Седло задвижки является ключевым уплотнительным элементом внутри задвижки. Его основная функция заключается в контакте с задвижкой (диском задвижки) и образовании уплотнительной поверхности при закрытии задвижки для предотвращения утечки среды. В частности,седло дроссельной заслонкиМожет устанавливаться на внутренней стенке корпуса клапана или проектироваться для интеграции с задвижкой, при этом материал и конструкция обеспечивают хороший герметизирующий эффект.
1. Введение в классификацию седел дисковых затворов
1.1 Классификация по материалу
А. Эластичное мягкое седло клапана
Обычно имеется в виду такой материал, как резина, силикон, политетрафторэтилен (ПТФЭ).
Преимущества: хорошая герметизация, быстрое реагирование, подходит для низких температур, низкого давления и агрессивных сред (кроме ПТФЭ).
Недостатки: низкая износостойкость, срок службы ограничен старением материала.
Б. Металлическое седло клапана
Изготовлено из нержавеющей стали, углеродистой стали или других металлических материалов.
Преимущества: высокая термостойкость, высокая устойчивость к давлению, высокая износостойкость, пригодность для работы в тяжелых условиях.
Недостатки: высокие требования к герметизации «металл к металлу», строгая точность обработки и требования к монтажу.
C. Композитное седло клапана
Сочетает в себе преимущества металла и мягких материалов, обычно покрывая металлическую конструкцию эластичными материалами, такими как графит.
Это позволяет не только обеспечить хорошую герметизацию, но и повысить износостойкость и срок службы.
1.2. Классификация по структурной форме
А. Жесткое заднее сиденье
Седло и задняя часть клапана выполнены цельными, имеют простую конструкцию, а уплотнительная поверхность плотно прилегает к корпусу клапана.
Недостаток этогожесткое заднее седло клапанаДело в том, что как только седло клапана изнашивается или стареет, для его замены необходимо разобрать весь дроссельный клапан.
Б. Съемное мягкое сиденье
Онмягкое седло клапанаИмеет конструкцию типа «ласточкин хвост», может быть разобран и заменен отдельно.
Преимущество заключается в простоте обслуживания и продлении срока службы задвижки в целом.
1.3. По специальной конструкции
А. Двухэксцентриковый поворотный затвор
В закрытом состоянии заслонка клапана перемещается вдоль двух эксцентрических осей, чтобы уменьшить трение контакта с седлом клапана.
Преимуществами являются снижение износа, увеличение срока службы седел клапанов и улучшение герметизации.
Б. Тройной эксцентриковый поворотный затвор
Дополнительная конструкция, основанная на двойном эксцентриситете, позволяет обеспечить точный контакт металла с металлом между заслонкой и металлическим седлом клапана.
Она обеспечивает эффект абсолютной нулевой утечки и подходит для работы в условиях высоких требований (например, при высоких температурах и высоком давлении).
Различные типы материалов для седел клапанов обладают разными физическими и химическими свойствами и подходят для различных условий эксплуатации. В данной статье мы в основном изучаем и сравниваем основные типы, характеристики и области применения эластичных седел клапанов.
К наиболее распространенным эластичным седлам клапанов на рынке относятся: NBR, EPDM, VITON (FKM), натуральный каучук (NR), силикон (силиконовый каучук), полиуретан (PU), гидрогенизированный нитриловый каучук (HNBR), HYPALON (CSM), PTFE.
2. Сравнение свойств материалов седел клапанов
| Материал | НБР (нитриловый каучук) | ЭПДМ (этиленпропилендиеновый мономерный каучук) | Витон (ФКМ/фторкаучук) | НР (натуральный каучук) | силиконовая резина | ПУ (полиуретан) | HNBR (гидрогенизированный нитриловый каучук) | ГИПАЛОН (CSM/хлорсульфонированный полиэтиленовый каучук) | ПТФЭ (политетрафторэтилен, тефлон) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Маслостойкость | Отличный | Бедный | Превосходные характеристики (устойчивы к топливу и химическим веществам) | Бедный | Бедный | Умеренный | Отличное качество (устойчиво к маслам, топливу и смазочным материалам). | Умеренный | Отличная (наилучшая химическая стойкость) |
| Химическая стойкость | Умеренно устойчив к слабым кислотам и щелочам. | Отличное качество (устойчиво к кислотам, щелочам и окислителям). | Отличное качество (устойчивость к кислотам, щелочам и органическим растворителям). | Умеренный | Отлично (устойчив к окислителям, нетоксичен) | Умеренный | Хороший (устойчив к слабым кислотам и щелочам) | Отличное качество (устойчиво к кислотам, щелочам и окислителям). | Отлично (устойчив ко всем химическим веществам) |
| Диапазон температур (°C) | -30 ~ 100 | -40 ~ 120 (кратковременно до 150) | -20 ~ 200 | -50 ~ 70 | -60 ~ 230 | -30 ~ 80 | -40 ~ 150 | -40 ~ 130 | -200 ~ 260 |
| Износостойкость | Хороший | Умеренный | Хороший | Превосходная износостойкость. | Умеренный | Отличное качество (лучшая износостойкость) | Отличный | Хороший | Плохое качество (быстро изнашивается) |
