Удельные давления на уплотняющих кольцах

Многие обстоятельства играют роль в необходимой плотности соединений деталей арматуры, но не все они с должной степенью точности могут быть учтены и выявлены.

Обычно конструкция затвора и размеры уплотняющих колец определяются конструктором сообразно назначению изделия; при силовом расчете затвора требуется определить усилие, с которым одно уплотняющее кольцо должно быть прижато к другому для того, чтобы обеспечить плотность замка при данных условиях. Величина этого усилия мо­жет быть определена лишь на основе исполь­зования экспериментальных данных.

Площадь действия среды между уплотняющими кольцамиОбычно считают, что для данного типа затвора (вентиль, задвижка и т. д.) величина усилия, необходимого для обеспечения плот­ности, зависит лишь от ширины уплотняю­щих колец, их материала и давления среды (перепад или разность давлений принимается равным избыточному давлению среды). При этом считают, что состояние уплотняющих  поверхностей соответствует какой-то средней величине, обеспечиваемой путем притирки.

Для определения величины удельных давлений, обеспечиваю­щих определенную степень плотности замка затвора, проведено большое количество исследований; однако это еще не привело к созданию общепринятых норм вследствие большой разницы в результатах исследований.

Для обеспечения плотности клапанного сопряжения необхо­димо иметь  Q> 1, где Q — осевое усилие, действующее на тарелку клапана в сторону закрывания, кГ; QCp — усилие от давления среды, кГ.

При определении значения Qlp = FcpP = 0,785D2P кГ не­обходимо установить истинное значение Fcp — площади действия среды, которая зависит от площади проникновения среды между уплотняющими поверхностями. При отсутствии про­течки между кольцами, когда вся площадь, заштрихованная на рис. 369, находится под действием давления Р, площадь действия среды равна площади проникновения. Величина Fcp зависит от
степени совпадения геометрии поверхности уплотняющих колец, их макро- и микрогеометрии, а также от силового воздействия на клапан как со стороны шпинделя, так и со стороны действия среды. Она определяется контуром уплотнения, создаваемым уплот­няющими кольцами, который зависит и от степени соосности шпинделя с клапаном.

Деформация тарелки клапанаКогда клапан закрыт без давления среды, под действием цен­трально — приложенной силы он деформируется так, как это пред­ставлено на рисунке раскрытие кольцевого сопряжения замка происходит снаружи. Под действием давления среды, воз­никающего под тарелкой клапана, эта деформация еще больше

При силовом расчете арматуры принимают, что действие среды распространяется до среднего диаметра уплотняющей поверх­ности колец DK с учетом этого рассчитываются усилия от давле­ния среды Qcp. Если исходить из этого, то следует считать, что на площади колец, где действует среда, не действуют удельные давления и если давление среды распространяется в пределах диаметра DK, то. усилие Qcp передается на оставшуюся половину площади, по которой происходит непосредственное соприкоснове­ние колец. Такое суждение имеет определенное основание. Однако следует иметь в виду, что контур площади проникновения среды между кольцами имеет сложную форму, что сами поверхности не идеальные плоскости, что фактические удельные давления на соприкасающихся (контактирующих) поверхностях значительно отличаются от расчетных, что площадь действия среды по мере увеличения усилия вдоль шпинделя уменьшается, а площадь соприкосновения колец увеличивается, и т. д. Поэтому значения необходимых удельных давлений qy имеют определенный услов­ный характер и опираются в основном на практические данные. Уменьшив расчетную величину площади соприкосновения колец, необходимо соответственно увеличить удельные давления.усиливается. В этих условиях наибо­лее вероятно значение D, близкое к Dr.

Когда клапан закрывается под действием давления в начальный мо­мент соприкосновения колец, пло­щадь действия среды определяется наружным диаметром, т. е. D я» DH. По мере увеличения удельных давле­ний на уплотняющих кольцах раз­мер D должен приближаться к Dc. Однако для того чтобы выдавить среду, оставшуюся в тонком зазоре между кольцами, необходимо повышенное усилие и определенный отрезок времени. Это действие называется «обрыв струи».

При силовом расчете арматуры принимают, что действие среды распространяется до среднего диаметра уплотняющей поверх­ности колец DK\ с учетом этого рассчитываются усилия от давле­ния среды Qcp. Если исходить из этого, то следует считать, что на площади колец, где действует среда, не действуют удельные давления и если давление среды распространяется в пределах диаметра DK, то. усилие Qcp передается на оставшуюся половину площади, по которой происходит непосредственное соприкоснове­ние колец. Такое суждение имеет определенное основание. Однако следует иметь в виду, что контур площади проникновения среды между кольцами имеет сложную форму, что сами поверхности не идеальные плоскости, что фактические удельные давления на соприкасающихся (контактирующих) поверхностях значительно отличаются от расчетных, что площадь действия среды по мере увеличения усилия вдоль шпинделя уменьшается, а площадь соприкосновения колец увеличивается, и т. д. Поэтому значения необходимых удельных давлений qy имеют определенный услов­ный характер и опираются в основном на практические данные. Уменьшив расчетную величину площади соприкосновения колец, необходимо соответственно увеличить удельные давления.