Principio di tenuta della valvola

Esistono molti tipi di valvole, ma la loro funzione di base è la stessa: collegare o interrompere il flusso di un fluido. Pertanto, il problema della tenuta delle valvole assume un'importanza fondamentale.

Per garantire che la valvola possa interrompere efficacemente il flusso del fluido e prevenire perdite, è necessario assicurarsi che la tenuta della valvola sia intatta. Esistono molte cause di perdite dalle valvole, tra cui una progettazione strutturale inadeguata, superfici di contatto di tenuta difettose, parti di fissaggio allentate, accoppiamento lasco tra il corpo valvola e il coperchio della valvola, ecc. Tutti questi problemi possono portare a una tenuta inadeguata della valvola, creando così un problema di perdite. Pertanto,tecnologia di tenuta delle valvoleSi tratta di una tecnologia importante, legata alle prestazioni e alla qualità delle valvole, che richiede una ricerca sistematica e approfondita.

Dalla sua invenzione, anche la tecnologia di tenuta delle valvole ha subito un notevole sviluppo. Ad oggi, la tecnologia di tenuta delle valvole si articola principalmente in due aspetti fondamentali: la tenuta statica e la tenuta dinamica.

La cosiddetta tenuta statica si riferisce generalmente alla tenuta tra due superfici statiche. Il metodo di tenuta statica utilizza principalmente guarnizioni.

La cosiddetta tenuta dinamica si riferisce principalmente ala tenuta dello stelo della valvolache impedisce al fluido nella valvola di fuoriuscire con il movimento dello stelo della valvola. Il metodo principale di tenuta della tenuta dinamica è l'utilizzo di una scatola di premistoppa.

1. Sigillo statico

La tenuta statica si riferisce alla formazione di una tenuta tra due sezioni fisse e il metodo di tenuta utilizza principalmente guarnizioni. Esistono molti tipi di rondelle. Le rondelle comunemente utilizzate includono rondelle piatte, rondelle a O, rondelle avvolte, rondelle di forma speciale, rondelle ondulate e rondelle avvolte. Ogni tipo può essere ulteriormente suddiviso in base ai diversi materiali utilizzati.
①Rondella piattaLe rondelle piatte sono rondelle che vengono posizionate orizzontalmente tra due sezioni fisse. Generalmente, a seconda del materiale utilizzato, si possono distinguere rondelle piatte in plastica, rondelle piatte in gomma, rondelle piatte in metallo e rondelle piatte composite. Ogni materiale ha il suo specifico campo di applicazione.
②O-ring. L'O-ring è una guarnizione con sezione trasversale a forma di O. Grazie alla sua sezione trasversale a forma di O, possiede un certo effetto auto-stringente, garantendo una tenuta migliore rispetto a una guarnizione piatta.
③ Rondelle. Una guarnizione avvolta si riferisce a una guarnizione che avvolge un determinato materiale su un altro materiale. Tale guarnizione ha generalmente una buona elasticità e può migliorare l'effetto di tenuta. ④ Rondelle di forma speciale. Le rondelle di forma speciale si riferiscono a quelle guarnizioni con forme irregolari, tra cui rondelle ovali, rondelle a diamante, rondelle a ingranaggio, rondelle a coda di rondine, ecc. Queste rondelle hanno generalmente un effetto auto-serrante e sono utilizzate principalmente nelle valvole ad alta e media pressione.
⑤ Rondella ondulata. Le guarnizioni ondulate sono guarnizioni che presentano esclusivamente una forma ondulata. Queste guarnizioni sono generalmente composte da una combinazione di materiali metallici e non metallici. Hanno in genere le caratteristiche di una bassa forza di pressione e un buon effetto di tenuta.
⑥ Avvolgere la rondella. Le guarnizioni avvolte si riferiscono a guarnizioni formate avvolgendo strettamente insieme sottili strisce di metallo e strisce non metalliche. Questo tipo di guarnizione ha una buona elasticità e proprietà di tenuta. I materiali per la realizzazione delle guarnizioni comprendono principalmente tre categorie: materiali metallici, materiali non metallici e materiali compositi. In generale, i materiali metallici hanno un'elevata resistenza e una forte resistenza alle alte temperature. I materiali metallici comunemente usati includono rame, alluminio, acciaio, ecc. Esistono molti tipi di materiali non metallici, tra cui prodotti in plastica, prodotti in gomma, prodotti in amianto, prodotti in canapa, ecc. Questi materiali non metallici sono ampiamente utilizzati e possono essere selezionati in base alle esigenze specifiche. Esistono anche molti tipi di materiali compositi, tra cui laminati, pannelli compositi, ecc., che vengono anch'essi selezionati in base alle esigenze specifiche. Generalmente, si utilizzano principalmente rondelle ondulate e rondelle avvolte a spirale.

