閥門密封技術(shù)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢分析

劉波

（浙江嘉松科技有限公司，浙江溫州 325000）

隨著5G 時代的到來，以及信息化產(chǎn)業(yè)鏈布局的逐步完善，在實際的生產(chǎn)運用環(huán)節(jié)中，要求閥門的使用具有較高的信息化以及智能化。即閥門能夠?qū)π孤┻M行及時的警報，同時將相關(guān)閥門內(nèi)防泄漏液體的各項物理指標參數(shù)及時反饋，以便管理者進行更好地決策。閥門在密封性技術(shù)方面結(jié)合智能化設(shè)備進行聯(lián)網(wǎng)管理是行業(yè)進一步的發(fā)展趨勢。

1 閥門密封性原理

閥門的密封是為了防止泄露現(xiàn)象的發(fā)生，因此閥門密封性的原理也是根據(jù)防止泄露方向進行研究。

1.1 液體密封性

液體的密封性是指通過液體表面的張力以及粘合度來進行相應的密封[1]，具體是指當閥門泄漏的毛細管充滿相應的氣體時，其表面的張力可對液體進行阻擋或者是將液體導入到毛細管內(nèi)部，形成相應的相切角。對應的切角小于90°，則對應的液體會流入到相應的毛細管內(nèi)，從而防止泄露現(xiàn)象發(fā)生。此方式要根據(jù)不同的液體來做出不同的調(diào)整。有些液體相切角大于90°時會發(fā)生泄漏現(xiàn)象。

1.2 氣體密封性

根據(jù)松柏公式，氣體分子以及氣體粘性決定著氣體的密封性。同時，相應的泄漏與毛細管之間的長度和氣體的粘度成反比例，但是與毛細管的直徑以及驅(qū)動力成正比。而當毛細管的直徑與氣體分子平均的自由度相符合時，氣體分子就會進入到毛細管內(nèi)。因此，在進行閥門密封時，必須使用水作為介質(zhì)才能達到密封的效果，用其他氣體不能很好的完成密封作用[2]。

1.3 泄漏通道密封性

閥門密封通過其散布在波形面上相關(guān)的不平整度以及波峰間的間距的波紋度，構(gòu)成粗糙度的兩個組成部分。在進行閥門設(shè)計工作時，密封副需要結(jié)合相應的硬度差進行匹配，在相應壓力的加持下，完成一定的塑性形變來達到密封的作用。當密封面均為金屬材料的時候，其表面不平整的凸點將會出現(xiàn)，此時僅需要使用較小的載荷就可以致使相應的凸點產(chǎn)生塑性形變。當增加接觸面時，其表面的不平整就會變?yōu)閺椥孕巫?，而此時在凹處兩面粗糙度就會出現(xiàn)，需要施加能夠促使底層材料產(chǎn)生相應塑性形變的壓力促使表面更為緊密的接觸，沿著相應的連續(xù)線以及環(huán)向方向可以使得相應的通徑密合。

1.4 閥門密封副

所謂閥門密封副是指閥門底座與關(guān)閉件接觸的時候而關(guān)閉的部分。其金屬面在使用過程中，容易受到磨損。如果相應的磨損顆粒比其表面的不平整度小，在進行封面的磨合時，其表面的精度會得到相應的提高，從而不至于變壞。相反則對應的表面精度會降低。因此在選取磨損顆粒的時候，需要綜合考量相應的材料以及潤滑性對密封面的腐蝕狀況等[3]。在選擇密封件時，需要綜合考量其他各種因素才能達到防止泄漏的功能，因此需要選擇抗腐蝕性以及沖刷性較強的材料。

2 閥門密封技術(shù)現(xiàn)狀分析

通過對各種閥門泄漏事故進行具體分析，發(fā)現(xiàn)閥門密封性的具體研究需要從不同方向綜合進行，無論是從密封材料的選取以及密封結(jié)構(gòu)的設(shè)計或是對密封性能的評價都需要進行綜合考量。

