Механизмы уплотнения прокладок
Утечка — это нежелательное явление, когда среда течет изнутри конечного пространства наружу или извне внутрь конечного пространства. Утечка происходит, когда среда протекает через границу между внутренним и внешним пространством, т.е. поверхность уплотнения. Основной причиной утечки является наличие зазора на контактной поверхности, а разница давлений между двумя сторонами контактной поверхности, разница концентраций является движущей силой утечки. Из-за формы уплотняемой поверхности и точности обработки и других факторов, в результате чего уплотняющая поверхность не совпадает точно, т.е. на уплотняемой поверхности будет зазор, и, таким образом, произойдет утечка. Для уменьшения утечек необходимо максимизировать вложенность контактных поверхностей, т.е. уменьшить площадь поперечного сечения пути утечки и увеличить сопротивление течи, чтобы оно было больше, чем напор утечки. Сжимающая нагрузка, приложенная к уплотняемой поверхности, может создавать сжимающее напряжение, которое увеличивает степень контакта между уплотняющими поверхностями, и когда напряжение увеличивается настолько, что вызывает значительную пластическую деформацию поверхности, зазор в уплотняемой поверхности может быть заполнен до полной закупорки. путь утечки. Цель использования прокладок состоит в том, чтобы использовать материал прокладки под действием сжимающей нагрузки, чтобы легче создавать характеристики пластической деформации, чтобы он заполнил поверхность уплотнения фланца небольшого выступа, чтобы обеспечить уплотнение.
Во фланцевом уплотненном соединении сила сжимающей прокладки деформирует материал прокладки, чтобы заполнить микрозазор между уплотняющими поверхностями фланцев.
Формы утечек в герметичных соединениях с прокладкой
Во фланцевых герметичных соединениях основным уплотняющим элементом является прокладка. В случае неметаллических прокладок соединение герметизируется затяжкой болтов, что вызывает большое сжимающее напряжение на контактной поверхности между фланцем и прокладкой и внутри прокладки, что, с одной стороны, делает поверхность прокладки плотно прилегающей к поверхности фланца и заполняет микрозазор на поверхности фланца, а с другой стороны уменьшает пористость материала прокладки, т.е. уменьшает канал утечки уплотняемой жидкости. Так как абсолютно гладкую идеальную поверхность ни одним методом обработки сформировать не удается, как не удается добиться полной вложенности между уплотняемыми поверхностями и полной закупорки пор самого уплотнителя, между ними всегда остаются небольшие зазоры или каналы. уплотнительные поверхности соприкасаются друг с другом и внутри уплотнения. В результате утечки всегда неизбежны для прокладочных уплотнений. Когда среда проходит через соединение болт-фланец под определенным давлением, всегда возникает утечка в месте уплотнения. Анализ этого явления показывает, что утечка происходит в двух формах, а именно «утечка через границу раздела» и «утечка проникновения».
1. Межфазная утечка
Недостаточное напряжение сжатия прокладки, шероховатая уплотняющая поверхность фланца, термическая деформация, механическая деформация и вибрация трубы могут вызвать утечку из-за плохого прилегания прокладки к уплотняющей поверхности фланца. Кроме того, фланцевые соединения в условиях эксплуатации из-за влияния температуры, давления, деформации болта, ослабления ползучести прокладки, упругости, старения, износа материала прокладки и т. д. также вызывают утечку между фланцем и уплотнительной поверхностью фланца. Такая утечка между прокладкой и уплотнительной поверхностью фланца называется «протечкой интерфейса».
2. Проникновение утечки
Неметаллические прокладки обычно изготавливаются из растительных, животных, минеральных или химических волокон, связанных с резиной, или из пористых материалов, таких как гибкий графит. Благодаря своей рыхлой организации, плохой плотности и многочисленным мельчайшим промежуткам между волокнами он легко проникает в среду, особенно под давлением, через внутренние поры материала. Этот вид утечки происходит внутри прокладочного материала и называется «утечкой путем проникновения».
