Седлото на клапана на дроселовата клапа е ключов уплътнителен компонент вътре в нея. Основната му функция е да се докосва до плочата на дроселовата клапа (дискът на клапана) и да образува уплътнителна повърхност, когато клапанът е затворен, за да предотврати изтичане на среда. По-конкретно,седалка на дроселовия клапанможе да се монтира на вътрешната стена на корпуса на клапана или да се проектира да бъде интегриран с пеперудната плоча, като се разчита на материала и структурата му, за да се постигне добър уплътнителен ефект.
1. Въведение в класификацията на седалките на дроселовите клапани
1. 1 Класификация по материал
A. Еластично меко седалче на клапана
Обикновено се отнася до материали като гума, силикон, политетрафлуороетилен (PTFE).
Предимства: добра уплътнителна способност, бърза реакция, подходящ за ниски температури, ниско налягане и ниско корозивни среди (с изключение на PTFE).
Недостатъци: лоша износоустойчивост, експлоатационният живот е ограничен от стареенето на материала.
Б. Метално седалка на клапана
Изработени от неръждаема стомана, въглеродна стомана или други метални материали.
Предимства: устойчивост на висока температура, устойчивост на високо налягане, силна износоустойчивост, подходящ за тежки работни условия.
Недостатъци: високи изисквания за уплътняване метал-метал, строга точност на обработка и изисквания за монтаж.
C. Композитно седалка на клапана
Съчетава предимствата на метала и меките материали, обикновено покривайки металната конструкция с еластични материали като графит.
Това не само може да осигури добро уплътняване, но и да подобри износоустойчивостта и експлоатационния живот.
1.2. Класификация по структурна форма
A. Твърда задна седалка
Седлото на клапана и задната част са интегрално оформени, с проста структура, а уплътнителната повърхност приляга плътно към тялото на клапана.
Недостатъкът на товатвърда задна седалка на клапанае, че след като седалката на клапана се износи или остарее, цялата дроселова клапа трябва да се разглоби за подмяна.
Б. Сваляща се мека седалка
Theмеко седалка на клапанаприема дизайн тип „лястовича опашка“ и може да се разглобява и подменя отделно.
Предимството е, че е лесна за поддръжка и удължава експлоатационния живот на дроселовата клапа като цяло.
1.3. Според специален дизайн
A. Двойно ексцентричен дроселов клапан
Когато е затворена, пеперудната плоча се движи по две ексцентрични оси, за да намали триенето при контакт със седалката на клапана.
Предимствата са намалено износване, удължен живот на седалката на клапана и подобрена уплътнителна способност.
Б. Тройна ексцентрична дроселова клапа
Допълнителен дизайн, базиран на двойна ексцентричност, позволява на дроселовата плоча и металното седалка на клапана да постигнат прецизен контакт метал-метал.
Може да постигне истински ефект на нулев теч и е подходящ за работни условия с високо натоварване (като например висока температура и високо налягане).
Различните видове материали за легла на клапани имат различни физични и химични свойства и са подходящи за различни работни условия. В тази статия ще разгледаме и сравним основните видове, характеристики и приложения на еластични легла на клапани.
Често използваните еластични седалки за клапани на пазара са NBR, EPDM, VITON (FKM), естествен каучук (NR), силикон (силиконов каучук), полиуретан (PU), хидрогениран нитрилен каучук (HNBR), HYPALON (CSM), PTFE:
2. Сравнение на свойствата на материала на седалката на клапана
| Материал | NBR (нитрилен каучук) | EPDM (Етилен пропилен диенов мономерен каучук) | ВИТОН (FKM/флуоровъглероден каучук) | NR (Естествен каучук) | силиконов каучук | PU (полиуретан) | HNBR (хидрогениран нитрилен каучук) | ХИПАЛОН (CSM/хлоросулфониран полиетиленов каучук) | PTFE (политетрафлуороетилен, тефлон) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Устойчивост на масло | Отлично | Слаб | Отличен (устойчив на горива и химикали) | Слаб | Слаб | Умерено | Отличен (устойчив на масло, гориво и смазочни материали) | Умерено | Отлична (най-добра химическа устойчивост) |
| Химическа устойчивост | Умерено, устойчив на леки киселини и основи | Отличен (устойчив на киселини, основи и окислители) | Отличен (устойчив на киселини, основи, органични разтворители) | Умерено | Отличен (устойчив на окислители, нетоксичен) | Умерено | Добър (устойчив на леки киселини и основи) | Отличен (устойчив на киселини, основи и окислители) | Отличен (устойчив на всички химикали) |
| Температурен диапазон (°C) | -30 ~ 100 | -40 ~ 120 (за кратко до 150) | -20 ~ 200 | -50 ~ 70 | -60 ~ 230 | -30 ~ 80 | -40 ~ 150 | -40 ~ 130 | -200 ~ 260 |