2. Guarnizione dinamica

La tenuta dinamica si riferisce a una tenuta che impedisce la fuoriuscita del fluido dalla valvola durante il movimento dello stelo. Si tratta di un problema di tenuta durante il movimento relativo. Il metodo di tenuta principale è la scatola di premistoppa. Esistono due tipi principali di scatole di premistoppa: a premistoppa e a dado di compressione. Il tipo a premistoppa è attualmente il più utilizzato. In generale, in termini di forma della scatola di premistoppa, si possono distinguere due tipi: combinato e integrale. Sebbene le due forme siano diverse, entrambe prevedono sostanzialmente dei bulloni per la compressione. Il tipo a dado di compressione è generalmente utilizzato per valvole di dimensioni ridotte. A causa delle dimensioni ridotte di questo tipo, la forza di compressione è limitata.
Nella camera di tenuta, poiché la guarnizione è a diretto contatto con lo stelo della valvola, è necessario che abbia una buona tenuta, un basso coefficiente di attrito, sia in grado di adattarsi alla pressione e alla temperatura del fluido e sia resistente alla corrosione. Attualmente, i materiali di riempimento comunemente utilizzati includono O-ring in gomma, guarnizioni intrecciate in politetrafluoroetilene, guarnizioni in amianto e riempitivi stampati in plastica. Ogni materiale di riempimento ha le proprie condizioni e il proprio campo di applicazione e deve essere selezionato in base alle esigenze specifiche. La tenuta serve a prevenire le perdite, quindi il principio di tenuta delle valvole viene studiato anche dal punto di vista della prevenzione delle perdite. Ci sono due fattori principali che causano perdite. Uno è il fattore più importante che influenza le prestazioni di tenuta, ovvero il gioco tra le coppie di tenuta, e l'altro è la differenza di pressione tra i due lati della coppia di tenuta. Il principio di tenuta delle valvole viene inoltre analizzato da quattro punti di vista: tenuta dei liquidi, tenuta dei gas, principio di tenuta del canale di perdita e coppia di tenuta della valvola.

tenuta ai liquidi

Le proprietà di tenuta dei liquidi sono determinate dalla viscosità e dalla tensione superficiale del liquido stesso. Quando il capillare di una valvola che perde viene riempito di gas, la tensione superficiale può respingere il liquido o, al contrario, favorirne l'ingresso nel capillare. Questo crea un angolo tangente. Quando l'angolo tangente è inferiore a 90°, il liquido viene iniettato nel capillare, causando una perdita. La perdita è dovuta alle diverse proprietà dei fluidi. Esperimenti condotti con fluidi diversi, a parità di condizioni, possono produrre risultati differenti. Si possono utilizzare, ad esempio, acqua, aria o cherosene. Anche quando l'angolo tangente è superiore a 90°, si verificano perdite, poiché ciò è correlato alla pellicola di grasso o cera presente sulla superficie metallica. Una volta disciolte queste pellicole, le proprietà della superficie metallica cambiano e il liquido, inizialmente respinto, bagna la superficie, provocando la fuoriuscita del fluido. In base alla formula di Poisson, è possibile prevenire o ridurre le perdite diminuendo il diametro del capillare e aumentando la viscosità del fluido.

