مبدأ إغلاق الصمامات

هناك أنواع عديدة من الصمامات، لكن وظيفتها الأساسية واحدة، وهي توصيل أو قطع تدفق المواد. لذلك، تُصبح مشكلة إحكام الصمامات بارزة جدًا.

لضمان قدرة الصمام على قطع تدفق السائل ومنع التسرب، من الضروري التأكد من سلامة مانع التسرب. هناك أسباب عديدة لتسرب الصمام، منها التصميم الهيكلي غير المناسب، ووجود عيوب في أسطح تلامس المانع، وارتخاء أجزاء التثبيت، وعدم ثبات جسم الصمام وغطائه، وغيرها. قد تؤدي جميع هذه المشاكل إلى خلل في مانع التسرب، مما يؤدي إلى مشكلة تسرب. لذلك،تقنية إغلاق الصماماتوهي تقنية مهمة مرتبطة بأداء الصمامات وجودتها، وتتطلب بحثًا منهجيًا ومتعمقًا.

منذ اختراع الصمامات، شهدت تقنية إحكامها تطورًا كبيرًا. حتى الآن، تتجلى تقنية إحكام الصمامات بشكل رئيسي في جانبين رئيسيين: الإحكام الساكن والإحكام الديناميكي.

يُشير ما يُسمى بالختم الثابت عادةً إلى الختم بين سطحين ثابتين. وتعتمد طريقة ختمه بشكل أساسي على الحشيات.

يشير ما يسمى بالختم الديناميكي بشكل أساسي إلىإحكام غلق ساق الصماميمنع تسرب السائل داخل الصمام مع حركة ساق الصمام. الطريقة الرئيسية لإغلاق الصمام الديناميكي هي استخدام صندوق حشو.

1. ختم ثابت

يشير الختم الساكن إلى تكوين مانع تسرب بين قسمين ثابتين، وتستخدم طريقة الختم بشكل رئيسي الحشيات. هناك أنواع عديدة من الغسالات. تشمل الغسالات الشائعة الاستخدام: الغسالات المسطحة، والغسالات على شكل حرف O، والغسالات الملفوفة، والغسالات ذات الأشكال الخاصة، والغسالات المموجة، والغسالات الملفوفة. يمكن تصنيف كل نوع وفقًا للمواد المستخدمة.
1غسالة مسطحةالغسالات المسطحة هي غسالات مسطحة توضع بشكل مسطح بين قطعتين ثابتتين. ويمكن تقسيمها عمومًا، حسب المواد المستخدمة، إلى: غسالات مسطحة بلاستيكية، وغسالات مسطحة مطاطية، وغسالات مسطحة معدنية، وغسالات مسطحة مركبة. ولكل مادة نطاق تطبيقها الخاص.
②حلقة O. حلقة O هي حشية ذات مقطع عرضي على شكل حرف O. ولأن مقطعها العرضي على شكل حرف O، تتميز بخاصية إحكام ذاتي معينة، مما يجعل تأثيرها في الختم أفضل من الحشية المسطحة.
③ تشمل الغسالات. الحشية المُغلّفة هي حشية تُغلّف مادةً مُعيّنة على مادةٍ أخرى. تتميز هذه الحشية عادةً بمرونةٍ جيدةٍ وتُعزّز فعالية الختم. ④ غسالاتٌ ذات أشكالٍ خاصة. تُشير الغسالات ذات الأشكال الخاصة إلى الحشيات ذات الأشكال غير المُنتظمة، بما في ذلك الغسالات البيضاوية، والغسالات الماسية، والغسالات المُسنّنة، والغسالات المُتدليّة، وغيرها. تتميز هذه الغسالات عادةً بخاصية إحكام ذاتي، وتُستخدم غالبًا في صمامات الضغط العالي والمتوسط.
⑤ غسالة مموجة. حشوات مموجة هي حشوات ذات شكل مموج فقط. تتكون هذه الحشوات عادةً من مزيج من مواد معدنية وغير معدنية. وتتميز عمومًا بقوة ضغط منخفضة وعزل جيد.
⑥ لفّ الغسالة. تُعرف الحشيات الملفوفة بأنها الحشيات المُشكّلة بلفّ شرائح معدنية رفيعة وشرائح غير معدنية بإحكام. يتميز هذا النوع من الحشيات بمرونة عالية وخواص إحكام ممتازة. تنقسم مواد تصنيع الحشيات بشكل رئيسي إلى ثلاث فئات: المواد المعدنية، والمواد غير المعدنية، والمواد المركبة. تتميز المواد المعدنية عمومًا بقوة عالية ومقاومة عالية لدرجات الحرارة. من المواد المعدنية الشائعة الاستخدام النحاس والألومنيوم والفولاذ، وغيرها. هناك أنواع عديدة من المواد غير المعدنية، بما في ذلك المنتجات البلاستيكية، والمنتجات المطاطية، ومنتجات الأسبستوس، ومنتجات القنب، وغيرها. تُستخدم هذه المواد غير المعدنية على نطاق واسع، ويمكن اختيارها وفقًا لاحتياجات محددة. كما توجد أنواع عديدة من المواد المركبة، بما في ذلك الصفائح والألواح المركبة، وغيرها، والتي يتم اختيارها أيضًا وفقًا لاحتياجات محددة. بشكل عام، تُستخدم الغسالات المموجة والغسالات الملفوفة الحلزونية بشكل شائع.