| Устойчивост на износване | Добре | Умерено | Добре | Отлична (превъзходна износоустойчивост) | Умерено | Отлична (най-добра износоустойчивост) | Отлично | Добре | Лошо (лесно се износва) |
| Водоустойчивост | Умерено | Отличен (подходящ за гореща вода и пара) | Умерено | Добре | Отличен (за храна) | Умерено | Добре | Отлично | Отличен (водоустойчив) |
| Устойчивост на атмосферни влияния (UV/озон) | Лош (лесно остарява) | Отличен (висока устойчивост на атмосферни влияния) | Добре | Умерено | Отлична (устойчивост на екстремни атмосферни влияния) | Умерено | Отличен (висока устойчивост на атмосферни влияния) | Отличен (превъзходна устойчивост на атмосферни влияния) | Отлична (устойчивост на UV лъчи и стареене) |
| Гъвкавост | Добре | Отлично | Умерено | Отлично | Отлично | Добре | Отлично | Добре | Твърд (с ниско триене) |
| Основни приложения | Гориво, смазочно масло, хидравлични маслени системи, промишлени уплътнения | Системи за водоснабдяване и отводняване, химически тръбопроводи, парни системи, оборудване за открито | Високотемпературни химически приложения, горивни системи, аерокосмическа промишленост, нефтохимикали | Минно дело, износоустойчиво оборудване, механични облицовки | Храни, фармацевтични продукти, запечатване на електроника, приложения с висока и ниска температура | Механично уплътнение, износоустойчиво оборудване, минно дело, хидравлични системи | Нефтохимикали, автомобилна промишленост, високотемпературни маслени уплътнения | Химическа промишленост, корозивни среди, външно оборудване, озоноустойчиво уплътнение | Силни корозивни химикали, фармацевтични продукти, уплътнения за хранителни цели, уплътнения при висока температура |
3. Подходящи работни условия за материали за седалките на клапаните
| Материал | Устойчивост на гориво/масло | Киселинно/основно съпротивление | Устойчивост на високи температури | Устойчивост на ниски температури | Водоустойчивост | Устойчивост на износване | Устойчивост на атмосферни влияния (на открито, озон) | Хранителен клас |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Нитрилен броматит (НБР) | ✔ | ❌ | ❌ | ❌ | ❌ | ✔ | ❌ | ❌ |
| EPDM | ❌ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ❌ | ✔ | ✔ |
| ВИТОН | ✔ | ✔ | ✔ | ❌ | ❌ | ✔ | ✔ | ❌ |
| NR | ❌ | ❌ | ❌ | ✔ | ✔ | ✔ | ❌ | ❌ |
| Силикон | ❌ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ❌ | ✔ | ✔ |
| PU | ❌ | ❌ | ❌ | ❌ | ❌ | ✔ | ❌ | ❌ |
| ХНБР | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ❌ |
| ХИПАЛОН | ❌ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ❌ |
| ПТФЕ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ❌ | ✔ | ✔ |
4. Препоръки за избор на материали
· За приложения с гориво, масло или хидравлично масло → NBR, HNBR, VITON
· За киселинно/основна и химическа устойчивост → EPDM, HYPALON, VITON, PTFE
· За устойчивост на високи температури (>150°C) → VITON, силикон, HYPALON, PTFE
· За приложения при ниски температури (<-40°C) → NR, силикон, PTFE
· За висока устойчивост на износване и абразия (минно дело, машини) → NR, PU, HNBR
· За приложения с питейна вода и хранително-вкусова промишленост → EPDM, силикон, PTFE
· За устойчивост на външни условия и озон → EPDM, HYPALON, силикон, PTFE
5. Заключение
· NBR (нитрилен каучук): Най-подходящ за приложения на маслена основа, като гориво, хидравлично масло, но неподходящ за високи температури и киселини/основи.
· EPDM (етиленпропиленов каучук): Идеален за системи за пречистване на вода, химикали и пара; силно устойчив на атмосферни влияния, но не и маслоустойчив.
· ВИТОН (флуоровъглероден каучук): Отличен за високи температури, силни киселини/основи и горивни приложения.
· NR (естествен каучук): Превъзходна устойчивост на абразия, използва се в минното дело и машиностроенето, но не е устойчив на химикали.
· Силиконов каучук: Отличен за високи/ниски температури, безопасни за храни, но му липсва износоустойчивост.
· PU (полиуретан): Най-добър за изключителна износоустойчивост, използва се в хидравлични уплътнения и минни приложения.
· HNBR (хидрогениран нитрилен каучук): По-добър от NBR при приложения с висока температура и износване, използва се в нефтохимическата промишленост.
· HYPALON (CSM/хлоросулфониран полиетиленов каучук): Най-добър за устойчивост на киселини/основи и атмосферни влияния, идеален за химически и озоноустойчиви уплътнения.
· PTFE (политетрафлуороетилен): Най-химически устойчив, идеален за високи температури, корозивни среди и преработка на храни.