Prinsip penyegelan katup

Ada banyak jenis katup, tetapi fungsi dasarnya sama, yaitu untuk menghubungkan atau memutus aliran media. Oleh karena itu, masalah penyegelan katup menjadi sangat penting.

Untuk memastikan bahwa katup dapat memutus aliran media dengan baik dan mencegah kebocoran, perlu dipastikan bahwa segel katup dalam keadaan utuh. Ada banyak penyebab kebocoran katup, termasuk desain struktural yang tidak masuk akal, permukaan kontak penyegelan yang rusak, bagian pengikat yang longgar, pemasangan yang longgar antara badan katup dan penutup katup, dll. Semua masalah ini dapat menyebabkan penyegelan katup yang tidak tepat, sehingga menimbulkan masalah kebocoran. Oleh karena itu,teknologi penyegelan katupmerupakan teknologi penting yang berkaitan dengan kinerja dan kualitas katup, dan membutuhkan penelitian yang sistematis dan mendalam.

Sejak terciptanya katup, teknologi penyegelannya juga mengalami perkembangan yang pesat. Hingga saat ini, teknologi penyegelan katup terutama tercermin dalam dua aspek utama, yaitu penyegelan statis dan penyegelan dinamis.

Yang disebut segel statis biasanya merujuk pada segel antara dua permukaan statis. Metode penyegelan segel statis terutama menggunakan gasket.

Yang disebut sebagai segel dinamis terutama mengacu padapenyegelan batang katup, yang mencegah kebocoran media di dalam katup akibat pergerakan batang katup. Metode penyegelan utama dari segel dinamis adalah dengan menggunakan kotak isian (stuffing box).

1. Segel statis

Penyegelan statis mengacu pada pembentukan segel antara dua bagian yang diam, dan metode penyegelan terutama menggunakan gasket. Ada banyak jenis ring penyegel. Ring penyegel yang umum digunakan meliputi ring penyegel datar, ring penyegel berbentuk O, ring penyegel terbungkus, ring penyegel berbentuk khusus, ring penyegel bergelombang, dan ring penyegel lilitan. Setiap jenis dapat dibagi lagi berdasarkan bahan yang digunakan.
①ring datarRing datar adalah ring yang diletakkan mendatar di antara dua bagian yang diam. Umumnya, berdasarkan bahan yang digunakan, ring datar dapat dibagi menjadi ring datar plastik, ring datar karet, ring datar logam, dan ring datar komposit. Setiap bahan memiliki rentang aplikasinya masing-masing.
②O-ring. O-ring mengacu pada gasket dengan penampang berbentuk O. Karena penampangnya berbentuk O, ia memiliki efek pengencangan sendiri tertentu, sehingga efek penyegelannya lebih baik daripada gasket datar.
③Termasuk ring penyegel. Gasket terbungkus mengacu pada gasket yang membungkus material tertentu di atas material lain. Gasket semacam ini umumnya memiliki elastisitas yang baik dan dapat meningkatkan efek penyegelan. ④Ring penyegel berbentuk khusus. Ring penyegel berbentuk khusus mengacu pada gasket dengan bentuk tidak beraturan, termasuk ring penyegel oval, ring penyegel berlian, ring penyegel tipe roda gigi, ring penyegel tipe ekor merpati, dll. Ring penyegel ini umumnya memiliki efek pengencangan sendiri dan sebagian besar digunakan pada katup tekanan tinggi dan menengah.
⑤. Gasket gelombang. Gasket gelombang adalah gasket yang hanya memiliki bentuk gelombang. Gasket ini biasanya terdiri dari kombinasi bahan logam dan bahan non-logam. Umumnya, gasket ini memiliki karakteristik gaya tekan yang kecil dan efek penyegelan yang baik.
⑥ Membungkus ring. Gasket lilitan mengacu pada gasket yang dibentuk dengan melilitkan strip logam tipis dan strip non-logam secara rapat. Jenis gasket ini memiliki elastisitas dan sifat penyegelan yang baik. Bahan untuk membuat gasket terutama meliputi tiga kategori, yaitu bahan logam, bahan non-logam, dan bahan komposit. Secara umum, bahan logam memiliki kekuatan tinggi dan ketahanan suhu yang kuat. Bahan logam yang umum digunakan meliputi tembaga, aluminium, baja, dll. Ada banyak jenis bahan non-logam, termasuk produk plastik, produk karet, produk asbes, produk rami, dll. Bahan non-logam ini banyak digunakan dan dapat dipilih sesuai kebutuhan spesifik. Ada juga banyak jenis bahan komposit, termasuk laminasi, panel komposit, dll., yang juga dipilih sesuai kebutuhan spesifik. Umumnya, ring bergelombang dan ring lilitan spiral paling banyak digunakan.

