电磁第三讲阀, ’讲座阀孔密封上海工业自动化仪表研究所蒋庆华电磁 阀通常是二位 动作的通断型阀 门,属闭路阀的一类产品由于,阀内漏是表征阀 性能的一项主要指标,因此,阀孔密封是该产品的技术关键之一众所周知,电磁阀 为了保持其轻小简廉的特色,要求尽量减小它动作所需的电磁 力据介绍,电磁力不 应 超 过24 5N但从现 有 产 品样 本 所见,它的 电磁 力很 少超过 9 8N,因此密 封力也应尽量小,应远小于7 0N于是,密封 力勺克服内漏成了电磁阀技术中的矛盾,处理好这对矛盾,是电磁 阀的技术基础与关键在 电磁阀设计中,首先 要进行力的分析和计算为了减小所需 电磁 力,电磁 阀在关阀 时介质一般处于阀芯上部,使介质力有助于密封以弥补弹簧产生的密封力但当介质压力(阀前压力)很小甚至趋近于零 时,仍需一定的密封 力以满足内 漏规定的性能要求这时,往往设置一复 位弹簧来产生所需的一定密封力,使之承担 克服内漏把介质切断而滞留于阀前因而,复位弹簧力应大于所需密封力,电磁力应大于复位弹簧力,电磁阀才有可能可靠动作(当介质压力最大时,电磁力应大于复位弹簧力与最大介质力之和)于是,密封力是电磁力分析与计算的基础。
人们千方百计谋求降低所需密封力的方法,要求用小的电磁力,来发扬电磁阀的应具特色电磁阀结构示意图见图1图中动铁芯 自重略去不计,凡p为介质 力,凡为所需密封力,只为复位弹簧力,兀 为 电磁 力因此,当略去 最小 介质力(F c户、m、时,F s)(君) ,n;凡)(F c户)ma二+只=(1.1一1.3)[(F c,)ma 、+F s]式中(F t)m i—介质压力很小时的必需密封力厂厂厂一 因因) ) ) ) ) ) ) 巡巡巡巡巡巡巡: : :} } }苏苏苏 r r r~ ~ ~一一凡一一户户创粉、产产‘一Z图l电砒阀结构示意图(君户)ma、—最大介质力所需密封力通常取决于两个方面,一方面是密封比压,另一方面是密封付的结构一、密封比压1.必需比压为了保 证阀垫、阀座 构成的阀孔密封付接触(压合)部位达到密封所需要的单位面积或长度上的最小压 力称 为必需比压,以q或q,标 志根据接触方式不同,是面接触还是线接触,分别应用下列经验公式:(1 )面接触(平面密封)、一守‘Mp·,“,式 中m一一与 介质性质 相关 的 系 数:常温液,m=1;蒸汽、空气等气体以及高氦8100“C的液体,m=1.4;氢、体于及其他密封要求高的介质,m =1.“、。
—与 密 封面材 料 相 关 的 系数(见表,在 密封面 用不同的两种材 料,按硬 度低的材料选取这两 个 系1 )时数b—密封面宽度,cmP—介质压力,MPa表1面接触的认c值面面密封用材料料““〔‘‘钢钢、硬质合金金金金金金金金铸铸铁、青铜、黄铜铜3. 5 5 5I I I铅铅、i台合金、硬聚氯乙烯烯3.0 0 0l l l中中硬橡胶胶1.8 8 80.9 9 9软软橡胶胶0.4 4 40.6 6 60 0 0 0 0.3 3 30.4 4 42 )线接触(刀形密封)当介质压力感2.5MPa、密封宽度石0.0 3cm时,g乙=m(a+c P) (MPa)(2)式中a、〔· 值见表2表2线接触的a .c值线线密封用材料料““〔〔巴巴氏合金金0.5 5 51.2 2 2氟氟塑料、聚乙烯烯0.1 1 11、0 0 0橡橡胶胶0.0 4 4 40.6 6 62.许用比压密封付接 触(压合)部位允 许承受的最大比压,称为许用比压,标志为 〔司/当t‘2C时,它的参考值是:不锈钢:1 50一250MPa ;黄铜、青铜:80MPa ;聚四氟乙烯:1 2一15MPa ;橡胶:SMPa o3,设计比压设计中所选用 的比压,标 志分q。
原则上的规定是g,(叮:)(q([q ](3)在电磁 阀设计中,为了减小 所需的密封力和提高 动作寿命,人们通常使q尽量与q,(q动接近4.补充与讨论以上所选公式与必需比压q,(q乙)值系沿用苏联学者从.中.古列维奇著的《 阀门设计与计算》提供,以及我国学者所补充的数据,它也为我国的《 机械工程手册》 所推荐但是,在实际使用中人们发现该数据过大,也有人认为它仅适 用于手动阀领域于是,各个阀门行业为此纷纷做了大量验证工作,并提出了相应的公式和数据或修正系数济南铸造锻压研究所提出,当介质为空气、介质压力赓1.OMPa时,叮占=0.06+1.O4P(MPa)航天部70 3研究所,对氯一r胶4 102一3、氟胶F26 41一3、氟塑料F犷46、氟塑料Fs一3 0,以及可熔性聚酞亚胺Y S一2 0T进行了密封比压的测定,并整理 出 一 系 列相应 图 表(但无介 质压 力石1.OMPa的数据)此外,苏联学者T.小.康德拉契娃所著的《 安全阀)一书中,也提出一系列的数据为了求得适 用于电磁 阀领域的密封比压,以求得较为合适 的密封力,上海工业 自动化仪表研究所也进行了工作,提 出 了对 几.中.古列维奇所提数据的部分修正。