Tenuta del gas

Secondo la formula di Poisson, la tenuta di un gas è correlata alla viscosità delle molecole del gas e alla viscosità del gas stesso. La perdita è inversamente proporzionale alla lunghezza del tubo capillare e alla viscosità del gas, e direttamente proporzionale al diametro del tubo capillare e alla forza motrice. Quando il diametro del tubo capillare è uguale al grado medio di libertà delle molecole di gas, queste fluiscono nel tubo capillare con libero movimento termico. Pertanto, quando si esegue il test di tenuta di una valvola, il mezzo deve essere acqua per ottenere l'effetto di tenuta, mentre l'aria, cioè il gas, non può garantire tale effetto.

Anche riducendo il diametro capillare al di sotto delle molecole di gas tramite deformazione plastica, non riusciamo comunque a bloccare il flusso di gas. Il motivo è che i gas possono ancora diffondersi attraverso le pareti metalliche. Pertanto, quando eseguiamo test sui gas, dobbiamo essere più rigorosi rispetto ai test sui liquidi.

Il principio di tenuta del canale di perdita

La tenuta della valvola è composta da due parti: la distribuzione irregolare sulla superficie ondulata e la rugosità dell'ondulazione nella distanza tra i picchi dell'onda. Nel caso in cui la maggior parte dei materiali metallici nel nostro paese abbia una bassa deformazione elastica, per ottenere una tenuta ermetica è necessario imporre requisiti più elevati sulla forza di compressione del materiale metallico, ovvero la forza di compressione del materiale deve superare la sua elasticità. Pertanto, nella progettazione della valvola, la coppia di tenuta viene abbinata con una certa differenza di durezza. Sotto l'azione della pressione, si produrrà un certo grado di deformazione plastica che fungerà da effetto di tenuta.

Se la superficie di tenuta è realizzata in materiale metallico, i punti sporgenti irregolari sulla superficie appariranno fin da subito. Inizialmente, è sufficiente un carico ridotto per provocare la deformazione plastica di questi punti sporgenti irregolari. Con l'aumentare della superficie di contatto, l'irregolarità superficiale si trasforma in deformazione plastica-elastica. A questo punto, nella cavità saranno presenti delle rugosità su entrambi i lati. Quando sarà necessario applicare un carico in grado di provocare una significativa deformazione plastica del materiale sottostante e di portare le due superfici a stretto contatto, questi percorsi rimanenti potranno essere chiusi lungo la linea continua e in direzione circonferenziale.

coppia di guarnizioni per valvola

La coppia di tenuta della valvola è costituita dalla parte della sede della valvola e dall'elemento di chiusura che si chiude quando entrano in contatto tra loro. Durante l'uso, la superficie di tenuta metallica è facilmente danneggiata da fluidi trascinati, corrosione, particelle di usura, cavitazione ed erosione. Ad esempio, se le particelle di usura sono più piccole della rugosità superficiale, la precisione della superficie migliorerà anziché peggiorare con l'usura della superficie di tenuta. Al contrario, la precisione della superficie peggiorerà. Pertanto, nella scelta delle particelle di usura, è necessario considerare in modo completo fattori quali il loro materiale, le condizioni di lavoro, la lubrificazione e la corrosione sulla superficie di tenuta.

Analogamente alle particelle di usura, nella scelta delle guarnizioni è fondamentale valutare attentamente diversi fattori che ne influenzano le prestazioni al fine di prevenire perdite. Pertanto, è necessario selezionare materiali resistenti alla corrosione, ai graffi e all'erosione. In caso contrario, la mancanza di uno qualsiasi di questi requisiti comprometterebbe notevolmente le prestazioni di tenuta.