Definicija jezgra i princip zaptivanja
Klinasta kapija je zapečaćena mehaničkim klinom između klinastog diska i zaptivke sedišta ventila. To je tipična jednostrana prisilna zaptivna struktura. Osnovni princip dizajna je da se koriste geometrijske karakteristike klinastog diska (kao što su ugao klina, konus, itd.) kako bi se povećalo pomoćno opterećenje zaptivanja, kako bi se postiglo pouzdano zaptivanje u uslovima visokog i niskog pritiska. U poređenju sa paralelnom strukturom dvostrukog diska, klinasta kapija se može zatvoriti jednostranom -silom klina, sa kompaktnom strukturom i kontrolisanim radnim momentom.
Mehanizam za ugradnju klinastog sjedišta
Princip mehaničkog zaklinjavanja
Osnovni princip dizajna klinastih kapija leži u geometriji ugla klina (obično 5 stepeni -15 stepeni). Kada je disk kapije zatvoren, ugao klina stvara vertikalnu komponentu sile prema dolje, tjerajući disk vrata u bliski kontakt sa zaptivkom sjedišta ventila. Što je manji ugao klina, to je jača sila klina, ali to mora biti izbalansirano sa radnim momentom. Na primer, ugao klina od 5 stepeni obezbeđuje veći odnos pritiska zaptivanja, ali zahteva veći moment zatvaranja; ugao klina od 15 stepeni je lakši za rukovanje, ali ima relativno niži odnos pritiska zaptivanja. Prema tehničkim dokumentima Tianjin Kaiweis Valve Manufacturing Co., Ltd., raspon dizajna uglova klina kod proizvoda kompanije je strogo kontrolisan između 8 i -12 stepeni kako bi se izbalansira performanse zaptivanja i operativna efikasnost.
2.Material Matching
- Tvrdo brtvljenje (metal-na-metal): prevlaka od volfram hroma i kobalta sa hrapavostom površine za precizno brušenje manjom ili jednakom Ra0,4 mikrona. Studija slučaja kompanije Olam Valve Technology Co., Ltd. pokazuje da je Stellite HRC veća ili jednaka tvrdoći 45, 300% otpornosti na abraziju i pogodna za uslove visoke temperature i pritiska (manje od ili jednako 550 stepeni).
- Soft Seal (metalto ne-): PTFE/grafit kompozitne zaptivke su ispunjene mikroporama elastičnom deformacijom. PTFE pleteno pakovanje ima stopu kompresije od 15%-25%, brzinu odboja Veću ili jednaku 85%, primenljiv temperaturni opseg Manji ili jednak 200 stepeni. Grafitne zaptivke imaju toplotnu provodljivost od 80 W/ (m·K), snažnu sposobnost kompenzacije toplotnog širenja i pogodne su za niske temperature ili uslove ciklusa.
Struktura vodiča
Da bi se osigurao precizan precizan smjer klinanja, vodilica diska ograničava horizontalni otklon diska kapije, a stabljika protiv-uvrtanja sprječava rotaciju vretena da prouzrokuje neusklađenost površine zaptivanja. Na primjer, određeni tip klinastog zasunča ima dizajn s dvostrukim vodećim žljebom koji održava horizontalni otklon diska zasun na ± 0,05 mm, uvelike smanjujući rizik od curenja.
Utjecaj pritiska medija na performanse zaptivanja
Mehanizam pozitivnog zaptivanja
Dielektrični pritisak djeluje na gornju površinu kapije, a kapija se kroz klinastu strukturu pretvara u vertikalnu zaptivnu silu. Eksperimentalni podaci pokazuju da srednji pritisak od 10 MPa može proizvesti dodatni pritisak zaptivanja od približno 3-5 MPa, što rezultira efektom "samopojačavanja" zaptivanja. Kroz tehničku raspravu uspostavljen je model konverzije tlaka, koji pokazuje da je pod pozitivnim uvjetima zaptivanja tlak zaptivanja linearno i pozitivno povezan sa srednjim pritiskom. Ograničenja reverznog zaptivanja
Odnos pritiska ulazne zaptivke zavisi od sile klina, a kada je dielektrični pritisak obrnut, lako je izazvati curenje. Podaci ispitivanja Fujian Detsen Valve Co., Ltd. pokazuju da brzina curenja metalne zaptivke klinaste kapije može doseći 0,1 mm3/s u obrnutom stanju, što je znatno više od 0,01 mm3/s u obrnutom stanju.
