ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Клапанные уплотнения с неметаллическими уплотнителями, с расплавляемым и жидкостным контактом из "Клапанные уплотнения пневмогидроагрегатов " Основные типы КУ с неметаллическими уплотнителями показаны на рис. 2. В качестве уплотнителя наиболее широко используются резины различных марок, а при недостаточной химической стойкости в рабочей среде, при температурах ниже температуры стеклования резины или высоких температурах, а также при высоких давлениях используются другие полимерные материалы. [c.11] Основное преимущество резины как материала уплотнителя заключается в ее способности к большим упругим деформацй ям при небольших контактных давлениях. Эта способность позволяет резине заполнять микронеровности уплотнительной поверхности, препятствуя утечке среды. [c.11] Более технологично изготовление резинового уплотнителя в виде отдельной вставной детали (схемы 4—7 и 10), причем наиболее удобно использование стандартных уплотнительных колец (схемы 5, 5). Такие конструкции КУ позволяют легко заменить резиновую деталь, просты и дешевы, но менее надежны в эксплуатации, особенно при повышенных давлениях. [c.12] Для повышения работоспособности резины при высоком давлении среды в различных конструкциях КУ создают для уплотнителя условия всестороннего объемного сжатия, при которых повышается как эрозионная устойчивость резины, так и ее прочность при контактном нагружении в статике и в динамике [42]. КУ по схемам 7—10 применимы для давлений до 40 МПа. В КУ по схеме 7 используются профилированные металлические кольца, которые передают возникающую при посадке клапана на седло силу на весь объем в КУ по схеме 8 уплотнитель размещен в замкнутом объеме в КУ по схеме 9 использовано давление герметизируемой рабочей среды, для чего во вставном резиновом элементе и в штоке выполнены каналы, В КУ по схеме 10 давление среды также вызывает близкое к объемному сжатию состояние — здесь свободным остается узкий участок поверхности резины между седлом и грибком либо седлом и обоймой (в зависимости от направления рабочей среды). [c.12] В агрегатах с большими Оу применяют КУ по схеме 11, в котором контакт осуществляется по конической поверхности. [c.12] На схеме 12 показано разработанное для герметизации обратного клапана уплотнение в виде резинового грибка с тонкостенной шляпкой, перекрывающей седло, которое представляет собой перфорированный диск. Достоинством этого КУ является очень малое гидравлическое сопротивление. [c.12] При длительном нахождении клапана в закрытом положении уплотнитель прилипает к седлу. Это снижает надежность КУ, ограничивает область применения КУ с резиновым уплотнителем, требует увеличения силы для открытия клапана. Для устранения прилипания резины к седлу в КУ по схеме 13 поверхность резины покрыта тонкой полимерной пленкой. Согласно исследованиям [42], пленки из фторопласта-4 толщиной до 100 мкм практически не изменяют герметизирующую способность уплотнения и полностью исключают прилипание. [c.12] Для ПГА ответственного назначения при ру до 40 МПа широко применяется конструкция КУ по схеме 15. Уплотнитель — фторопласт, поликарбонат, поликапролактам и др. — крепится запрессовкой или завальцовкой. Надежное и герметичное закрепление уплотнителя на клапане достигается использованием тонкослойных полимерных покрытий [43] — см. схему 16 на рис. 1. Здесь показано КУ с плоским контактом, наиболее устойчивое к ударным нагрузкам и ру до, 40 МПа. При давлениях порядка 4 МПа эффективно применение контактных пар тор — плоскость, сфера — конус, конус — кромка, КУ с оболочкой и покрытием фторопластом. КУ с гибким элементом и механическим креплением оболочки из фторопласта-4 для контакта по наружной и внутренней конической поверхности показаны на схемах 17 и 18. [c.13] Наряду с эластичными уплотнениями известны КУ с элементами из твердых минералов и керамики. Тщательно выполненный шарик (схема 19) из сапфира, корунда и т. п. обеспечивает в контакте с седлом из металла высокую работоспособность благодаря отсутствию адгезии и разрушения от схватывания. [c.13] Помимо металл-неметаллических уплотнений известны и не-металл-неметаллические, в которых достигают герметичности при небольших силах. В КУ по схеме 20 коническая поверхность седла имеет полимерное покрытие, а клапан содержит резиновое кольцо круглого сечения. [c.13] При