2. ختم ديناميكي

يشير الختم الديناميكي إلى مانع تسرب يمنع تسرب السائل في الصمام مع حركة ساق الصمام. تُمثل هذه المشكلة مشكلة مانع تسرب أثناء الحركة النسبية. الطريقة الرئيسية للختم هي صندوق الحشو. يوجد نوعان أساسيان من صناديق الحشو: نوع الغدة ونوع صامولة الضغط. يُعد نوع الغدة الشكل الأكثر شيوعًا حاليًا. بشكل عام، يمكن تقسيم شكل الغدة إلى نوعين: النوع المركب والنوع المتكامل. على الرغم من اختلاف شكل كل منهما، إلا أنهما يتضمنان أساسًا مسامير للضغط. يُستخدم نوع صامولة الضغط عادةً في الصمامات الصغيرة. نظرًا لصغر حجم هذا النوع، تكون قوة الضغط محدودة.
في صندوق الحشو، بما أن الحشوة على اتصال مباشر بساق الصمام، يجب أن تتمتع الحشوة بعزل جيد ومعامل احتكاك منخفض، وأن تكون قادرة على التكيف مع ضغط ودرجة حرارة الوسط، وأن تكون مقاومة للتآكل. تشمل الحشوات الشائعة الاستخدام حاليًا حلقات O المطاطية، وحشوات مضفرة من البولي تترافلوروإيثيلين، وحشوات الأسبستوس، وحشوات القوالب البلاستيكية. لكل حشو شروطه ونطاقه الخاص، ويجب اختياره وفقًا للاحتياجات المحددة. يهدف الختم إلى منع التسرب، لذلك تتم دراسة مبدأ سد الصمامات أيضًا من منظور منع التسرب. هناك عاملان رئيسيان يسببان التسرب. أحدهما هو العامل الأكثر أهمية الذي يؤثر على أداء السد، وهو الفجوة بين أزواج السد، والآخر هو فرق الضغط بين جانبي زوج السد. كما يتم تحليل مبدأ سد الصمامات من أربعة جوانب: سد السوائل، وسد الغاز، ومبدأ سد قناة التسرب، وزوج سد الصمامات.

ضيق السوائل

تُحدَّد خصائص إحكام السوائل من خلال اللزوجة والتوتر السطحي للسائل. عند ملء أنبوب صمام التسرب بالغاز، قد يتنافر التوتر السطحي السائل أو يُدخل السائل إلى الأنبوب. هذا يُنشئ زاوية مماس. عندما تكون زاوية المماس أقل من 90 درجة، يُحقن السائل في الأنبوب، ويحدث تسرب. يحدث التسرب بسبب اختلاف خصائص الوسائط. ستُسفر التجارب التي تستخدم وسائط مختلفة عن نتائج مختلفة في نفس الظروف. يمكنك استخدام الماء أو الهواء أو الكيروسين، إلخ. عندما تكون زاوية المماس أكبر من 90 درجة، سيحدث التسرب أيضًا. لأنه مرتبط بطبقة الشحم أو الشمع على سطح المعدن. بمجرد إذابة هذه الأغشية السطحية، تتغير خصائص سطح المعدن، وسيُبلل السائل المُتنافر في الأصل السطح ويتسرب. وفي ضوء الوضع أعلاه، ووفقًا لصيغة بواسون، يمكن تحقيق الغرض من منع التسرب أو تقليل كمية التسرب عن طريق تقليل قطر الشعيرات وزيادة لزوجة الوسط.

