phớt tĩnh chủ yếu sử dụng gioăng.

Cái gọi là con dấu động chủ yếu đề cập đếnsự bịt kín của thân van, giúp ngăn chặn môi chất trong van rò rỉ khi chuyển động của trục van. Phương pháp làm kín chủ yếu của phớt động là sử dụng hộp nhồi.

1. Niêm phong tĩnh

Hàn kín tĩnh là phương pháp tạo ra một lớp đệm kín giữa hai phần tĩnh, và phương pháp hàn kín này chủ yếu sử dụng gioăng. Có nhiều loại vòng đệm. Các loại vòng đệm thường được sử dụng bao gồm vòng đệm phẳng, vòng đệm hình chữ O, vòng đệm quấn, vòng đệm hình dạng đặc biệt, vòng đệm sóng và vòng đệm quấn. Mỗi loại có thể được phân loại thêm theo vật liệu sử dụng.
①Vòng đệm phẳngVòng đệm phẳng là vòng đệm phẳng được đặt nằm ngang giữa hai phần cố định. Nhìn chung, tùy theo vật liệu sử dụng, chúng có thể được chia thành vòng đệm phẳng nhựa, vòng đệm phẳng cao su, vòng đệm phẳng kim loại và vòng đệm phẳng composite. Mỗi vật liệu có phạm vi ứng dụng riêng.
② Vòng đệm chữ O. Vòng đệm chữ O là loại gioăng có tiết diện hình chữ O. Do tiết diện hình chữ O nên nó có hiệu ứng tự siết chặt nhất định, do đó hiệu quả bịt kín tốt hơn so với gioăng phẳng.
③ Bao gồm vòng đệm. Gioăng bọc là loại gioăng bọc một vật liệu nhất định lên một vật liệu khác. Loại gioăng này thường có độ đàn hồi tốt và có thể tăng cường hiệu quả bịt kín. ④ Vòng đệm hình dạng đặc biệt. Vòng đệm hình dạng đặc biệt là loại gioăng có hình dạng không đều, bao gồm vòng đệm hình bầu dục, vòng đệm hình kim cương, vòng đệm hình bánh răng, vòng đệm hình đuôi én, v.v. Những vòng đệm này thường có tác dụng tự siết chặt và chủ yếu được sử dụng trong van áp suất cao và trung bình.
⑤ Gioăng sóng. Gioăng sóng là loại gioăng chỉ có hình dạng sóng. Loại gioăng này thường được cấu tạo từ vật liệu kim loại và vật liệu phi kim loại. Chúng thường có đặc điểm là lực ép nhỏ và hiệu quả bịt kín tốt.
6. Quấn vòng đệm. Gioăng quấn là gioăng được tạo thành bằng cách quấn chặt các dải kim loại mỏng và dải phi kim loại lại với nhau. Loại gioăng này có độ đàn hồi và khả năng bịt kín tốt. Vật liệu chế tạo gioăng chủ yếu bao gồm ba loại: vật liệu kim loại, vật liệu phi kim loại và vật liệu composite. Nhìn chung, vật liệu kim loại có độ bền cao và khả năng chịu nhiệt tốt. Các vật liệu kim loại thường được sử dụng bao gồm đồng, nhôm, thép, v.v. Có nhiều loại vật liệu phi kim loại, bao gồm các sản phẩm nhựa, sản phẩm cao su, sản phẩm amiăng, sản phẩm gai dầu, v.v. Những vật liệu phi kim loại này được sử dụng rộng rãi và có thể được lựa chọn theo nhu cầu cụ thể. Ngoài ra còn có nhiều loại vật liệu composite, bao gồm tấm ép, tấm composite, v.v., cũng được lựa chọn theo nhu cầu cụ thể. Nhìn chung, gioăng sóng và gioăng xoắn ốc được sử dụng nhiều nhất.

2. Phớt động

Phớt động là loại phớt ngăn dòng chảy môi chất trong van bị rò rỉ khi thân van chuyển động. Đây là vấn đề về phớt trong quá trình chuyển động tương đối. Phương pháp bịt kín chính là hộp chèn. Có hai loại hộp chèn cơ bản: loại tuyến chèn và loại đai ốc nén. Loại tuyến chèn là loại được sử dụng phổ biến nhất hiện nay. Nhìn chung, về hình dạng của tuyến chèn, có thể chia thành hai loại: loại kết hợp và loại tích hợp. Mặc dù mỗi loại có sự khác biệt, nhưng về cơ bản chúng đều bao gồm bu lông để nén. Loại đai ốc nén thường được sử dụng cho các van nhỏ hơn. Do kích thước nhỏ của loại này, lực nén bị hạn chế.
Trong hộp nhồi, vì vật liệu đệm tiếp xúc trực tiếp với trục van, nên vật liệu đệm yêu cầu phải có độ kín tốt, hệ số ma sát nhỏ, có thể thích ứng với áp suất và nhiệt độ của môi trường và chống ăn mòn. Hiện nay, các chất độn thường được sử dụng bao gồm vòng đệm cao su O, vật liệu đệm bện polytetrafluoroethylene, vật liệu đệm amiăng và chất độn đúc nhựa. Mỗi chất độn có các điều kiện và phạm vi áp dụng riêng và nên được lựa chọn theo nhu cầu cụ thể. Làm kín là để ngăn rò rỉ, vì vậy nguyên lý làm kín van cũng được nghiên cứu từ góc độ ngăn rò rỉ. Có hai yếu tố chính gây ra rò rỉ. Một là yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến hiệu suất làm kín, đó là khe hở giữa các cặp làm kín và yếu tố còn lại là chênh lệch áp suất giữa hai bên của cặp làm kín. Nguyên lý làm kín van cũng được phân tích từ bốn khía cạnh: làm kín chất lỏng, làm kín khí, nguyên lý làm kín kênh rò rỉ và cặp làm kín van.

