[科普中國]-密封比壓

簡介

在新型活門密封的設(shè)計中，選擇怎樣的參數(shù)，既能保持各種密封材料的特性，又能達到良好的密封狀態(tài)，這是長期以來希望解決的問題之一。在工程實踐中，要做到長時間的絕對不漏是相當困難的。因此，所謂密封就是在技術(shù)上采取措施，把泄漏量控制在某一允許的安全限度以內(nèi)。活門作為氣動液壓系統(tǒng)的控制元件，在液體火箭的彈體、發(fā)動機和伺服機構(gòu)中應(yīng)用十分廣泛。在保證可靠的活門密封中，有多種因素起作用，其中密封配合面之間的相互作用，即通常所說的密封比壓具有重要的意義。密封比壓的大小直接反映出活門的密封性能和技術(shù)特點，因此通過一定手段，測量出密封比壓與介質(zhì)壓力，密封比壓與活門座寬度，密封比壓與密封材料力學性能之間的關(guān)系，使活門的密封設(shè)計建立在科學計算的基礎(chǔ)上，這是延長活門使用壽命，提高活門密封可靠性的根本途徑1。

預(yù)密封條件預(yù)密封條件的意義是：法蘭的密封面不管經(jīng)過多么精密的加工，從微觀來講，其表面總是凹凸不平的，存在溝槽。這些溝槽可成為密封面的泄漏通道。因此必須利用較軟的墊片在預(yù)緊螺栓力作用下，使墊片表面嵌入到法蘭密封面的凹凸不平處，將溝槽填沒，消除上述泄漏通道。為此在墊片單位有效密封面積上應(yīng)有足夠的壓緊力。此單位面積上的壓緊力，稱為墊片的密封比壓（單位為 MPa），用 y 表示。不同的墊片有不同的比壓力。墊片材料愈硬，y 愈高。

操作密封條件操作密封條件的意義是：經(jīng)預(yù)緊達到預(yù)密封條件的密封面，在內(nèi)壓作用下，由于壓力的軸向作用，密封面會產(chǎn)生分離，使墊片與密封面間的壓緊力減小，出現(xiàn)微縫隙，內(nèi)壓介質(zhì)有可能通過縫隙產(chǎn)生泄漏。為保證其密封，必須使墊片與密封面間保持足夠大的流體阻力，只有當其阻力能大于由介質(zhì)內(nèi)外壓差引起的推動力時，墊片方能密封而不產(chǎn)生泄漏2。

活門密封原理和密封比壓活門密封按其特點可分為兩大類。一類是硬密封，其活門座和關(guān)閉件都是較硬的金屬材料，靠機械加工的精度來保證密封，主要使用于高壓、高溫的場合。另一類是軟密封，活門座和關(guān)閉件中有一個是較軟的材料，多數(shù)情況下關(guān)閉件為非金屬彈性或塑性材料，靠活門座與關(guān)閉件之間的變形來保證密封，它是運載火箭和航天飛行器比較常見的密封形式。

活門的密封性在任何時候都是由關(guān)閉件和活門座接觸表面上產(chǎn)生的密封力來實現(xiàn)的，而密封力是緊固力、彈簧力、重力、摩擦力、介質(zhì)作用力(流體壓力X作用面積)和熱應(yīng)力的合力。

活門密封比壓是指在密封狀態(tài)下活門座與關(guān)閉件相接觸處單位面積上的密封力。加大密封配合面的比壓值，密封面之間的微觀凸峰會產(chǎn)生不同程度的彈性和塑性變形，密封配合面之間形成犬牙交錯的狀況，阻塞介質(zhì)泄漏的通道，從而減少泄漏量。當配合面上的比壓增加到一定值時，即可達到所需求的密封等級。

對活門的密特性來說，保證某一密封等級所需的比壓值的大小，不僅與密封面的表面質(zhì)量、介質(zhì)特性、密封等級有關(guān)，而且還受活門座寬度、介質(zhì)壓力和密封材料性質(zhì)等因素的影響?；铋T密封比壓關(guān)閉件的制作它是在金屬骨架上壓制被試的密封材料，經(jīng)機械加工后得到所需形狀。關(guān)閉件在試驗夾具中，靠?50外圓定位，配合精度為二級動配合。為了便于檢漏，將外圓削成部分六角形。加工好的關(guān)閉件，在同一工藝條件下對密封面進行研磨，保證用不同密封材料制作的關(guān)閉件的密封表面的光潔度和平直度基本一致。實踐證明，關(guān)閉件加工質(zhì)量和后續(xù)工序處理是否得當，對幾種材料密封比壓的測試精度具有十分重要的意義2。

活門密封的特點活門密封的特點是間隔一定時間運動一次，在密封狀態(tài)下，活門座與關(guān)閉件是相對靜止的。因而活門的密封既具有動密封的特點，要求良好的導(dǎo)向性，保證活門座壓痕的重復(fù)性，又具有靜密封的特點，密封配合面的平直度、光潔度要求高3。