Principe d'étanchéité des vannes

Il existe de nombreux types de vannes, mais leur fonction principale est la même : connecter ou interrompre le flux de fluide. Par conséquent, le problème d'étanchéité des vannes devient crucial.

Pour que la vanne puisse bien interrompre le débit du fluide et éviter les fuites, il est nécessaire de s'assurer que son étanchéité est intacte. Les fuites peuvent avoir de nombreuses causes, notamment une conception structurelle inappropriée, des surfaces de contact d'étanchéité défectueuses, des pièces de fixation desserrées, un ajustement lâche entre le corps de la vanne et son couvercle, etc. Tous ces problèmes peuvent entraîner une mauvaise étanchéité de la vanne, créant ainsi un problème de fuite. Par conséquent,technologie d'étanchéité des soupapesIl s'agit d'une technologie importante liée aux performances et à la qualité des vannes, et qui nécessite des recherches systématiques et approfondies.

Depuis la création des vannes, leur technologie d'étanchéité a connu un développement considérable. Jusqu'à présent, elle se décline principalement en deux aspects majeurs : l'étanchéité statique et l'étanchéité dynamique.

L'étanchéité statique désigne généralement l'étanchéité entre deux surfaces statiques. Cette méthode d'étanchéité utilise principalement des joints.

Le soi-disant joint dynamique fait principalement référence àl'étanchéité de la tige de soupape, qui empêche toute fuite du fluide dans la vanne lors du mouvement de la tige. La principale méthode d'étanchéité du joint dynamique est l'utilisation d'un presse-étoupe.

1. Joint statique

L'étanchéité statique consiste à former un joint entre deux sections fixes. Cette méthode utilise principalement des joints. Il existe de nombreux types de rondelles. Les plus courantes sont les rondelles plates, les rondelles en O, les rondelles enroulées, les rondelles de forme spéciale, les rondelles ondulées et les rondelles enroulées. Chaque type peut être subdivisé en fonction des matériaux utilisés.
1Rondelle plateLes rondelles plates sont placées à plat entre deux éléments fixes. En fonction des matériaux utilisés, on distingue généralement les rondelles plates en plastique, en caoutchouc, en métal et en composite. Chaque matériau a son propre domaine d'application.
2. Joint torique. Un joint torique est un joint de section en forme de O. Sa section en forme de O lui confère un effet auto-serrant, ce qui lui confère une meilleure étanchéité qu'un joint plat.
③ Inclure les rondelles. Un joint enroulé est un joint qui enveloppe un matériau sur un autre. Ce type de joint présente généralement une bonne élasticité et améliore l'étanchéité. ④ Rondelles de forme spéciale. Les rondelles de forme spéciale sont des joints de forme irrégulière, notamment les rondelles ovales, les rondelles diamantées, les rondelles à engrenages, les rondelles à queue d'aronde, etc. Ces rondelles ont généralement un effet auto-serrant et sont principalement utilisées dans les vannes haute et moyenne pression.
5. Rondelle ondulée. Les joints ondulés sont des joints de forme ondulée. Ils sont généralement composés d'une combinaison de matériaux métalliques et non métalliques. Ils se caractérisent généralement par une faible force de pression et une bonne étanchéité.
6. Enrouler la rondelle. Les joints enroulés sont des joints formés en enroulant étroitement de fines bandes métalliques et non métalliques. Ce type de joint présente une bonne élasticité et de bonnes propriétés d'étanchéité. Les matériaux utilisés pour la fabrication des joints comprennent principalement trois catégories : les matériaux métalliques, les matériaux non métalliques et les matériaux composites. En général, les matériaux métalliques présentent une résistance élevée et une forte résistance à la température. Les matériaux métalliques couramment utilisés sont le cuivre, l'aluminium, l'acier, etc. Il existe de nombreux types de matériaux non métalliques, notamment les produits en plastique, en caoutchouc, en amiante, en chanvre, etc. Ces matériaux non métalliques sont largement utilisés et peuvent être sélectionnés en fonction des besoins spécifiques. Il existe également de nombreux types de matériaux composites, notamment les stratifiés, les panneaux composites, etc., qui sont également sélectionnés en fonction des besoins spécifiques. Les rondelles ondulées et les rondelles spiralées sont généralement les plus utilisées.

2. Joint dynamique

Un joint dynamique est un joint qui empêche toute fuite du fluide dans la vanne lors du mouvement de la tige. Il s'agit d'un problème d'étanchéité lors d'un mouvement relatif. La principale méthode d'étanchéité est le presse-étoupe. Il existe deux principaux types de presse-étoupe : à presse-étoupe et à écrou de compression. Le presse-étoupe est le plus couramment utilisé actuellement. On distingue généralement deux types de presse-étoupe : le type combiné et le type intégral. Bien que chaque type soit différent, ils incluent généralement des boulons pour la compression. Le presse-étoupe à écrou de compression est généralement utilisé pour les vannes de petite taille. En raison de sa petite taille, la force de compression est limitée.
Dans le presse-étoupe, la garniture étant en contact direct avec la tige de soupape, elle doit présenter une bonne étanchéité, un faible coefficient de frottement, s'adapter à la pression et à la température du fluide et être résistante à la corrosion. Les matériaux de remplissage couramment utilisés comprennent les joints toriques en caoutchouc, les tresses en polytétrafluoroéthylène, les garnitures en amiante et les matériaux de moulage plastique. Chaque matériau a ses propres conditions d'application et sa propre plage d'application, et doit être sélectionné en fonction des besoins spécifiques. L'étanchéité vise à prévenir les fuites ; c'est pourquoi le principe d'étanchéité de la soupape est également étudié sous cet angle. Deux facteurs principaux sont à l'origine des fuites : l'écart entre les paires de joints, le facteur le plus important affectant les performances d'étanchéité, et la différence de pression entre les deux côtés de la paire. Le principe d'étanchéité de la soupape est également analysé sous quatre aspects : l'étanchéité aux liquides, l'étanchéité aux gaz, l'étanchéité du canal de fuite et la paire de joints.