Độ kín chất lỏng

Tính chất bịt kín của chất lỏng được xác định bởi độ nhớt và sức căng bề mặt của chất lỏng. Khi mao quản của van bị rò rỉ chứa đầy khí, sức căng bề mặt có thể đẩy chất lỏng hoặc đưa chất lỏng vào mao quản. Điều này tạo ra một góc tiếp tuyến. Khi góc tiếp tuyến nhỏ hơn 90°, chất lỏng sẽ được đưa vào mao quản và sẽ xảy ra rò rỉ. Rò rỉ xảy ra do các tính chất khác nhau của môi trường. Các thí nghiệm sử dụng các môi trường khác nhau sẽ cho kết quả khác nhau trong cùng một điều kiện. Bạn có thể sử dụng nước, không khí hoặc dầu hỏa, v.v. Khi góc tiếp tuyến lớn hơn 90°, rò rỉ cũng sẽ xảy ra. Bởi vì nó liên quan đến lớp mỡ hoặc sáp trên bề mặt kim loại. Khi các lớp màng bề mặt này bị hòa tan, các tính chất của bề mặt kim loại thay đổi và chất lỏng ban đầu bị đẩy lùi sẽ làm ướt bề mặt và rò rỉ. Xét theo tình huống trên, theo công thức Poisson, mục đích ngăn ngừa rò rỉ hoặc giảm lượng rò rỉ có thể đạt được bằng cách giảm đường kính mao quản và tăng độ nhớt của môi trường.

Độ kín khí

Theo công thức Poisson, độ kín của khí liên quan đến độ nhớt của các phân tử khí và bản thân khí. Độ rò rỉ tỷ lệ nghịch với chiều dài ống mao dẫn và độ nhớt của khí, và tỷ lệ thuận với đường kính ống mao dẫn và lực đẩy. Khi đường kính ống mao dẫn bằng với bậc tự do trung bình của các phân tử khí, các phân tử khí sẽ chảy vào ống mao dẫn với chuyển động nhiệt tự do. Do đó, khi thực hiện thử nghiệm làm kín van, môi trường phải là nước để đạt được hiệu quả làm kín, và không khí, tức là khí, không thể đạt được hiệu quả làm kín.

Ngay cả khi chúng ta giảm đường kính mao dẫn xuống dưới các phân tử khí thông qua biến dạng dẻo, chúng ta vẫn không thể ngăn chặn dòng khí. Lý do là khí vẫn có thể khuếch tán qua thành kim loại. Do đó, khi thực hiện các thử nghiệm khí, chúng ta phải nghiêm ngặt hơn so với các thử nghiệm chất lỏng.

Nguyên lý bịt kín của kênh rò rỉ

Phớt van bao gồm hai phần: độ không đồng đều trải đều trên bề mặt sóng và độ nhám của độ gợn sóng ở khoảng cách giữa các đỉnh sóng. Trong trường hợp hầu hết các vật liệu kim loại ở nước ta có biến dạng đàn hồi thấp, nếu muốn đạt được trạng thái kín, cần nâng cao yêu cầu về lực nén của vật liệu kim loại, tức là lực nén của vật liệu phải lớn hơn độ đàn hồi của nó. Do đó, khi thiết kế van, cặp phớt được kết hợp với độ cứng nhất định. Dưới tác động của áp suất, sẽ tạo ra hiệu ứng bịt kín biến dạng dẻo ở một mức độ nhất định.

Nếu bề mặt bịt kín được làm bằng vật liệu kim loại, các điểm lồi lõm không đều trên bề mặt sẽ xuất hiện sớm nhất. Ban đầu, chỉ cần một tải trọng nhỏ là có thể gây biến dạng dẻo cho các điểm lồi lõm không đều này. Khi bề mặt tiếp xúc tăng lên, độ không đều của bề mặt sẽ chuyển thành biến dạng dẻo-đàn hồi. Lúc này, độ nhám ở cả hai mặt của hốc sẽ xuất hiện. Khi cần thiết phải tác dụng một tải trọng có thể gây biến dạng dẻo nghiêm trọng cho vật liệu bên dưới và khiến hai bề mặt tiếp xúc gần nhau, các đường dẫn còn lại này có thể được làm gần nhau theo đường liên tục và theo hướng chu vi.

Cặp phớt van

Cặp phớt van là bộ phận của đế van và bộ phận đóng kín, đóng lại khi chúng tiếp xúc với nhau. Trong quá trình sử dụng, bề mặt phớt kim loại dễ bị hư hỏng do vật liệu cuốn theo, ăn mòn vật liệu, hạt mài mòn, hiện tượng tạo lỗ rỗng và xói mòn, chẳng hạn như hạt mài mòn. Nếu các hạt mài mòn nhỏ hơn độ nhám bề mặt, độ chính xác của bề mặt sẽ được cải thiện thay vì giảm sút khi bề mặt phớt bị mài mòn. Ngược lại, độ chính xác của bề mặt sẽ giảm sút. Do đó, khi lựa chọn hạt mài mòn, cần xem xét toàn diện các yếu tố như vật liệu, điều kiện làm việc, độ bôi trơn và sự ăn mòn trên bề mặt phớt.

Giống như các hạt mài mòn, khi lựa chọn phớt, chúng ta phải xem xét toàn diện các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất của chúng để ngăn ngừa rò rỉ. Do đó, cần chọn vật liệu có khả năng chống ăn mòn, trầy xước và xói mòn. Nếu không, việc thiếu bất kỳ yêu cầu nào sẽ làm giảm đáng kể hiệu suất bịt kín.