バルブシール原理

バルブには多くの種類がありますが、媒体の流れを接続または遮断するという基本的な機能は同じです。したがって、バルブのシールの問題が非常に顕著になります。

バルブが媒体の流れを確実に遮断し、漏れを防ぐには、バルブのシールが無傷であることを確認する必要があります。バルブ漏れの原因としては、構造設計の無理、シール接触面の欠陥、締結部品の緩み、バルブ本体とバルブカバーの嵌合の緩みなど、さまざまな原因が考えられます。これらすべての問題がバルブのシール不良につながる可能性があります。したがって、漏れの問題が発生します。したがって、バルブシール技術はバルブの性能と品質に関わる重要な技術であり、体系的かつ詳細な研究が必要です。

バルブの誕生以来、シール技術も大きく発展してきました。これまでのところ、バルブシール技術は主に静的シールと動的シールという 2 つの主要な側面に反映されています。

いわゆる静的シールは、通常、2 つの静的表面の間のシールを指します。静電シールのシール方法は主にガスケットを使用します。

いわゆるダイナミックシールとは主に以下のものを指します。バルブステムのシール、バルブステムの動きに伴うバルブ内の媒体の漏れを防ぎます。ダイナミックシールの主なシール方法はスタフィングボックスを使用する方法です。

1.静電気シール

静的シールとは、2つの静止部分の間にシールを形成することを指し、主にガスケットを使用したシール方法となります。ワッシャーにはたくさんの種類があります。一般的に使用されるワッシャーには、平ワッシャー、O 形ワッシャー、ラップワッシャー、特殊形状ワッシャー、ウェーブワッシャー、ワインドワッシャーなどがあります。各タイプは、使用される材料の違いに応じてさらに分類できます。
①平座金。平ワッシャーは、2 つの固定部の間に平らに配置される平ワッシャーです。一般に、使用される材料に応じて、プラスチック平ワッシャー、ゴム平ワッシャー、金属平ワッシャー、複合平ワッシャーに分類できます。それぞれの素材には独自の用途があります。範囲。
②Oリング。 Oリングとは、断面がO型のガスケットを指します。断面O型のため、一定の自締め効果があり、平ガスケットに比べシール効果が優れています。
③ワッシャーを同梱します。ラップガスケットとは、ある材料を別の材料で包み込んだガスケットを指します。このようなガスケットは一般に弾性が良く、シール効果を高めることができる。 ④特殊形状ワッシャー。異形座金とは、楕円座金、ダイヤモンド座金、歯車形座金、アリ形座金など、異形のガスケットを指します。これらの座金は一般に自己締付効果があり、主に高圧および中圧バルブに使用されます。 。
⑤ウェーブワッシャー。ウェーブガスケットは波形の形状のみを有するガスケットです。これらのガスケットは通常、金属材料と非金属材料の組み合わせで構成されます。一般に、押圧力が小さく、シール効果が高いという特徴があります。
⑥ワッシャーを巻きます。巻きガスケットとは、薄い金属ストリップと非金属ストリップをしっかりと巻き付けることによって形成されたガスケットを指します。弾性とシール性に優れたガスケットです。ガスケットの材料は主に金属材料、非金属材料、複合材料の3つに分類されます。一般に金属材料は強度が高く、耐熱性にも優れています。一般的に使用される金属材料には、銅、アルミニウム、鋼などがあります。非金属材料には、プラスチック製品、ゴム製品、アスベスト製品、麻製品など、多くの種類があります。これらの非金属材料は広く使用されており、選択できます。特定のニーズに応じて。複合材料にも積層板や複合パネルなど多くの種類があり、ニーズに応じて選択されます。一般的には波形ワッシャーやうず巻ワッシャーが多く使用されます。