Étanchéité aux liquides

Les propriétés d'étanchéité des liquides sont déterminées par leur viscosité et leur tension superficielle. Lorsque le capillaire d'une vanne fuyante est rempli de gaz, la tension superficielle peut repousser le liquide ou l'introduire dans le capillaire. Cela crée un angle tangent. Lorsque cet angle est inférieur à 90°, du liquide est injecté dans le capillaire et une fuite se produit. Les fuites sont dues aux différentes propriétés des milieux. Des expériences avec différents milieux donneront des résultats différents dans les mêmes conditions. Vous pouvez utiliser de l'eau, de l'air ou du kérosène, etc. Lorsque l'angle tangent est supérieur à 90°, une fuite se produit également. Elle est liée au film de graisse ou de cire à la surface du métal. Une fois ces films dissous, les propriétés de la surface métallique changent et le liquide initialement repoussé mouille la surface et fuit. Compte tenu de ce qui précède, selon la formule de Poisson, la prévention ou la réduction des fuites peut être obtenue en réduisant le diamètre du capillaire et en augmentant la viscosité du milieu.

Étanchéité au gaz

Selon la formule de Poisson, l'étanchéité d'un gaz est liée à la viscosité des molécules de gaz et du gaz lui-même. La fuite est inversement proportionnelle à la longueur du tube capillaire et à la viscosité du gaz, et directement proportionnelle au diamètre du tube capillaire et à la force motrice. Lorsque le diamètre du tube capillaire est égal au degré de liberté moyen des molécules de gaz, celles-ci s'écoulent dans le tube capillaire par libre mouvement thermique. Par conséquent, lors du test d'étanchéité de la vanne, le fluide doit être de l'eau pour obtenir l'étanchéité, contrairement à l'air, c'est-à-dire au gaz.

Même en réduisant le diamètre capillaire sous les molécules de gaz par déformation plastique, on ne peut pas arrêter le flux gazeux. En effet, les gaz peuvent encore diffuser à travers les parois métalliques. Par conséquent, les essais en phase gazeuse doivent être plus rigoureux que les essais en phase liquide.

Le principe d'étanchéité du canal de fuite

L'étanchéité d'une vanne se compose de deux éléments : l'irrégularité de la surface de l'onde et la rugosité de l'onde entre ses crêtes. La plupart des matériaux métalliques utilisés en Chine présentant une faible déformation élastique, l'étanchéité requiert des exigences plus élevées en matière de force de compression, c'est-à-dire que cette force doit être supérieure à son élasticité. Par conséquent, lors de la conception de la vanne, la paire d'étanchéité est conçue avec une certaine différence de dureté. Sous l'effet de la pression, une certaine déformation plastique se produit.

Si la surface d'étanchéité est en métal, des points saillants irréguliers apparaissent en premier. Au début, une faible charge suffit à provoquer une déformation plastique de ces points saillants irréguliers. Lorsque la surface de contact augmente, l'irrégularité de surface se transforme en déformation plastique-élastique. À ce stade, une rugosité apparaît des deux côtés de l'évidement. Lorsqu'il est nécessaire d'appliquer une charge susceptible de provoquer une déformation plastique importante du matériau sous-jacent et de mettre les deux surfaces en contact étroit, ces trajectoires résiduelles peuvent être rapprochées le long d'une ligne continue et dans le sens circonférentiel.

Paire de joints de soupape

Le joint de soupape est la partie du siège de soupape et de l'organe de fermeture qui se ferme lorsqu'ils entrent en contact. En service, la surface d'étanchéité métallique est facilement endommagée par les fluides entraînés, la corrosion, les particules d'usure, la cavitation et l'érosion. Par exemple, les particules d'usure. Si la taille des particules d'usure est inférieure à la rugosité de la surface, la précision de la surface s'améliorera au lieu de se détériorer avec l'usure de la surface d'étanchéité. Au contraire, la précision de la surface se détériorera. Par conséquent, lors du choix des particules d'usure, il est essentiel de prendre en compte des facteurs tels que leurs matériaux, leurs conditions d'utilisation, leur pouvoir lubrifiant et la corrosion de la surface d'étanchéité.

Tout comme pour les particules d'usure, le choix des joints d'étanchéité nécessite une prise en compte approfondie des différents facteurs qui influencent leurs performances afin d'éviter les fuites. Il est donc essentiel de choisir des matériaux résistants à la corrosion, aux rayures et à l'érosion. Dans le cas contraire, l'absence de ces exigences réduira considérablement leurs performances d'étanchéité.