2. Segel dinamis

Segel dinamis mengacu pada segel yang mencegah kebocoran aliran media di dalam katup akibat pergerakan batang katup. Ini adalah masalah penyegelan selama pergerakan relatif. Metode penyegelan utama adalah kotak isian (stuffing box). Ada dua jenis dasar kotak isian: tipe gland dan tipe mur kompresi. Tipe gland adalah bentuk yang paling umum digunakan saat ini. Secara umum, dari segi bentuk gland, dapat dibagi menjadi dua jenis: tipe gabungan dan tipe integral. Meskipun setiap bentuk berbeda, pada dasarnya keduanya mencakup baut untuk kompresi. Tipe mur kompresi umumnya digunakan untuk katup yang lebih kecil. Karena ukurannya yang kecil, gaya kompresinya terbatas.
Di dalam kotak isian, karena isian bersentuhan langsung dengan batang katup, isian tersebut harus memiliki penyegelan yang baik, koefisien gesekan yang kecil, mampu beradaptasi dengan tekanan dan suhu media, dan tahan korosi. Saat ini, isian yang umum digunakan meliputi cincin-O karet, isian jalinan politetrafluoroetilena, isian asbes, dan isian cetakan plastik. Setiap isian memiliki kondisi dan rentang aplikasinya sendiri, dan harus dipilih sesuai dengan kebutuhan spesifik. Penyegelan bertujuan untuk mencegah kebocoran, sehingga prinsip penyegelan katup juga dipelajari dari perspektif pencegahan kebocoran. Ada dua faktor utama yang menyebabkan kebocoran. Salah satunya adalah faktor terpenting yang memengaruhi kinerja penyegelan, yaitu celah antara pasangan penyegelan, dan yang lainnya adalah perbedaan tekanan antara kedua sisi pasangan penyegelan. Prinsip penyegelan katup juga dianalisis dari empat aspek: penyegelan cairan, penyegelan gas, prinsip penyegelan saluran kebocoran, dan pasangan penyegelan katup.

Kekedapan cairan

Sifat penyegelan cairan ditentukan oleh viskositas dan tegangan permukaan cairan. Ketika kapiler katup yang bocor diisi dengan gas, tegangan permukaan dapat menolak cairan atau memasukkan cairan ke dalam kapiler. Ini menciptakan sudut tangen. Ketika sudut tangen kurang dari 90°, cairan akan masuk ke dalam kapiler, dan kebocoran akan terjadi. Kebocoran terjadi karena perbedaan sifat media. Percobaan menggunakan media yang berbeda akan menghasilkan hasil yang berbeda dalam kondisi yang sama. Anda dapat menggunakan air, udara, atau minyak tanah, dll. Ketika sudut tangen lebih besar dari 90°, kebocoran juga akan terjadi. Karena hal ini terkait dengan lapisan gemuk atau lilin pada permukaan logam. Setelah lapisan permukaan ini larut, sifat permukaan logam berubah, dan cairan yang awalnya ditolak akan membasahi permukaan dan bocor. Mengingat situasi di atas, menurut rumus Poisson, tujuan mencegah kebocoran atau mengurangi jumlah kebocoran dapat dicapai dengan mengurangi diameter kapiler dan meningkatkan viskositas media.

