密封原理

防止流體泄漏的基本原理是在連接口增加流體流動(dòng)的阻力。

當(dāng)壓力介質(zhì)通過密封口射阻力降大于密封口兩側(cè)的介質(zhì)壓力差時(shí)，介質(zhì)就被密封了。這種阻力的增加是依靠增大密封面上的密封比壓來實(shí)現(xiàn)的。

一般來說，流體在密封口泄漏有兩種途徑：

一是墊圈滲漏;二是壓緊面泄漏。前者是由墊圈的材質(zhì)和型式所決定。對(duì)于用滲透性材質(zhì)(如石棉等)制作的墊圈，由于它本身存在大量的毛細(xì)管，滲漏是難免的。當(dāng)在墊圈材料中添加某些填充劑(如橡膠)，或與不透性材料組合成型時(shí)，這種滲透即可避免。后者，壓緊面泄漏是密封失效的主要形式。與壓緊面的結(jié)構(gòu)有關(guān)，但主要由密封組合件各部分的性能和他們之間的變形關(guān)系所決定。

影響密封的因素

影響密封的因素是多方面的，下面小七就對(duì)幾個(gè)主要的因素做一下介紹。

a.螺栓預(yù)緊力

螺栓預(yù)緊力是影響密封的一個(gè)重要因素。預(yù)緊力必須是墊圈壓緊并實(shí)現(xiàn)初始密封條件;同時(shí)，預(yù)緊力也不能大到將墊圈壓壞或擠出。提高螺栓預(yù)緊力，可以增加墊圈的密封能力。這不僅因?yàn)榧哟箢A(yù)緊力可使?jié)B透性墊圈材料的毛細(xì)管縮小，而且，在操作時(shí)可使墊圈中殘留較大的工作密封比壓。由于預(yù)緊力是通過法蘭壓緊面?zhèn)鬟f給墊圈的，要達(dá)到良好的密封，預(yù)緊力必須均勻地作用于墊圈。因此，在密封所需的預(yù)緊力一定時(shí)，采取減少螺栓直徑，增加螺栓個(gè)數(shù)的措施，對(duì)密封是有利的。

b.墊圈性能

墊圈是構(gòu)成密封的重要元件。適宜的墊圈變形和回彈能力是形成密封的必要條件。墊圈的變形包括彈性的和塑性的，僅彈性變形具有回彈能力。墊圈回彈能力是表示在施加介質(zhì)壓力時(shí)，墊圈能否適應(yīng)法蘭面的分離，可用來衡量密封性能好壞�；貜椖芰Υ笳�，可能適應(yīng)操作壓力和溫度的波動(dòng)，密封性能好。墊圈的變形和回彈與墊圈的材料和結(jié)構(gòu)有關(guān)。這種關(guān)系由于常用的墊圈是非線彈性的，因而是初始預(yù)緊力、壓緊面所提供的表面約束和操作溫度下經(jīng)歷的時(shí)間等的函數(shù)。故討論墊圈的密封性能理論上就變得很復(fù)雜。目前，在設(shè)計(jì)上只是根據(jù)實(shí)驗(yàn)確定墊圈的兩種基本性能參數(shù)?預(yù)緊密封比壓(y)和墊圈系數(shù)(m)(即工作密封比壓和介質(zhì)壓力的比值)?使問題得以簡(jiǎn)化。

c.壓緊面的作用

壓緊面又稱密封面，直接與墊圈接觸，是傳遞螺栓力使墊圈變形的表面約束。為了達(dá)到預(yù)期的密封效果，壓緊面的形狀和表面粗糙度應(yīng)與墊圈相配合。一般與硬金屬墊圈配合使用的壓緊面，尺寸精度要求高，粗糙度Ra為0.8-1.6，而與軟質(zhì)墊配合使用時(shí)，可相對(duì)降低要求。粗糙度Ra在6.3-12.5即可。但壓緊面決不允許有徑向刀痕或劃痕。實(shí)踐證明，壓緊面的平直度和壓緊面與法蘭中心軸線垂直同心，是保證墊圈均勻壓緊的前提;減少壓緊面與墊圈的接觸面積，可以有效地降低預(yù)緊力，但若減得過小，則易壓壞墊圈。顯然，壓緊面的型式、尺寸和表面質(zhì)量與墊圈配合不當(dāng)，則將導(dǎo)致聯(lián)接點(diǎn)密封失效

d.法蘭剛度

在實(shí)際生產(chǎn)中，由于法蘭剛度不足而產(chǎn)生過大的翹曲變形，往往是導(dǎo)致密封失效的原因。剛性大的法蘭變形小，并可使分散分布的螺栓力均勻地傳遞給墊圈，故可提高密封性能。法蘭的剛度與很多因素有關(guān)，其中增加法蘭盤的厚度、減小螺栓力作用的力臂(即縮小螺栓中心圓)，都能提高法蘭抗彎剛度，但是提高法蘭剛度，將使法蘭笨重，整個(gè)法蘭連接的造價(jià)提高。

e.操作條件的影響

操作條件即壓力、溫度及介質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)。單純的壓力或介質(zhì)因素對(duì)泄漏的影響并不是主要的，只有和溫度聯(lián)合作用時(shí)，問題才顯得嚴(yán)重。溫度對(duì)密封性能的影響是多方面的。高溫介質(zhì)粘度小、滲透性大，易促成滲漏;介質(zhì)在高溫下對(duì)墊圈和法蘭的溶解與腐蝕作用加劇，增加了產(chǎn)生泄漏的因素。在高溫下，法蘭、螺栓、墊圈可能發(fā)生蠕變和應(yīng)力松弛，致使壓緊面松弛，密封比壓下降。一些非金屬墊圈，在高溫下還會(huì)加速老化或變質(zhì)，甚至被燒毀。此外，在溫度作用下，由于密封組合各部分的溫度不同，發(fā)生熱膨脹不均勻，增加了泄漏的可能。如果當(dāng)溫度和壓力聯(lián)合作用時(shí)，又有反復(fù)的激烈變化，則密封會(huì)發(fā)生“疲勞”，使密封完全失效。

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