劉波

（浙江嘉松科技有限公司，浙江溫州 325000）

隨著5G 時(shí)代的到來(lái)，以及信息化產(chǎn)業(yè)鏈布局的逐步完善，在實(shí)際的生產(chǎn)運(yùn)用環(huán)節(jié)中，要求閥門的使用具有較高的信息化以及智能化。即閥門能夠?qū)π孤┻M(jìn)行及時(shí)的警報(bào)，同時(shí)將相關(guān)閥門內(nèi)防泄漏液體的各項(xiàng)物理指標(biāo)參數(shù)及時(shí)反饋，以便管理者進(jìn)行更好地決策。閥門在密封性技術(shù)方面結(jié)合智能化設(shè)備進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)管理是行業(yè)進(jìn)一步的發(fā)展趨勢(shì)。

1 閥門密封性原理

閥門的密封是為了防止泄露現(xiàn)象的發(fā)生，因此閥門密封性的原理也是根據(jù)防止泄露方向進(jìn)行研究。

1.1 液體密封性

液體的密封性是指通過(guò)液體表面的張力以及粘合度來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的密封[1]，具體是指當(dāng)閥門泄漏的毛細(xì)管充滿相應(yīng)的氣體時(shí)，其表面的張力可對(duì)液體進(jìn)行阻擋或者是將液體導(dǎo)入到毛細(xì)管內(nèi)部，形成相應(yīng)的相切角。對(duì)應(yīng)的切角小于90°，則對(duì)應(yīng)的液體會(huì)流入到相應(yīng)的毛細(xì)管內(nèi)，從而防止泄露現(xiàn)象發(fā)生。此方式要根據(jù)不同的液體來(lái)做出不同的調(diào)整。有些液體相切角大于90°時(shí)會(huì)發(fā)生泄漏現(xiàn)象。

1.2 氣體密封性

根據(jù)松柏公式，氣體分子以及氣體粘性決定著氣體的密封性。同時(shí)，相應(yīng)的泄漏與毛細(xì)管之間的長(zhǎng)度和氣體的粘度成反比例，但是與毛細(xì)管的直徑以及驅(qū)動(dòng)力成正比。而當(dāng)毛細(xì)管的直徑與氣體分子平均的自由度相符合時(shí)，氣體分子就會(huì)進(jìn)入到毛細(xì)管內(nèi)。因此，在進(jìn)行閥門密封時(shí)，必須使用水作為介質(zhì)才能達(dá)到密封的效果，用其他氣體不能很好的完成密封作用[2]。

1.3 泄漏通道密封性

閥門密封通過(guò)其散布在波形面上相關(guān)的不平整度以及波峰間的間距的波紋度，構(gòu)成粗糙度的兩個(gè)組成部分。在進(jìn)行閥門設(shè)計(jì)工作時(shí)，密封副需要結(jié)合相應(yīng)的硬度差進(jìn)行匹配，在相應(yīng)壓力的加持下，完成一定的塑性形變來(lái)達(dá)到密封的作用。當(dāng)密封面均為金屬材料的時(shí)候，其表面不平整的凸點(diǎn)將會(huì)出現(xiàn)，此時(shí)僅需要使用較小的載荷就可以致使相應(yīng)的凸點(diǎn)產(chǎn)生塑性形變。當(dāng)增加接觸面時(shí)，其表面的不平整就會(huì)變?yōu)閺椥孕巫儯藭r(shí)在凹處兩面粗糙度就會(huì)出現(xiàn)，需要施加能夠促使底層材料產(chǎn)生相應(yīng)塑性形變的壓力促使表面更為緊密的接觸，沿著相應(yīng)的連續(xù)線以及環(huán)向方向可以使得相應(yīng)的通徑密合。

1.4 閥門密封副

所謂閥門密封副是指閥門底座與關(guān)閉件接觸的時(shí)候而關(guān)閉的部分。其金屬面在使用過(guò)程中，容易受到磨損。如果相應(yīng)的磨損顆粒比其表面的不平整度小，在進(jìn)行封面的磨合時(shí)，其表面的精度會(huì)得到相應(yīng)的提高，從而不至于變壞。相反則對(duì)應(yīng)的表面精度會(huì)降低。因此在選取磨損顆粒的時(shí)候，需要綜合考量相應(yīng)的材料以及潤(rùn)滑性對(duì)密封面的腐蝕狀況等[3]。在選擇密封件時(shí)，需要綜合考量其他各種因素才能達(dá)到防止泄漏的功能，因此需要選擇抗腐蝕性以及沖刷性較強(qiáng)的材料。

2 閥門密封技術(shù)現(xiàn)狀分析

通過(guò)對(duì)各種閥門泄漏事故進(jìn)行具體分析，發(fā)現(xiàn)閥門密封性的具體研究需要從不同方向綜合進(jìn)行，無(wú)論是從密封材料的選取以及密封結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)或是對(duì)密封性能的評(píng)價(jià)都需要進(jìn)行綜合考量。

