• Новости
  • Каталог уплотнений
  • Справочник
  • Каталог компаний
  • Мероприятия
  • Объявления
  • Применение клапанных уплотнений типа «кромка»

    09 сентября, 2014

    Тезисы доклада "Применение клапанных уплотнений типа «кромка»" на международной конференции «Проблемы внедрения перспективных разработок и инноваций в арматуростроении»
    Под «кромками» понимаются особого вида затворы клапанов, образованные упругими тонкостенными элементами – оболочками, пластинами или их комбинациями. Характерной их особенностью является уплотнительный контакт, образованный кромкой (кромками) свободного торца упругого элемента и имеющий малую ширину зоны контакта – от нескольких сотых до нескольких десятых миллиметра («линейный контакт»). Уплотнения этого типа известны достаточно давно [1, 2], однако не нашли до сих пор широкого применения. В докладе предпринята попытка разобраться в причинах этого.
     
    Приводится обзор конструкций упругих кромок. Рассмотрены известные случаи их использования в промышленности. Кромки применяются для DN3 – DN350 и PN100 и более.
     
    Любой тип арматуры имеет ограничения по применению. Так и кромки ввиду своей «тонкостенности» не допускают грубого и приближенного подхода при проектировании и эксплуатации. Для реализации всех своих преимуществ они должны быть аккуратно рассчитаны и сконструированы с учетом конкретных условий работы. А преимущества эти весьма существенны.
     
    Ввиду линейного контакта кромки требуют на порядок меньших удельных усилий герметизации. Так, для ширины плоских уплотняющих поверхностей 2 мм необходимое погонное давление на уплотняющих кольцах затворов (для жидкости при нормальной температуре согласно данным [3]) составляет для стали и твердых сплавов около 6 кг/мм, для резины средней твердости около 2,8 кг/мм. А для стальных кромок это усилие составляет всего 1,5-3 кг/мм. Кроме линейного контакта, это обусловлено высокой податливостью тонкостенного элемента, что облегчает выбор зазора между уплотнительными поверхностями, образованного вследствие неизбежного отклонения формы и взаимного расположения этих поверхностей. Высокой герметичности и ресурсу способствует способность кромок обеспечивать стабильность контактных давлений и формы контакта за счет упругости.
     
    Малые усилия герметизации требуют значительно меньших усилий привода. В свою очередь, это приводит к существенному уменьшению массогабаритных характеристик, что открывает хорошие перспективы для применения кромок в авиационной и космической промышленности. В отдельных случаях необходимое усилие герметизации можно еще уменьшить за счет выраженных гистерезисных явлений в кромках [4] – герметизация соединения производится динамическим усилием в уплотнительном стыке, которое в разы больше статического усилия привода. В дальнейшем герметичность поддерживается значительно меньшим усилием привода. Перечисленное позволяет говорить о малой энергоемкости клапанов с уплотнением типа «кромка».
     
    Кромки могут быть использованы в широком диапазоне температур – от высоких до криогенных. Из-за тонкостенности они меньше подвержены термокороблению при термоударах.
     
    Недостатки кромок являются обратной стороной их преимуществ. Недопустимы перегрузки кромок из-за нерасчетных динамических нагрузок, чрезмерных усилий привода по причине неправильного учета условий работы, применение клапанов в нештатных условиях эксплуатации и т.п.
    Возможности выполнения проектных расчетов кромок в настоящее время значительно расширились. Они могут быть выполнены различными способами: аналитически, в более сложных случаях численно путем интегрирования дифференциальных уравнений или с помощью одной из универсальных программных систем конечно-элементного (МКЭ) анализа. Расчеты могут быть проведены с учетом изменения свойств материалов кромок при высоких или криогенных температурах, динамических явлений при срабатывании привода и т. п. Это важно, поскольку, например, при прочих равных условиях необходимая толщина седла в виде цилиндрической оболочки в диапазоне температур 20÷300 К изменяется примерно на 77%, а ее радиальная жесткость отличается более чем в два раза.
    В этой связи встает вопрос правильного выбора приводов клапанов. ……………
     
    Применение кромок дает возможность автоматизировать диагностику состояния герметичности. Так, корреляция между изменением переходного сопротивления уплотнительного стыка кромки и герметичностью стыка позволяет использовать измерение сопротивления для контроля герметичности, а также для исследовательских целей [4].
      
    Анализ случаев отказа кромок показывает, что они были вызваны в основном непониманием принципиальных особенностей их работы и ограниченными возможностями проведения расчетов. В настоящее время возможности выполнения качественного проектировании кромок, моделирования рабочих процессов в изделии в целом существенно выросли, что открывает перспективу их широкого внедрения. Как всегда, важен компромисс между потребностями и возможностями.
      
    Литература. 
    1. Кармугин Б.В., Стратиневский Г.Г., Мендельсон Д.А. Клапанные уплотнения пневмогидроагрегатов. – М.: Машиностроение, 1983. – 152 с.
    2. Долотов А. М., Огар П. М., Чегодаев Д. Е. Основы теории и проектирование уплотнений пневмогидроарматуры летательных аппаратов. М.: Изд-во МАИ, 2000. — 296 с. 
    3. Гуревич Д.Ф. Конструирование и расчет трубопроводной арматуры. – Л.: Машиностроение, 1968. – 888 с.
    4. Долотов А. М., Зацарный В.А., Белоголов Ю.И. Гистерезисные явления в уплотнительном соединении с оболочечным седлом. – ТПА 3 (72/2) 2014.
     
    Программа конференции >>>
     

    Новости по теме: 

    Конференция «Проблемы внедрения перспективных разработок и инноваций в арматуростроении»

    Похожие новости

    Назад к списку новостей