2. ダイナミックシール

ダイナミックシールとは、バルブステムの動きに伴うバルブ内の媒体の流れの漏れを防ぐシールを指します。これは相対移動時のシールの問題です。主な密封方法はスタフィングボックスです。スタッフィング ボックスには、グランド タイプとコンプレッション ナット タイプの 2 つの基本的なタイプがあります。グランドタイプは現在最も一般的に使用されている形式です。一般にグランドの形状は複合型と一体型の2種類に分けられます。それぞれ形状は異なりますが、基本的には圧縮用のボルトが入っています。コンプレッションナットタイプは一般的に小型のバルブに使用されます。このタイプはサイズが小さいため、圧縮力が制限されます。
スタフィングボックスでは、パッキンがバルブステムと直接接触するため、パッキンにはシール性が良く、摩擦係数が小さく、媒体の圧力や温度に適応し、耐食性が求められます。現在、一般的に使用されている充填材には、ゴム O リング、ポリテトラフルオロエチレン編組パッキン、アスベストパッキン、プラスチック成形用充填材などがあります。各フィラーには独自の適用条件と範囲があり、特定のニーズに応じて選択する必要があります。シールは漏れを防ぐためのものであり、バルブのシール原理も漏れを防ぐ観点から研究されています。漏れが発生する主な要因は 2 つあります。 1 つはシール性能に影響を与える最も重要な要素、つまりシール ペア間のギャップであり、もう 1 つはシール ペアの両側間の圧力差です。バルブのシール原理も、液体シール、ガスシール、漏れチャネルシール原理、バルブシールペアの 4 つの側面から分析されます。

液密性

液体のシール特性は、液体の粘度と表面張力によって決まります。漏れのあるバルブのキャピラリーがガスで満たされている場合、表面張力によって液体が反発したり、液体がキャピラリー内に侵入したりする可能性があります。これにより接線角度が作成されます。接線角が90°未満の場合、キャピラリ内に液体が注入され、漏れが発生します。漏れはメディアの特性の違いによって発生します。異なる媒体を使用した実験では、同じ条件下でも異なる結果が得られます。水、空気、灯油などを使用できます。接線角が90°を超える場合も漏れが発生します。それは金属表面のグリスやワックスの膜が関係しているからです。これらの表面膜が溶解すると、金属表面の性質が変化し、もともとはじいていた液体が表面を濡らして漏れてしまいます。以上の状況を考慮すると、ポアソンの公式によれば、キャピラリ径を小さくし、媒体の粘度を高くすることで、リークの防止またはリーク量の低減という目的を達成できる。

気密性

ポアソンの公式によれば、気体の気密性は気体分子と気体の粘度に関係します。漏れ量は毛細管の長さとガスの粘度に反比例し、毛細管の直径と駆動力に正比例します。毛細管の直径が気体分子の平均自由度と同じである場合、気体分子は自由な熱運動を伴って毛細管に流れ込みます。したがって、バルブのシール試験を行う場合、シール効果を得るには媒体が水である必要があり、空気、つまり気体ではシール効果を得ることができません。

塑性変形によってガス分子の下の毛細管の直径を小さくしたとしても、ガスの流れを止めることはできません。その理由は、ガスが金属壁を通って拡散する可能性があるためです。したがって、ガス検査を行う場合には、液体検査よりも厳格に行う必要があります。

漏れチャンネルのシール原理

バルブシールは波面に広がる凹凸と波の山間の距離のうねりの粗さの2つの部分から構成されています。我が国の金属材料の多くは弾性ひずみが低いため、密閉状態を実現しようとすると、金属材料の圧縮力、つまり材料の圧縮力に対する要求をより高くする必要があります。弾性を超えなければなりません。したがって、バルブを設計する際には、シールペアは一定の硬度差を持って調整されます。圧力の作用下では、ある程度の塑性変形によるシール効果が生じます。

シール面が金属材料の場合、表面の凹凸が最も早く現れます。最初は小さな荷重だけで、この不均一な突起部分が塑性変形します。接触面積が増加すると、表面の凹凸は塑性弾性変形となります。このとき、凹部の両側に凹凸が存在することになる。下地材に大きな塑性変形を引き起こすような荷重を加えて二面を密着させる必要がある場合、これらの残りの経路を実線に沿って円周方向に近づけることができます。

バルブシールペア

バルブシールペアは、バルブシートと閉鎖部材が互いに接触すると閉じる部分です。使用中に、金属シール表面は、混入媒体、媒体の腐食、摩耗粒子、キャビテーション、浸食によって容易に損傷します。摩耗粉など。摩耗粉が表面粗さより小さいと、シール面が摩耗した際に面精度が悪化するのではなく、逆に面精度が悪化します。したがって、摩耗粉の選定にあたっては、材質、使用条件、潤滑性、シール面の腐食などを総合的に考慮する必要があります。

摩耗粉と同様に、漏れを防ぐためにシールの性能に影響を与えるさまざまな要素を総合的に考慮してシールを選択する必要があります。したがって、腐食、傷、浸食に強い材料を選択する必要があります。そうしないと、要件が満たされていないと、シール性能が大幅に低下します。