| Водостойкость | Умеренный | Отлично подходит (для горячей воды и пара) | Умеренный | Хороший | Отличное качество (пищевое). | Умеренный | Хороший | Отличный | Отличное (водонепроницаемое) |
| Устойчивость к атмосферным воздействиям (УФ-излучение/озон) | Плохое состояние (быстро стареет) | Отлично (высокая устойчивость к атмосферным воздействиям) | Хороший | Умеренный | Отличная устойчивость к экстремальным погодным условиям. | Умеренный | Отлично (высокая устойчивость к атмосферным воздействиям) | Превосходные характеристики (отличная устойчивость к погодным условиям) | Отличная устойчивость (к УФ-излучению и старению). |
| Гибкость | Хороший | Отличный | Умеренный | Отличный | Отличный | Хороший | Отличный | Хороший | Твердый (с низким трением) |
| Основные области применения | Топливо, смазочные масла, гидравлические системы, промышленные уплотнения | Системы водоснабжения и водоотведения, химические трубопроводы, паровые системы, наружное оборудование. | Применение в высокотемпературной химической промышленности, топливные системы, аэрокосмическая отрасль, нефтехимия. | Горнодобывающая промышленность, износостойкое оборудование, механическая облицовка. | Пищевая промышленность, фармацевтика, герметизация электроники, применение при высоких и низких температурах. | Механические уплотнения, износостойкое оборудование, горнодобывающая промышленность, гидравлические системы | Нефтехимия, автомобильная промышленность, высокотемпературные сальники | Химическая промышленность, агрессивные среды, оборудование для работы на открытом воздухе, озоностойкие уплотнители. | Сильно коррозионные химические вещества, фармацевтические препараты, герметики для пищевой промышленности, высокотемпературная герметизация. |
3. Подходящие условия эксплуатации материалов седел клапанов
| Материал | Устойчивость к топливу/маслу | Кислотно-щелочная стойкость | Высокая термостойкость | Устойчивость к низким температурам | Водостойкость | Износостойкость | Устойчивость к атмосферным воздействиям (на открытом воздухе, к озону) | Пищевой |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| НБР | ✔ | ❌ | ❌ | ❌ | ❌ | ✔ | ❌ | ❌ |
| EPDM | ❌ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ❌ | ✔ | ✔ |
| ВИТОН | ✔ | ✔ | ✔ | ❌ | ❌ | ✔ | ✔ | ❌ |
| NR | ❌ | ❌ | ❌ | ✔ | ✔ | ✔ | ❌ | ❌ |
| Силикон | ❌ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ❌ | ✔ | ✔ |
| PU | ❌ | ❌ | ❌ | ❌ | ❌ | ✔ | ❌ | ❌ |
| ХНБР | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ❌ |
| ГИПАЛОН | ❌ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ❌ |
| ПТФЭ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ❌ | ✔ | ✔ |
4. Рекомендации по выбору материалов
• Для применения в качестве топлива, масла или гидравлического масла → NBR, HNBR, VITON
• Для устойчивости к кислотам, щелочам и химическим веществам → EPDM, HYPALON, VITON, PTFE
• Для обеспечения высокой термостойкости (>150°C) → VITON, силикон, HYPALON, PTFE
• Для применения при низких температурах (<-40°C) → натуральный каучук, силикон, ПТФЭ
• Для обеспечения высокой износостойкости (горнодобывающая промышленность, машиностроение) → NR, PU, HNBR
• Для применения в системах питьевого водоснабжения и пищевой промышленности → EPDM, силикон, PTFE
• Для защиты от воздействия окружающей среды и озона → EPDM, HYPALON, силикон, PTFE
5. Заключение
· НБР (нитриловый каучук): лучше всего подходит для применения в масляных средах, таких как топливо, гидравлическое масло, но непригоден для высоких температур и кислот/щелочей.
• EPDM (этиленпропиленовый каучук): идеально подходит для систем водоподготовки, химической обработки и обработки паром; обладает высокой устойчивостью к атмосферным воздействиям, но не маслостойкий.
· VITON (фторкаучук): Отлично подходит для работы при высоких температурах, в сильных кислотах/щелочах и в топливе.
· Натуральный каучук (НК): обладает превосходной износостойкостью, используется в горнодобывающей промышленности и машиностроении, но не устойчив к химическим веществам.
• Силиконовая резина: отлично подходит для высоких/низких температур, безопасна для пищевых продуктов, но не обладает высокой износостойкостью.
• Полиуретан (ПУ): Лучший материал для обеспечения исключительной износостойкости, используется в гидравлических уплотнениях и горнодобывающей промышленности.
· HNBR (гидрогенизированный нитриловый каучук): превосходит NBR в условиях высоких температур и износа, используется в нефтехимической промышленности.
· HYPALON (CSM/хлорсульфированный полиэтиленовый каучук): Оптимален по кислото- и щелочестойкости, устойчивости к воздействию погодных условий, идеально подходит для герметизации с использованием химических веществ и озона.
· ПТФЭ (политетрафторэтилен): Наиболее химически стойкий материал, идеально подходит для высоких температур, агрессивных сред и пищевой промышленности.