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阀门密封原理及影响密封效果的主要因素

对阀门密封性能的要求，要防止泄漏角度出发。根据其泄漏的不

同部位和程度，导致阀门的泄漏情况不同，因此，需要提出不同的防

漏措施。

一、阀门密封性原理

密封就是防止泄漏，那么阀门密封性原理也是从防止泄漏研究的。

造成泄漏的因素主要有两个，一个是影响密封性能的最主要的因素，

即密封副之间存在着间隙，另一个则是密封副的两侧之间存在着压差。

阀门密封性原理也是从液体的密封性、气体的密封性、泄漏通道的密

封原理和阀门密封副等四个方面来分析的。

1.液体的密封性

液体的密封性是通过液体的粘度和表面张力来进行。当阀门泄漏

的毛细管充满气体的时候，表面张力可能对液体进行排斥，或者将液

体引进毛细管内。这样就形成了相切角。当相切角小于90°的时候，

液体就会被注入毛细管内，这样就会发生泄漏。发生泄漏的原因在于

介质的不同性质。用不同介质做试验，在条件相同的情况下，会得出

不同的结果。可以用水，用空气或用煤油等。而当相切角大于90°

时，也会发生泄漏。因为与金属表面上的油脂或蜡质薄膜有关系。一

旦这些表面的薄膜被溶解掉，金属表面的特性就发生了变化，原来被

排斥的液体，就会侵湿表面，发生泄漏。针对上述情况，根据泊松公

式，可以在减少毛细管直径和介质粘度较大的情况下，来实现防止泄

漏或减少泄漏量的目的。

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2.气体的密封性

根据泊松公式，气体的密封性与气体分子和气体的粘性有关。泄

漏与毛细管的长度和气体的粘度成反比，与毛细管的直径和驱动力成

正比。当毛细管的直径和气体分子的平均自由度相同时，气体分子就

会以自由的热运动流进毛细管。因此，当我们在做阀门密封试验的时

候，介质一定要用水才能起到密封的作用，用空气即气体就不能起到

密封的作用。即使我们通过塑性变形方式，将毛细管直径降到气体分

子以下，也仍然不能阻止气体的流动。原因在于气体仍然可以通过金

属壁扩散。所以我们在做气体试验时，一定要比液体试验更加的严格。

3.泄漏通道的密封原理

阀门密封由散布在波形面上的不平整度和波峰间距离的波纹度

构成粗糙度两个部分组成。在我国大部分的金属材料弹性应变力都较

低的情况下，如果要达到密封的状态，就需要对金属材料的压缩力提

更高的要求，即材料的压缩力要超过其弹性。因此，在进行阀门设计

时，密封副结合一定的硬度差来匹配，在压力的作用下，就会产生一

定程度的塑性变形密封的效果。如果密封表面都是金属材料，那么表

面不平整的凸出点就会最早的出现，在最初只需用较小的载荷就可以

使这些不平整的凸出点产生塑性变形。当接触面增大时，表面的不平

整就会变成塑性-弹性变形。这时处在凹处的两面粗糙度就会存在。

需要施加能使底层材料产生严重塑性变形的载荷时，并且使得两表面

接触紧密，沿着连续线和环向方向才能使这些尚存的通径密合。

4.阀门密封副

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阀门密封副是阀座和关闭件在互相接触时进行关闭的那一部分。

金属密封面在使用过程中，容易受到夹入介质，介质腐蚀，磨损颗粒，

气蚀和冲刷的损害的。比如磨损颗粒。如果磨损颗粒比表面的不平整

度小，在密封面磨合时，其表面精度就会得到改善，而不会变坏。相

反，则会使表面精度变坏。因此在选择磨损颗粒时，要综合考虑其材

料，工况，润滑性和对密封面的腐蚀情