Рекомендации по правильному уплотнению штока клапана

Распространение ваших файлов cookie помогает нам улучшить функциональность сайта и оптимизировать ваш опыт. Нажмите здесь, чтобы прочитать нашу политику использования файлов cookie.

Прежде чем углубляться в детали выбора метода герметизации клапана, лучше всего понять проблемы герметизации штока клапана и объяснить, как это можно сделать. Регулирующие и запорные клапаны делятся на две основные категории: скользящий шток или поворотный.

Клапан со скользящим штоком имеет выступающий из корпуса стержень, который поднимается и опускается, открывая и закрывая клапан. Поворотный клапан имеет вал, выходящий за пределы клапана и соединенный с плунжером, диском или шаром. При вращении вала поворотный клапан открывается и закрывается. В любой конструкции шток клапана должен выходить из корпуса и иметь возможность двигаться относительно без трения, сдерживая при этом процесс и предотвращая утечки.

Узел уплотнения штока клапана делает это возможным. Уплотнение обычно осуществляется одним из двух способов: обычным сальниковым уплотнением или сильфонным уплотнением. Подробности о том, как работают эти методы, а также плюсы и минусы каждого метода, приведены ниже.

Уплотнения штока клапана должны решать две противоречивые задачи. Во-первых, они должны полностью герметизировать шток клапана и уменьшить (а в идеале исключить) любые неорганизованные выбросы в результате процесса. Во-вторых, они должны добиться этого, позволяя штоку клапана свободно перемещаться и продолжать герметичность, даже когда шток клапана совершает тысячи циклов. Этим требованиям удовлетворяют несколько промышленных стандартов, но требуемые характеристики и методы испытаний существенно различаются.

Тремя основными стандартами неорганизованных выбросов являются TA Luft, FCI 91-1 и ISO 15848. TA Luft является наименее полным из трех, предлагая стандарты скорости утечек, основанные на размере прокладки и температуре процесса. Однако в нем отсутствуют конкретные параметры испытаний для количества требуемых циклов испытаний или расстояния хода, поэтому трудно сравнивать результаты утечки между клапанами разных конструкций.

FCI 91-1 был создан Институтом контроля жидкостей и более точно соответствует требованиям по обнаружению утечек и ремонту, установленным Агентством по охране окружающей среды (EPA). Он использует метод 21 Агентства по охране окружающей среды (EPA) для «обнюхивания» набивки клапана и определения скорости утечки (рис. 1). Этот стандарт содержит подробную информацию о том, как испытывать клапан. Конструкция уплотнения штока клапана достигает различных классификационных показателей в зависимости от результирующей скорости утечки после определенного количества механических и термических циклов.

На сегодняшний день наиболее полным стандартом является ISO 15848. В нем предусмотрены различные степени классификации утечек как для регулирующих, так и для запорных клапанов, основанные на механических циклах, термических циклах и размере штока. Он также позволяет проводить испытания как с гелием, так и с метаном, а также предписывает два различных способа измерения утечки гелия через уплотнение штока, каждый из которых гораздо сложнее, чем простой тест на нюхание. В частности, верхняя часть клапана заключена в герметичный корпус и либо продувается тестовым газом, либо подвергается полному вакууму, в то время как внутренняя часть клапана находится под давлением гелия. Тогда можно точно измерить величину утечки.

При оценке характеристик маслосъемного колпачка важно определить, как клапан был испытан и какой конкретной классификации он соответствует. Относительно легко добиться очень низкой скорости утечки, если клапан механически приводится в цикл небольшое количество раз. Гораздо труднее достичь и поддерживать очень низкую скорость утечки, когда клапан подвергается механическим циклам тысячи раз, одновременно выдерживая термические циклы. Термические циклы влияют на уплотнение из-за высокой скорости расширения ПТФЭ (синтетического фторполимера тетрафторэтилена, также известного как тефлон) и низкой скорости восстановления графита, что усложняет проектирование упаковки.

Наиболее распространенный метод уплотнения стержня клапана предполагает использование ряда колец из ПТФЭ или графита, окружающих вал клапана (рис. 2 слева). Кольца сжимаются с помощью втулки уплотнения, фланца уплотнения и болтов, которые нажимают вниз и прижимают кольца уплотнения к валу. Сжатые кольца позволяют штоку клапана перемещаться, сохраняя при этом уплотнение корпуса клапана и вала, предотвращая прохождение технологических жидкостей через шток и их утечку. В некоторых случаях набивка должна защищать только от крупных технологических утечек, поэтому относительно небольшие неорганизованные выбросы не вызывают беспокойства, а свободное движение штока считается более важным требованием.