Сообщение об ошибке

  • Notice: Undefined index: zatvori в функции _ctools_entity_field_value_ctools_access_get_child() (строка 58 в файле /home/bavial4/admiralzavod.com/www/sites/all/modules/ctools/plugins/access/entity_field_value.inc).
  • Notice: Undefined index: field_zadvijki_type в функции _ctools_entity_field_value_ctools_access_get_child() (строка 63 в файле /home/bavial4/admiralzavod.com/www/sites/all/modules/ctools/plugins/access/entity_field_value.inc).

Влияние различных факторов на плотность соединения в запирающем элементе

Качество уплотняющих поверхностей является самым важным фактором сохранения плотности, когда удельное давление на кольцах не превышает 400 кгс/см2. Зависимость величины протечки воздуха через плотное соединение с жестким металлическим контактом от чистоты поверхности приведена на рис.1. Образцы имели диаметр 50 мм, давление воздуха Р = 5кгс/см2.

                                                                                

Рисунок 1 – График влияния чистоты плоских металлических уплотняющих поверхностей на протечку воздуха Q при различных величинах удельного давления на кольцах

Из данных на графике видно, что при малых величинах удельного давления на уплотняющих кольцах протечка воздуха стремительно повышается со снижением степени чистоты поверхности, в то время как при больших величинах удельного давления на уплотняющих кольцах влияние чистоты поверхности на величину протечки значительно меньше.

Это можно пояснить тем, что при больших значениях удельного давления q поверхности уплотняющих колец сглаживаются сильнее, чем при малых значениях удельного давления, и разница в зазорах между кольцами для разных классов чистоты снижается до минимума.

Влияние волнистости поверхности уплотняющих колец и влияние степени отклонения поверхности от идеальной плоскости на плотность соединения также велико, однако до настоящего времени данных по этому вопросу недостаточно.

Ширина уплотняющих поверхностей соединения определяет длину капилляра, поэтому, с увеличением ширины возрастает сопротивление движению среды и вероятность возникновения точек закупорки каналов посредством деформации бороздок.

Увеличение ширины уплотняющих колец способствует уменьшению износа колец от эрозии в трубопроводной арматуре, предназначенной для работы при высоком давлении.

Также увеличение ширины уплотняющих колец вызывает прямо пропорциональное увеличение длины пути просачивающейся жидкости и, следовательно, согласно теоретическим расчетам, должно пропорционально уменьшить величину протечки. В действительности этого не происходит, так как вследствие деформации деталей в обеспечении плотности участвует не вся ширина уплотняющего кольца в одинаковой степени.

Зазор становится переменным по длине пути движения жидкости между поверхностями. Материал, из которого сделаны уплотняющие кольца, и его состояние существенно влияют на величину протечки. Соединения являются герметичными тогда, когда две поверхности соединяются друг с другом так плотно, что оставшиеся зазоры в виде капиллярных щелей затрудняют проход рабочей среды. Размеры оставшихся щелей зависит от того, насколько деформируются гребешки микронеровностей поверхностей деталей. Поэтому, чтобы обеспечить одинаковую степень плотности в соединениях, образованных кольцами из твердого металла (например, стали) и кольцами из мягкого металла (например, латуни), в первых должно быть создано большее удельное давление, чем во вторых.

Процессы, обуславливающие плотность соединения: деформации гребешков, изменение размеров и геометрии зазоров и другие явления протекают в поверхностном слое металла. Как известно, свойства поверхностного слоя могут резко отличаться от свойств основного материала. На свойства поверхностного слоя значительное влияние оказывают геометрия инструмента и режим обработки. Изменения, связанные с влиянием обработки, могут сказаться на толщине слоя до 50 мкм. При притирке поверхностей основной металл почти не обнажается, и в работе участвуют поверхностные слои с измененной по сравнению с основным слоем металла структурой. В результате один и тот же образец, будучи дважды испытан, после двух различных режимов обработки даже при одном и том же классе чистоты поверхности может дать различные результаты. Поэтому влияние на плотность свойств материала по сравнению с влиянием на плотность геометрии и микрогеометрии является незначительным, а разброс точек на кривой, отображающей результаты экспериментов, оказывается значительным даже для одного и того же образца, последовательно обработанного примерно под один и тот же класс чистоты. При этом отличие в результатах, обусловленное различием металла, в большинстве случаев нивелируется влиянием других факторов, что в большей степени присуще функционированию уплотняющих колец при сравнительно небольших давлениях. При больших удельных давлениях (свыше 400 кгс/см2) влияние чистоты поверхности на плотность соединения уменьшается, а влияние материала несколько возрастает.