2.1 密封材料研發(fā)

隨著閥門在各行各業(yè)中被廣泛使用，對閥門設(shè)計和制造板塊提出了更高的需求，密封材料的研發(fā)工作更是重中之重。目前，密封材料研發(fā)主要針對密封面相應材料在性能方面不足而進行。例如在堆焊材料采用鈷基合金，因其具備較強的耐高溫性，以及抗腐蝕、磨損等特性，從而得到廣泛使用。但是相應材料的價格卻是昂貴的并且容易發(fā)生材質(zhì)同位素轉(zhuǎn)變，從而使其在使用中無法有效對燃料進行屏蔽，同時也會提高相應設(shè)備的檢修時間。

2.2 密封結(jié)構(gòu)設(shè)計

靜密封、動密封是閥門密封技術(shù)中兩個主要部分，靜密封是指由相應的墊圈實現(xiàn)兩個靜止面之間的相對密封，動密封是指將閥桿部位進行密封作業(yè)，從而達到防止閥門內(nèi)部的物質(zhì)由于閥桿的轉(zhuǎn)動而產(chǎn)生的物質(zhì)泄漏，動密封需要通過填料函才能實現(xiàn)對應的密封作用。

2.3 閥門的密封性能

閥門密封性能需要進行綜合考量閥門相關(guān)密封結(jié)構(gòu)的設(shè)計情況、相應原理、密封結(jié)構(gòu)與相應泄露情況之間的聯(lián)系，以及關(guān)于密封性能的評價方法等其他方面，其中，密封性能的評價方法最為重要。近年來，以閥門泄漏率定量分析、相應密封比壓的計算系數(shù)的研究等，作為相應密封性能評判的參照。進行相應評價時需要根據(jù)閥門不同的性能、不同的泄漏程度以及相應部分而采取相對的防止泄漏措施。

3 閥門密封技術(shù)的發(fā)展趨勢分析

3.1 微型化

隨著當代精密加工技術(shù)的不斷成熟，高端閥門需要轉(zhuǎn)向微型化以及精細化的發(fā)展方向。因此對應閥門在內(nèi)表面以及外表面的尺寸，均需要進行相應的縮小。將機構(gòu)件進行相應的縮小后的閥門泄漏防治措施能否達到預期，還有待進一步評估。此外，相關(guān)微型閥門的標準件定義以及密封件表面的標準化生產(chǎn)流程還未明確。

3.2 特殊化

閥門在應對常規(guī)的泄漏中均能夠滿足相應的功能，但是在某些特殊環(huán)境下則需要進一步的討論。隨著高分子化合物等材料的研發(fā)。相應材料運用到閥門中，只要施行相應的壓力，就會形成一個均勻的保護膜起到密封的效果，還可以使用相應的液態(tài)密封膠來完成密封作業(yè)。在對液體進行密封時，使用相應密封膠的單分子膜效應從而起到類似于墊圈相似的密封效果。

3.3 信息化

針對閥門技術(shù)的拓展，需要向信息化方向進行研發(fā)。將更多的電子元器件引入到相應閥門的設(shè)計環(huán)節(jié)中，使閥門除了完成相應的防治工作以外，還能對相關(guān)泄漏情況進行及時警報。閥門作為安全防治設(shè)備需要進行聯(lián)網(wǎng)作業(yè)，從而使得生產(chǎn)管理更為可視化、具體化。

4 結(jié)束語

隨著不同行業(yè)各自發(fā)展而提出的對閥門功能的不同需求，未來對閥門的使用將會更加復雜。閥門的發(fā)展除了需要往微小化以及特殊化等方向進行研究以外，還需要充分的利用信息技術(shù)將對應的閥門智能化。即當下閥門除了需要做到防治工作以外，還需做到警報工作，從而使得相應事故的損失降到最低。在閥門材料的選取方面，還需要對材料科學進行細致研究，來研發(fā)出更高性能的材料，滿足閥門的生產(chǎn)工藝需求。