它的结论是:¹在介质压力‘2.SMPa条件下,q实测值远小于它的计算值因此,可用修正系数加以修正当密封付材料 为橡胶/ 黄铜或橡 胶/不锈钢、介质为空气时,修正系数值在0.2一 O,6之间同上,但介质为水 时,修正系数值在0.3一0.7之间当密封付材 料为聚四氟乙烯/黄铜或聚四氟乙烯/ 不锈钢、介质为 空气时,修正系数值 在0.3一0.7之l ’e d同上,但介质为水时,修正系数值在0.3 一0.8之间º接触(刀形密封)中,当密封宽度b 共0.ICm,介质为空气、密封付材料为橡胶/ 钢或橡胶/铜,而介质压力落2.SMPa时,推荐用 下列公 式计算:叮乙二0.2+ 1.36P(MPa·em)(4)同上,当密封付材料为聚四氟乙烯/ 钢或聚四氟乙烯/ 铜时,推荐用下列公式计算:叮乙二3+ 0.7P(MPa·em)(5)»对于刚性密封,即密封付材料 皆为金属时,建议修正系数值为0.6二二、所需密封力的计算面接触(平面密封)凡一晋(树一D‘ )叮X‘ ”,=1007 rD,bq6)式中凡—所需密封力,N肠—阀座外径,m及—阀座内径,cmq,—密封必需比压,MPaZ再月—阀座平均直径,cmb—密封面宽度,cm2.线接触(刀形密封)F L二 1 00兀D二q:(7)式中凡—所需密封力,Nq:—密封必需比压,MPa.Cm三、密封付结构电磁阀的密封付由阀芯(阀孔垫块)与阀座两部分组成。
1.阀芯结构在导阀阀芯上往往采用浮动 密封结构,它可弥补阀座的对 中欠准、平面较毛等加工不善所致的不足根据密封材料的不同,大致有二种方式1 )橡胶垫块,它的结构如图2所示当阀垫表面粗糙度、不平度等不够理想时,浮动密封结构也能 自身予以矫正至于主阀阀芯,它的阀孔垫块通常仍采用圆板状或圆环状的平面密封结构2.阀座结构(l )导阀阀座导阀阀孔口径小(感5一6m m)、从国内外 产品实样所见,为了减小 所需 的密封力而同样有 良好的密封效果,通常采用线接触(刀形密封)方式,常见结构如图4所示梢见突起 廊舀 气决)( 卜1图4导阀阀座结构( 2 )主阀阀座通常采用线接触与面接触相结合的方式开始闭合瞬间是线接触,其后受介质力的作用承受 的密封 力与密封比压值逐渐增加但与此同时密封宽度也逐渐增 加,因而承受的密封比压的增 加是缓慢 的,最终仍在许用 密封比压的 限度 内这R:{.5一丑6赢⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯{ { { { { { {一\\\\\只犷犷伯)阅弧形(切不等纯弧形图2像月交垫块的阀孑匕密封(2 )塑料(聚四氟乙烯等)垫块,它的结构如图3所示爪、Rl. 5平漪过渡主主厂厂门! ! ! 又又{夕夕 ‘‘..」.川川 二二 :欢文燃到到一一一一一一一一一一一一 一一一一一一z z z~一~ ~ ~一一飞犷犷( c)单夕 劝坦形(d)双料拍形图5主阀 阀座结构 图3塑料垫坎 的户习孔密封样,它既发挥了良好的密 封效果又延长密封付使用寿命,达到期望的要求。
它的常见结构如 图5所示 3)阀座的表面粗糙度阀座接触部位 的表面粗糙度对密封效果影响很大,特别当密封付材料 构成是金属/金属时,因此它 十分重要并加以规定据资料介绍,当密封付材料为弹性材料或者塑性材料 时,通常选用表面粗糙 度为凡二0.8一125 pm,即甲7一甲9;当密封付材料为金 属时,则选定表面粗糙度为凡= 0.1 25一0.05pm,亦即守9一甲1 1在 电磁阀设计中,实际在常规设计中所选用 的表面粗糙度是,前者为凡=1.6一0.4pm,后者为尺,=0.4一 0.IOpmo(收稿日期1 99 2年1 1月2 3日)16 01111机 电信息台将为您提供服务16 0lln机电信息 台系 由机械部、电子部和信网络,昼夜不停地收集、处理 国内外丰富的行业邮电部的专职 咨询服务机构共同筹建的信息服信息,并通过每日按时开通 的咨询迅速传递务网络的建立旨在综合利用国内外充足的行业信给国内外用户;本台定期向国内外新闻媒介发布息资源,以市场经济为导向,借助现代化通讯手段产品的参考报价和供求信息,为网员提供促销服(包括 、、快递等),优质迅速地服务于 国务;本 台的网员单 位优惠享受多 种形式的信息咨内外机床电机、仪器仪表、医疗 器械与电子元器件询、展览宣传、人材培训、技术交流服务;本 台为网用户。
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