Влияние свойств рабочей среды на величину протечки обуславливаются, прежде всего, вязкостью и агрегатным состоянием среды. При одинаковых условиях более вязкой среды пройдет через зазор значительно меньше, чем менее вязкой, а газовая среда требует намного большей плотности соединения, чем жидкая.

При этом прохождение жидкости через капиллярные зазоры и каналы в уплотняющих поверхностях затрудняют газовые пузырьки, а прохождение газа затрудняют капельки жидкости, попавшие в каналы.

Смачиваемость поверхностей также оказывает влияние на протечку. Даже незначительный слой жира на уплотняющих поверхностях увеличивает давление, необходимое для прохождения воды через запирающий элемент. Хорошим смачиванием металлических поверхностей обладает керосин, который используют для гидравлического испытания плотности соединений и отливок в наиболее ответственных случаях. Считают, что испытание плотности керосином без давления примерно соответствует проверке плотности водой под давлением 3 — 4 кгс/см2.

Присутствие смазки-уплотнителя между поверхностями соединения при низких давлениях заметно сказывается на его плотности. Во-первых, присутствие смазки ухудшает смачиваемость поверхностей соединения рабочей средой, что требует большей разности давлений для прохождения среды через капилляры. Во-вторых, густая смазка заполняет пути прохода среды и повышает плотность соединения.

Применение смазки в кранах значительно улучшает их эксплуатационные качества. В отдельных случаях смазка применяется и для уплотняющих колец задвижек. При применении смазки конструкция затвора должна предусматривать возможность возобновления слоя смазки, уменьшающегося в процессе эксплуатации.

Применяемая смазка не должна растворяться в транспортируемой по трубопроводу среде, не должна испаряться или подвергаться каким-либо химическим изменениям.

Жесткость и конструктивные особенности запирающих элементов влияют на плотность в силу упругости деталей. Так как детали запирающего элемента, обеспечивающие его плотность и образующие замкнутую силовую цепь, не являются абсолютно твердыми телами, а имеют соответствующую упругость, их размеры изменяются под воздействием давления среды. Это влечет за собой изменение силового взаимодействия уплотняющих колец.

Для лучшей компенсации влияния этих изменений на плотность запирающего элемента желательно, чтобы уплотняющие кольца имели малую жесткость, т. е. чтобы упругая осевая деформация колец была бы по возможности большой. Это подтверждает хорошая работа полых уплотняющих колец из металлического листа с асбестовой набивкой. Величины деформаций, искажающих геометрическую форму деталей, особенно значительны в деталях арматуры с большим значением номинального диаметра.

Для лучшего обеспечения условий плотности упругие деформации соприкасающихся точек разных деталей (например, корпуса и клина в задвижке) должны быть равными. Так для плотного перекрытия такого вентиля «абсолютно жесткой» конструкции достаточно к шпинделю приложить усилие Qy, т. е. усилие, определяемое лишь величиной удельного давления на уплотняющих кольцах, необходимого для создания плотности.

При наличии упругих деталей в вентиле усилие Qy будет недостаточным для сохранения плотности после подачи давления в корпус; потребуется усилие, равное Q≈Qy+Qcp, так как усилие давления среды Qcp, возникающее дополнительно и действующее на золотник, в результате деформации шпинделя разгрузит уплотняющие кольца и оставит на них действовать лишь усилие Qy. Нами рассмотрена схема в наиболее упрощенном виде и в элементарном изложении, на самом деле влияние упругих свойств деталей на работу вентиля сложнее. Но несомненным остается положение, что упругость деталей оказывает значительное влияние на величину усилий, необходимых для управления арматурой. На рис. 2 приведен график изменения количества пропускаемой вентилем среды G при повышении давления Р. Кривые графика показывают зависимость величины протечки от жесткости конструкции деталей трубопроводной арматуры.

                                                                                             

Рисунок 2 – График изменения количества среды при повышении давления в вентиле Dy=25 мм после закрывания с разными моментами: —х—х— подача среды под клапан; —О—О— подача среды на клапан

Температура также оказывает значительное влияние на плотность соединения. С повышением температуры уменьшается вязкость среды и изменяются линейные размеры деталей. Деформация деталей приводит к нарушению плотности ранее притертых соединений. Исследования показали, что плоская поверхность диска при нагреве его в одном месте до температуры 60° С искажается и становится не плоской. Поэтому в наиболее ответственных случаях (например, в предохранительных клапанах, где необходимо обеспечить минимальные удельные давления) окончательную притирку уплотняющих колец целесообразно производить при рабочей температуре. Это позволит создать такие поверхности, которые с учетом возможных деформаций от действия температуры обеспечат плотные соединения в рабочих условиях эксплуатации.

Силовое взаимодействие уплотняющих колец является управляемым фактором. Изменение удельных давлений на уплотняющих кольцах используется для создания необходимой плотности в соединениях арматуры при различных условиях.