軟密封截止閥密封性能及密封力探討

軟密封截止閥因其較好的密封性能，己經(jīng)被廣泛應(yīng)用于化工、航天等方面。一旦軟密封截止閥自身密封出現(xiàn)問題，不但造成能源及生產(chǎn)原料的浪費(fèi)而且對環(huán)境也產(chǎn)生不利影響，更對設(shè)備的正常運(yùn)行產(chǎn)生威脅。在目前的軟密封截止閥密封性能研究中，對密封力的設(shè)計(jì)還是停留在具有較大設(shè)計(jì)裕量的傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)公式上，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的材料系數(shù)無法滿足不斷改進(jìn)的密封墊新材料；也沒有涉及到介質(zhì)性質(zhì)對密封力的影響，并且無法對泄漏率進(jìn)行定量計(jì)算，不符合航空航天所提出的輕質(zhì)、有效原則。針對計(jì)算具有不同泄漏要求的軟密封截止閥的密封力問題，本文借鑒了緊密性分析方法，展開了全面的研究和分析，提出一種基于泄漏率的軟密封截止閥密封力計(jì)算方法。

我公司利用ABAQUS軟件建立了軟密封截止閥的密封副有限元計(jì)算模型，得到了閥瓣密封墊接觸應(yīng)力及變形的特性參數(shù)，分析了介質(zhì)壓力、密封力以及接觸寬度對其特性參數(shù)的影響規(guī)律。分析結(jié)果表明，閥瓣密封墊接觸面應(yīng)力和變形峰值位置分別出現(xiàn)在閥座閥口接觸的內(nèi)外邊緣區(qū)域，并且閥口內(nèi)側(cè)的閥瓣密封墊接觸應(yīng)力大于閥口外側(cè)；密封墊的接觸應(yīng)力及變形隨接觸寬度的增大而減小。

采用截止閥密封試驗(yàn)系統(tǒng)，對聚全氟乙丙烯(F46)平面型軟密封截止閥密封性能進(jìn)行試驗(yàn)。測量了軟密封截止閥在介質(zhì)壓力1.0-25.0MPa下不同泄漏率時所需的密封力。研究了軟密封截止閥啟閉過程、密封副有效接觸寬度對其密封性能的影響規(guī)律，軟密封截止閥在達(dá)到設(shè)定泄漏等級時其密封力與介質(zhì)壓力成線性正相關(guān)。在相同的密封力下其開啟過程的泄漏率小于關(guān)閉過程。密封副的泄漏率隨著接觸寬度的增加而減小。

針對合成樹脂質(zhì)類材料軟密封截止閥閥瓣密封墊，基于其泄漏率的計(jì)算公式，提出了一種軟密封截止閥密封力計(jì)算方法。利用軟密封截止閥密封性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)，采用指數(shù)曲線模型，對公式各系數(shù)進(jìn)行回歸。對公式的準(zhǔn)確性進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證，將公式計(jì)算值、試驗(yàn)值和PVRC計(jì)算值進(jìn)行對比分析，證明計(jì)算公式的精確性。