Kekedapan gas

Menurut rumus Poisson, kekedapan suatu gas berhubungan dengan viskositas molekul gas dan gas itu sendiri. Kebocoran berbanding terbalik dengan panjang tabung kapiler dan viskositas gas, dan berbanding lurus dengan diameter tabung kapiler dan gaya dorong. Ketika diameter tabung kapiler sama dengan derajat kebebasan rata-rata molekul gas, molekul gas akan mengalir ke dalam tabung kapiler dengan gerakan termal bebas. Oleh karena itu, ketika kita melakukan uji penyegelan katup, medium yang digunakan harus air untuk mencapai efek penyegelan, dan udara, yaitu gas, tidak dapat mencapai efek penyegelan.

Sekalipun kita mengurangi diameter kapiler di bawah molekul gas melalui deformasi plastis, kita tetap tidak dapat menghentikan aliran gas. Alasannya adalah gas masih dapat berdifusi melalui dinding logam. Oleh karena itu, ketika kita melakukan pengujian gas, kita harus lebih ketat daripada pengujian cairan.

Prinsip penyegelan saluran kebocoran

Segel katup terdiri dari dua bagian: ketidakrataan yang tersebar pada permukaan gelombang dan kekasaran gelombang pada jarak antara puncak gelombang. Dalam kasus di mana sebagian besar material logam di negara kita memiliki regangan elastis yang rendah, jika kita ingin mencapai kondisi tertutup rapat, kita perlu meningkatkan persyaratan yang lebih tinggi pada gaya tekan material logam, yaitu, gaya tekan material harus melebihi elastisitasnya. Oleh karena itu, ketika mendesain katup, pasangan penyegelan dicocokkan dengan perbedaan kekerasan tertentu. Di bawah pengaruh tekanan, akan dihasilkan efek penyegelan deformasi plastis pada tingkat tertentu.

Jika permukaan penyegelan terbuat dari bahan logam, maka titik-titik menonjol yang tidak rata pada permukaan akan muncul paling awal. Pada awalnya, hanya beban kecil yang dapat digunakan untuk menyebabkan deformasi plastis pada titik-titik menonjol yang tidak rata ini. Ketika permukaan kontak meningkat, ketidakrataan permukaan berubah menjadi deformasi plastis-elastis. Pada saat ini, kekasaran di kedua sisi pada lekukan akan ada. Ketika diperlukan untuk menerapkan beban yang dapat menyebabkan deformasi plastis yang serius pada material di bawahnya, dan membuat kedua permukaan bersentuhan erat, jalur yang tersisa ini dapat dibuat rapat sepanjang garis kontinu dan arah keliling.

Sepasang segel katup

Pasangan penyegel katup adalah bagian dari dudukan katup dan elemen penutup yang menutup ketika keduanya bersentuhan. Selama penggunaan, permukaan penyegel logam mudah rusak oleh media yang terbawa, korosi media, partikel aus, kavitasi, dan erosi. Misalnya, partikel aus. Jika partikel aus lebih kecil daripada kekasaran permukaan, akurasi permukaan akan meningkat daripada memburuk ketika permukaan penyegel aus. Sebaliknya, akurasi permukaan akan memburuk. Oleh karena itu, ketika memilih partikel aus, faktor-faktor seperti materialnya, kondisi kerja, pelumasan, dan korosi pada permukaan penyegel harus dipertimbangkan secara komprehensif.

Sama seperti partikel aus, saat memilih segel, kita harus mempertimbangkan secara komprehensif berbagai faktor yang memengaruhi kinerjanya untuk mencegah kebocoran. Oleh karena itu, perlu memilih material yang tahan terhadap korosi, goresan, dan erosi. Jika tidak, kurangnya salah satu persyaratan akan sangat mengurangi kinerja penyegelannya.