2.1 密封材料研發(fā)

隨著閥門在各行各業(yè)中被廣泛使用，對(duì)閥門設(shè)計(jì)和制造板塊提出了更高的需求，密封材料的研發(fā)工作更是重中之重。目前，密封材料研發(fā)主要針對(duì)密封面相應(yīng)材料在性能方面不足而進(jìn)行。例如在堆焊材料采用鈷基合金，因其具備較強(qiáng)的耐高溫性，以及抗腐蝕、磨損等特性，從而得到廣泛使用。但是相應(yīng)材料的價(jià)格卻是昂貴的并且容易發(fā)生材質(zhì)同位素轉(zhuǎn)變，從而使其在使用中無(wú)法有效對(duì)燃料進(jìn)行屏蔽，同時(shí)也會(huì)提高相應(yīng)設(shè)備的檢修時(shí)間。

2.2 密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

靜密封、動(dòng)密封是閥門密封技術(shù)中兩個(gè)主要部分，靜密封是指由相應(yīng)的墊圈實(shí)現(xiàn)兩個(gè)靜止面之間的相對(duì)密封，動(dòng)密封是指將閥桿部位進(jìn)行密封作業(yè)，從而達(dá)到防止閥門內(nèi)部的物質(zhì)由于閥桿的轉(zhuǎn)動(dòng)而產(chǎn)生的物質(zhì)泄漏，動(dòng)密封需要通過(guò)填料函才能實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的密封作用。

2.3 閥門的密封性能

閥門密封性能需要進(jìn)行綜合考量閥門相關(guān)密封結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)情況、相應(yīng)原理、密封結(jié)構(gòu)與相應(yīng)泄露情況之間的聯(lián)系，以及關(guān)于密封性能的評(píng)價(jià)方法等其他方面，其中，密封性能的評(píng)價(jià)方法最為重要。近年來(lái)，以閥門泄漏率定量分析、相應(yīng)密封比壓的計(jì)算系數(shù)的研究等，作為相應(yīng)密封性能評(píng)判的參照。進(jìn)行相應(yīng)評(píng)價(jià)時(shí)需要根據(jù)閥門不同的性能、不同的泄漏程度以及相應(yīng)部分而采取相對(duì)的防止泄漏措施。

3 閥門密封技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)分析

3.1 微型化

隨著當(dāng)代精密加工技術(shù)的不斷成熟，高端閥門需要轉(zhuǎn)向微型化以及精細(xì)化的發(fā)展方向。因此對(duì)應(yīng)閥門在內(nèi)表面以及外表面的尺寸，均需要進(jìn)行相應(yīng)的縮小。將機(jī)構(gòu)件進(jìn)行相應(yīng)的縮小后的閥門泄漏防治措施能否達(dá)到預(yù)期，還有待進(jìn)一步評(píng)估。此外，相關(guān)微型閥門的標(biāo)準(zhǔn)件定義以及密封件表面的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)流程還未明確。

3.2 特殊化

閥門在應(yīng)對(duì)常規(guī)的泄漏中均能夠滿足相應(yīng)的功能，但是在某些特殊環(huán)境下則需要進(jìn)一步的討論。隨著高分子化合物等材料的研發(fā)。相應(yīng)材料運(yùn)用到閥門中，只要施行相應(yīng)的壓力，就會(huì)形成一個(gè)均勻的保護(hù)膜起到密封的效果，還可以使用相應(yīng)的液態(tài)密封膠來(lái)完成密封作業(yè)。在對(duì)液體進(jìn)行密封時(shí)，使用相應(yīng)密封膠的單分子膜效應(yīng)從而起到類似于墊圈相似的密封效果。

3.3 信息化

針對(duì)閥門技術(shù)的拓展，需要向信息化方向進(jìn)行研發(fā)。將更多的電子元器件引入到相應(yīng)閥門的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，使閥門除了完成相應(yīng)的防治工作以外，還能對(duì)相關(guān)泄漏情況進(jìn)行及時(shí)警報(bào)。閥門作為安全防治設(shè)備需要進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)作業(yè)，從而使得生產(chǎn)管理更為可視化、具體化。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著不同行業(yè)各自發(fā)展而提出的對(duì)閥門功能的不同需求，未來(lái)對(duì)閥門的使用將會(huì)更加復(fù)雜。閥門的發(fā)展除了需要往微小化以及特殊化等方向進(jìn)行研究以外，還需要充分的利用信息技術(shù)將對(duì)應(yīng)的閥門智能化。即當(dāng)下閥門除了需要做到防治工作以外，還需做到警報(bào)工作，從而使得相應(yīng)事故的損失降到最低。在閥門材料的選取方面，還需要對(duì)材料科學(xué)進(jìn)行細(xì)致研究，來(lái)研發(fā)出更高性能的材料，滿足閥門的生產(chǎn)工藝需求。