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.
Обычно 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.
Когда 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.