球閥填塞式密封結構使早起球閥密封座的標準設計，一個形狀簡單的由PTFE制造的圓環(huán)裝在球體和閥體之間，這種密封座結構稱為“填塞式”密封(jam-seal)?？梢栽O想，這種結構設計很難來控制裝配過盈量，或者說，裝配時預緊比壓值對過盈量的變化十分敏感，制造的球閥不是過盈量太小而容易泄露，就是過盈量太大而轉矩太大，制造不出品質優(yōu)良的產品。特別是當閥門用在過程工業(yè)中，閥門要經受壓力波動和溫度波動，這時填塞式密封的球閥的缺陷被顯示出來。因為填塞式密封的塑料應變發(fā)生在球體與密封座和閥體與密封座之間，這兩個區(qū)域的接觸應力大小，決定閥門的密封性能。在閥門使用中，不希望這一接觸應力會產生松弛而引起內漏。
因此，希望密封材料像橡膠一樣，受壓時可以發(fā)生較大的變形，來填補金屬表面的微觀不平度，而當應力消除后又能回復其原來的形狀，這種現象被稱為材料的“記憶特性”，一個較好的例子是橡皮筋，可以被拉得很長，應力一旦消失，就回復到其原來的形狀，所以公稱上很多場合選用橡膠密封圈作密封材料，但PTFE就不具備這種“記憶特性”，它的彈性范圍很小，塑性范圍很大。而且當應力達到一定程度，就產生“冷流”現象，就是發(fā)生了宏觀的形狀變化。例如PTFE在常溫下，產生“冷流”的極限應力為42MPa。溫度上升時，這一值迅速降低，當溫度為150℃時，產生“冷流”的極限應力值為4.7MPa。
另一缺陷是熱膨脹特性，通常希望密封材料的熱膨脹系數和金屬材料接近，這樣環(huán)境或者工況溫度變化時，密封材料的“過盈”量不會發(fā)生明顯的變化，遺憾的是PTFE的熱膨脹系數是鋼的7.5倍，這就使當溫度升高時，密封材料的過盈量增加，閥門的關閉轉矩增加，開關失靈。當溫度下降時，密封材料收縮，保持密封的過盈量消失，閥門就產生泄露。
如果把PTFE的“冷流”特性和熱膨脹特性結合來考慮，問題就變得更加嚴重，就是一旦發(fā)生較大的熱循環(huán)現象，由于PTFE的膨脹比金屬膨脹大得多，過盈量增加，壓縮應力增加，超過冷流極限，密封材料就產生“冷流”，溫度下降后，其他材料回復到其原來的形狀，而密封材料PTFE例外，產生了“冷流”，發(fā)生了嚴重的變形，裝配時的密封座PTFE的過盈量消失，閥門就產生了不可恢復的泄露。
球閥填塞式密封結構的缺陷
發(fā)布日期：2022-03-14 瀏覽數：663