рабочем давлении до 1,6 МПа и температуре до 110 °С для коррозионных сред широко применяют диафрагмовую (мембранную) арматуру с корпусом, футерованным резиной, полиэтиленом, фаолитом, фторопластом или эмалью. Конструкция такого затвора показана на схеме 21. Мембрану выполняют из резины, полиэтилена или фторопласта. Для ее укрепления используют концентрические кольца. [c.13] На схемах 22 и 23 показаны примеры дублированных клапанных уплотнений, сочетающих металл-металлический и ме-талл-неметаллический контакты разных типов. На схеме 22 сочетается плоский контакт металлических поверхностей с уплотнением эластичным вставным элементом. На схеме 23 металл-металлический контакт кромка — конус с гибким элементом в виде оболочки сочетается с контактом металлического профилированного выступа с резиновым уплотнителем, расположенным в канавке. Здесь имеет место не только дублирование, но и взаимовлияние уплотнений. Гибкая оболочка подкрепляется резиновым уплотнительным кольцом и в то же время ее деформация уменьшает объем канавки с резиновым уплотнителем и приводит к повышению жесткости контакта металл—резина. [c.13] Две схемы КУ стоят в классификации конструктивных схем и способов достижения герметичности отдельно конструкция с расплавляемым (запаянным) контактом (схема 24) и конструкция с жидкостным уплотнением (схема 25). Герметизирующей средой в первой из них служат металлы, обладающие смачивающей способностью по отношению к материалу перекрывающего клапана. Выбор металла зависит от температуры прогрева при вакуумировании. Могут использоваться сплав Вуда, олово, золото, серебро, индий, медь — иногда с добавкой порощ-ка железа, никеля. Во второй схеме в качестве перекрывающей среды обычно используют ртуть. Эта схема находит применение в непрогреваемых системах низкого вакуума. [c.14] Под механизмом герметизации разъемных соединений понимается совокупность процессов, приводящая к уменьшению потока герметизируемого вещества через межповерхностную полость соединения. [c.14] Существуют различные методы герметизации, однако применительно к клапанным уплотнениям основным является метод герметизации контактированием поверхностей под действием сжимающей нагрузки. При этом за счет деформации неровностей поверхности уменьшается межповерхностный зазор и увеличивается его сопротивление утечке герметизируемого вещества. [c.14] Герметичным является КУ, величина утечки в котором не превышает допустимой. При этом встречающееся в практике проектирования и эксплуатации КУ выражение утечка не допускается правомочно только для строго оговоренных метода и условий контроля утечки, так как абсолютно герметичных КУ не бывает. [c.14] Основные факторы, влияющие на механизм герметизации, и ориентированный граф взаимодействия этих факторов в процессе герметизации приведены на рис. 3 и 4. [c.15] Вершины графа СФ, КФ, ФМС, РП, ПС обозначают исходные факторы, влияющие на герметичность КУ. Вершина СФ обозначает силовой фактор, к которому относится статическая сила герметизации (в некоторых случаях учитывается динамическая сила). Силовой фактор влияет на сближение поверхностей (см. рис. 4, дуга 4) и связан с конструктивным фактором КФ дугами 1, 2. Дуга 1 обозначает влияние силового фактора на изменение конструктивных параметров, например, на увеличение ширины контакта поверхностей, а дуга 2 — влияние конструктивного фактора на эффективность силового, например, за счет клинового эффекта. [c.15] Вершина ФМС обозначает физико-механические свойства поверхностного слоя предел текучести материала, модуль упругости, твердость, микротвердость. Эти параметры могут зависеть от параметров среды (дуга У5), например температуры, а также от величины сближения (дуга 6). При значительных сближениях может происходить наклеп поверхностного слоя у металлических поверхностей и изменение модуля упругости у полимерных материалов. ФМС значительно влияют на сближение поверхностей (дуга 5). [c.16] Вершина РЛ обозначает рельеф поверхности, который характеризуется макроотклонениями (отклонениями от правильных геометрических форм), волнистостью, шероховатостью, субмикрошероховатостью. Параметры рельефа поверхности определяются условиями технологии изготовления деталей КУ и их эксплуатации. Влияют на сближение поверхностей (дуга 7) и геометрические параметры зазоров (дуга 9). [c.16] Вернуться к основной статье