Pritisak-Uravnotežen dizajn
Dvostruka zaptivna struktura: brzina curenja smanjena na manje od 0,01 mm3/s kroz samo-uravnotežavanje pritiska medija. Na primjer, određeni tip dvostruko-zaptivnog čeonog klinastog ventila ima 90% smanjenje povratnog curenja na 10 MPa u poređenju sa jednom-zapečaćenom krajnjom strukturom.
Pomoćni zaptivač disk opruge: Sklop disk opruge obezbeđuje konstantno prednaprezanje (obično 5-10 N/mm2) za kompenzaciju fluktuacija pritiska. Neki zaptivni ventili sa oprugom održavaju stabilnu stopu curenja manju ili jednaku 0,005 mm3/s na ± 2 MPa.
UVOD Razlike u zaptivnim površinama Princip različitih materijala
Metalna čvrsta brtva
Stelit kobalt premaz je zapečaćen mehaničkom deformacijom i spajanjem sa mikro-konveksnim površinama. Njegov primenljiv temperaturni opseg je manji ili jednak 550 stepeni. Otpornost na abraziju je veća od ili jednaka tvrdoći 45, otpornost na koroziju, pogodna za paru, ulje na visokim temperaturama idrugim medijima.
Ne-mekana brtva
- PTFE pleteno pakovanje: Omjer kompresije 15%-25%, brzina odboja veća ili jednaka 85%, pogodno za neutralne medije kao što su voda i zrak (manji ili jednaki 200 stepeni).
- Grafitna zaptivka: Toplotna provodljivost 80 W/(m. K), visoka kompenzacija termičkog širenja, pogodna za kriogeni tečni azot (-196 stepeni) ili cevovode vruće nafte.
Kompozitna zaptivna struktura
Usvojite 304L + PTFE dvoslojni-slojni zaptivač: metalni sloj pruža podršku, nemetalni sloj osigurava brtvljenje. Pogodno za kombinaciju korozivnih medija i visokih temperatura. Grafit-zaptivka od nerđajućeg čelika spiralno namotana: Brzina curenja manja ili jednaka 1×10−4Pa·m3/s (test helijuma) za zahtjevnije primjene kao što su cjevovodi vodonika ultra{11}}visokog pritiska. Studija slučaja Changzhou Karls Fluid Control Equipment Co., Ltd. pokazuje da njegova kompozitna brtva održava nulto curenje pri pritisku od 15 MPa.
Scenariji primjene i preporuke za odabir
Aplikacije visokog{0}}pritiska
Volframove legure hroma i kobalta preferiraju se za pokrivanje tvrdih zaptivki sa projektovanim pritiskom do 16 MPa. Na primjer, glavni cjevovod za napojnu vodu nuklearne elektrane, koji koristi klinasti zasun od 16 MPa-, bez curenja-e 10 godina.
CryoApplications
PTFE meke zaptivke su pogodne za cjevovode tečnog azota koji rade na -196 stepeni. Njegov koeficijent linearne ekspanzije (približno 10−4/stepen) kompenzuje praznine za zaptivanje. Projekat kriogenog rezervoara za skladištenje koristi PTFE zaptivne ventile za održavanje pouzdanosti zaptivanja tokom cirkulacije od -196 stepeni do sobne temperature. Korozivni mediji
Telo ventila od nerđajućeg čelika 316L i zaptivna površina Hastelloy C-276 otporna na koroziju jona hlora (koncentracija manja ili jednaka 200 ppm). Prema Priručniku za odabir modela za opremu termoelektrana, ova kombinacija ima vijek trajanja od više od 10 godina u sistemima za desalinizaciju morske vode.
zaključak:
Princip zaptivanja klinastih kapija se postiže mehaničkim usklađivanjem materijala klina i dizajnom balansiranja pritiska. Razlike u performansama proizlaze iz performansi materijala i optimizacije strukture. Prilikom odabira klinastog zasuna treba uzeti u obzir radni pritisak, temperaturu i dielektrične karakteristike kako bi se maksimizirala pouzdanost zaptivanja i vijek trajanja.