关于阀门密封技术的研究现状分析与展望
时间：2016-08-30 阅读：949
要保证阀门能够良好的截断介质流，不发生泄漏，就要保证阀门的密封完好。而造成阀门泄漏的原因很多，包括结构设计上的不合理、密封接触面有缺陷、紧固零件发生松动、阀体与阀盖间的配合不紧密等等，所有这些问题都可能导致阀门密封不好，从而产生泄漏问题。所以，阀门密封技术是关系到阀门性能和质量的一项重要技术，需要进行系统深入的研究。
阀门的分类和结构
阀门的种类繁多，划分起来不是那么容易，既可以按照原理划分，也可以按照作用来划分，还可以按照结构来划分，甚至可以结合起来进行划分，不管哪种划分方法，都改变不了阀门的用途。目前上常用的分类方法是将阀门划分为这些种类，即闸阀、球阀、碟阀、截止阀、安全阀、减压阀、节流阀、旋塞阀、调节阀等。在这些阀门中，闸阀、球阀、碟阀、截止阀就属于截断阀的种类，主要用于连通或者截断介质流；而减压阀、节流阀、调节阀就属于调节阀的种类，主要用于调节介质流的流量、温度和压力等；而安全阀主要用于超压的安全保护。
除了上述这些分类之外，还可以按照工作压力进行分类，此时可以分为真空阀、低压阀、中压阀、高压阀和超高压阀等；如果按照介质的工作温度进行分类，则可以划分为高温阀、中温阀、常温阀、低温阀和超低温阀；另外，如果按照阀体的材料进行分类的话，则可以划分为金属材料阀门、非金属材料阀门、金属阀体衬里阀门。
阀门的种类虽然繁多，但是基本结构却差不多，大致上都可以由阀体、阀芯和阀座组成。这里以zui常用的调节阀为例，分析阀门的结构组成。在调节阀的基本阀体结构中，可以有直通式、角型结构和Z型结构三种类型；而在基本阀芯结构中，则有抛物面结构、笼式结构和V型坡口三种类型；在基本阀座结构中，则有堆焊式阀座、旋入式阀座、焊接式阀座和嵌入式阀座四种类型。这些不同的基本结构组合在一起就构成了种类繁多的阀门结构。阀门的基本结构，见表1。
阀门密封技术的研究现状
阀门的种类虽然繁多，但是密封问题都是*的，而且非常重要。阀门从产生到现在，其密封技术也经历了很大的发展。到目前为止，阀门密封技术主要体现在两大方面，即静密封和动密封。所谓静密封，通常是指两个静止面之间的密封，静密封的密封方法主要是使用垫圈。所谓动密封，主要是指阀杆的密封，即不让阀内的介质随阀杆运动而发生泄漏，动密封的密封方法主要是使用填料函。下面对这两种阀门密封技术分别加以详细分析。
静密封
静密封是指在两个静止的截面之间形成密封，其密封方法主要是使用垫圈。垫圈的种类很多，经常使用的垫圈包括平垫圈、O形圈、包垫圈、异形垫圈、波形垫圈和缠绕垫圈等几大类，每种类型下面又可以根据使用材料的不同而进一步进行划分。
①平垫圈
平垫圈就是平整的贴于两个静止截面之间的垫圈，一般根据使用的材料可以划分为塑料平垫圈、橡胶平垫圈、金属平垫圈和复合材料平垫圈，每种材料的平垫圈都有其适用的范围。
②O形圈
O型圈是指断面形状呈O型的垫圈，由于其断面形状是O型，有一定的自紧作用，所以密封效果比平垫圈好。
③包垫圈
包垫圈是指将某种材料包裹在另一种材料上的垫圈，这样的垫圈一般具有良好的弹性，可以增强密封效果。
④异型垫圈
异型垫圈是指那些形状不规则的垫圈，包括椭圆形垫圈、菱形垫圈、齿轮型垫圈、燕尾型垫圈等，这些垫圈一般有自紧作用，大多在高中压阀门中使用。
⑤波形垫圈
波形垫圈是只具有波浪形状的垫圈，这类垫圈通常是将金属材料和非金属材料组合起来构成，一般具有压紧力小，密封效果好的特点。
⑥缠绕垫圈
缠绕垫圈是指把很薄的金属带和非金属带紧贴在一起、缠绕形成的垫圈，这类垫圈具有良好的弹性和密封性。
垫圈的制作材料主要包括三大类，即金属材料、非金属材料和复合材料。一般来说，金属材料的强度高，耐温性能强，常用的金属材料有铜、铝、钢等。非金属材料的种类很多，包括塑料制品、橡胶制品、石棉制品、麻制品等，这些非金属材料的使用广泛，根据具体的需要来选用。复合材料的种类也很多，包括层合板、复合板等，也是根据具体需要选用，一般在波形垫圈和缠绕垫圈等上面使用的比较多。
动密封
动密封是指不让阀内的介质流随阀杆运动而泄漏的密封，这是一个相对运动过程中的密封问题，其密封方法主要是采用填料函。填料函的基本形式有两种，即压盖式和压紧螺母式。压盖式是目前使用得zui多的形式，一般从压盖的形式而言，可以分为组合式和整体式两种，每种形式虽有区别，但是基本上都包含有压紧用的螺栓。压紧螺母式一般用于较小的阀门，由于这种形式的尺寸较小，所以压紧力是受到限制的。
在填料函内，由于填料是直接与阀杆接触的，所有要求填料的密封性好、摩擦系数小、能够适应介质的压力和温度、并且耐腐蚀。目前比较常用的填料包括橡胶O型圈、聚四氟乙烯编织盘根、石棉盘根和塑料成型填料等，每种填料都有其适应的条件和范围，根据具体的需要来选取。
阀门密封技术的展望
随着科技的不断发展，对阀门的要求也越来越高，因此阀门密封技术也在不断发展，新的密封材料和技术也在不断出现。主要体现在以下几个方面：
①生料密封
何谓生料？就是高分子有机化合物在烧结成制品之前的材料。生料具有质地柔软的特性，可以产生单分子膜效应。生料在使用时可以自由成形，并且只要一有压力，就会形成一个均匀的环形膜，这个环形膜起到了密封作用。生料使用起来十分方便，可以做成一定的形状，更换容易，密封效果良好。
②液体密封
液体密封是指利用液态密封胶来实现阀门密封的一种密封技术，它一般用于静密封。在液体密封中，主要利用了液态密封胶的单分子膜效应，使其在适当压力下像垫圈一样地起作用。
③波纹管密封
波纹管密封是指利用波纹管实现阀门密封的一种密封技术，它一般用于动密封。在波纹管密封中，波纹管的两端通常与别的零件固定在一起，因此当阀杆运动时，波纹管会产生伸缩，只要波纹管自身保持完好，介质就不会发生泄漏，从而就可以实现阀门的密封。这种阀门密封技术主要应用于化学工业和原子能工业上面，针对无法使用填料密封的场合。
随着经济社会的进一步发展，阀门的应用要求也会越来越高，阀门密封技术也会突飞猛进，更多的新材料和新技术也会运用进来，关于这方面的研究也会越来越深入。