إحكام الغاز

وفقًا لمعادلة بواسون، يرتبط إحكام الغاز بلزوجة جزيئاته والغاز نفسه. يتناسب التسرب عكسيًا مع طول الأنبوب الشعري ولزوجة الغاز، ويتناسب طرديًا مع قطره والقوة الدافعة. عندما يكون قطر الأنبوب الشعري مساويًا لمتوسط درجة حرية جزيئات الغاز، تتدفق جزيئات الغاز إلى الأنبوب الشعري بحركة حرارية حرة. لذلك، عند إجراء اختبار إحكام الصمام، يجب أن يكون الوسط هو الماء لتحقيق تأثير الإحكام، ولا يمكن للهواء، أي الغاز، تحقيق ذلك.

حتى لو قللنا قطر الشعيرات الدموية أسفل جزيئات الغاز من خلال التشوه البلاستيكي، فلن نتمكن من إيقاف تدفق الغاز. والسبب هو أن الغازات لا تزال قادرة على الانتشار عبر الجدران المعدنية. لذلك، عند إجراء اختبارات الغاز، يجب أن نكون أكثر صرامة من اختبارات السوائل.

مبدأ إغلاق قناة التسرب

يتكون مانع تسرب الصمام من جزأين: تفاوت توزيع الموجات على السطح وخشونة التموج في المسافة بين قمم الموجات. في ظل انخفاض إجهاد المرونة في معظم المواد المعدنية في بلدنا، لتحقيق حالة مانع تسرب، يجب رفع متطلبات قوة ضغط المادة المعدنية، أي أن تتجاوز قوة ضغطها مرونتها. لذلك، عند تصميم الصمام، يُطابق زوج المانع التسرب فرق صلابة معين. تحت تأثير الضغط، يُنتج تأثير مانع تسرب بتشوه بلاستيكي بدرجة معينة.

إذا كان سطح العزل مصنوعًا من مواد معدنية، فستظهر النقاط البارزة غير المستوية على السطح مبكرًا. في البداية، لا يمكن إحداث تشوه بلاستيكي لهذه النقاط البارزة غير المستوية إلا بحمل خفيف. مع ازدياد سطح التلامس، يتحول عدم استواء السطح إلى تشوه بلاستيكي مرن. في هذه الحالة، ستبقى الخشونة على جانبي التجويف. عند تطبيق حمل قد يُسبب تشوهًا بلاستيكيًا خطيرًا للمادة الأساسية، ويجعل السطحين متلامسين بشكل وثيق، يمكن جعل المسارات المتبقية قريبة على طول الخط المستمر والاتجاه المحيطي.

زوج ختم الصمام

زوج مانع التسرب للصمامات هو الجزء من مقعد الصمام وعضو الإغلاق الذي يُغلق عند تلامسهما. أثناء الاستخدام، يتلف سطح المانع المعدني بسهولة بسبب الوسائط المحملة، وتآكل الوسائط، وجسيمات التآكل، والتجويف، والتآكل، مثل جسيمات التآكل. إذا كانت جسيمات التآكل أصغر من خشونة السطح، فإن دقة السطح ستتحسن بدلاً من أن تتدهور عند تآكل سطح المانع. على العكس، ستتدهور دقة السطح. لذلك، عند اختيار جسيمات التآكل، يجب مراعاة عوامل مثل موادها، وظروف العمل، وقابليتها للتشحيم، وتآكل سطح المانع بشكل شامل.

كما هو الحال مع جزيئات التآكل، عند اختيار مانعات التسرب، يجب مراعاة العوامل المختلفة التي تؤثر على أدائها بدقة لمنع التسرب. لذلك، من الضروري اختيار مواد مقاومة للتآكل والخدوش والتآكل. وإلا، فإن عدم وجود أي متطلبات سيؤثر سلبًا على أدائها.