3．閥門密封形式及原理
閥門作为管道中控制元件，不论依何种结构形式，在管道中所起的作用都是来控制和调节管道中介质而存在，因此对閥門的密封副有着特殊的要求。
3．1 密封形式
密封有非接觸密封和接觸密封之分。
密封面問預留固定的裝配間隙，無需密封壓力壓緊密封面的各類密封統稱非接觸密封。
借密封力使密封副互相靠緊、接觸並嵌入以減少或消除間隙的各類密封統稱爲接觸密封。
针对閥門密封面，填料与阀杆、法兰密封均为接觸密封。以密封面的性质状态可分为四种(见表1)。
| 原理圖 | 特點 | |
| 按 觸 型 密 分 |
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密封面將軟質墊片或填料壓緊，使之産生彈塑性變形，以填塞密封面上面的水平，消除間隙 密封面上接觸带较窄，比压分布均匀 對加工精度要求不高，成本低廉，但乃拆性次數及壽使均較低 |
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由于两个曲率不同的精密成型的表面相接觸，构成了闭合的接觸线般的圆，靠接觸线上材料的微小弹性变形率来填塞密封面圆的水平之处。要求制造精度高 密封帶極窄彈性變形量很小，補充能力小，耐多次裝拆，造于高壓、高溫、重負荷密封。 |
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精密研磨的平面，圓柱面或錐面靠外力壓緊密接，不産生明顯的彈性和塑性變形。密封間隙主要取決于研磨精度，以工件尺寸大小不同，密封間隙可從分子膜厚至5μm量級 |
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密封間隙受兩種因素互相制約共同調節密封的工作間隙 根據控制間隙的力的性質分靜壓式和動壓式，此外還有外控制式（利用調節閥原理調節間隙）和熱脹冷縮控制式等 密封間隙在0.5～10um範圍以內。還用于高壓、高速。尚可實現氣體潤滑 |
接觸密封副相对运动，有动密封和静密封之分。一般来说接觸密封比较严密，因受密封副摩擦磨损的限制，接觸密封仅适用于密封面相对运动速度比较低的场合。接觸密封文可分为弹性密封和非弹性密封两类。弹性体密封就是利用高分子弹性材料制成的，利用密封材料的弹性、塑性变形补偿、减少或消除间隙。密封可靠，结构简单，尺寸紧凑，价格低廉，但耐热的范围较窄，寿命相比较低，通常用作较低参数的密封。
非彈性密封的密封面是用金屬、石墨等非彈性材料制成的，應用于微量彈性變形及磨損補償機構，這種結構加工精度要求高，價格較高、耐熱、耐寒等性能優良，壽命較長，通常多應用于高參數密封。
3．2 密封原理
密封的功能是阻止泄漏，造成泄漏的因素很多，但主要有兩個，一是密封副之間存在著間隙；二是密封副的兩側存在著壓差。前者是影響密封性能的主要因素。密封的基本原理是通過不同的途徑阻止介質的泄漏。
對密封泄漏量的影響，首先可用毛細管原理進行解釋。多項研究結果表明：密封副周邊單位長度上的泄漏量與毛細管直徑(φd)的四次方、液體的密度、密封副兩側間的壓差的乘積成正比。與密封面的寬度成反比。泄漏量的大小與流體的性質有關。
根據密封副之間的間隙小于流體分子直徑才能保證流體不泄漏的觀點，可以認爲，防止液體泄漏的間隙必須小于0.003μm，但是即使經過精細研磨，金屬表面粗糙度超過O.1μm，還是比水分子直徑大30倍。由此數據可見，降低密封面粗糙度的方法來提高密封性能是難以做到的，但加大管道密封比壓，將密封面上微觀高峰壓平，使其産生塑性變形，使間隙小到流體難于通過才能保證密封。
3．2．1液體的密封性
液體的密封性決定于液體的物理性質。對其密封要由表面張力和液體的粘度來確定。
根據毛細管原理進行解釋，但毛細管充滿氣體時，根據液體與管壁形成的切角度數，表面張力可能將液體引入毛細管內或對液體進行排斥，形成切角。因此相切度數就是測定被液體侵濕度的量值，它表明毛細管壁或液體分子的引力與液體本身分子間引力兩者的強度關系。
當泄漏的毛細管注滿介質時，毛細管壓力變爲零，除非由介質所帶來的氣泡注滿水柱。雷諾通過大量的實驗發現：用同一種流體在不同直徑A管內進行試驗，所得到的臨界流速值是各不相同的；用不同的流體在同一直徑的A管中進行試驗，所得到的臨界流速也是各不相同的。這就說明流體的流動狀態不僅與流速有關系，還和流體的種類、管子的直徑有關。而進一步的實驗表明，無論流體的種類和管子的直徑如何變化，流體的密度ρ和粘度μ、管子的直徑d、流體的臨界流速vc，這四個物理按
組合成無量綱數Re而且約爲2320。
Re稱爲臨界雷諾數。Re在2320～4000是層流向紊流轉變的過渡區。
在生産實踐中，用減小毛細管泄漏的直徑來達到密封。一是用提高密封副的平整度和減少表面所需的粗糙度來實現；二是加大密封壓力，使密封副表面産生塑性變形阻止介質的通過。
3．2．2氣體密封性
气体的密封性是由气体的粘性和气体分子大小决定的，如果毛细管直径较大，泄漏介质成紊流，毛细管直径减小，雷诺数降低到临界值以下，泄漏介质将变成层流。根据泊松公式，泄漏介质流态与气体的粘稠度和毛细管的长度成反比，与驱动力和毛细管的直径成正比，当毛细管直径降低到气体分子平均自由程度的相同数量级时，流态就失去其密集特性成散发，通过塑性变形使毛细管尺寸降低到气体分子以下，即使这样，气体的流动也不会停止，因为气体可以通过固体金属壁扩散。这也是我们所做閥門用水作为实验介质而不是用气体作为实验介质的原因，也进一步的说明了气体做密封试验要比液体严得多。
3．2．3閥門密封副
閥門密封副是指阀座与关闭件相互接觸进行关闭的部分。由于密封副在关闭过程中受到磨损，密封性能随着使用而降低。在使用过程中，金属密封面易受夹入介质和磨损颗粒的影响，还受到冲刷、腐蚀和气蚀的损害。如果磨损颗粒比表面的不平整度大，在密封磨合时期表面精度就会变坏。想反，假如磨损颗粒比表面的不平整度小，在磨合时期，相对比较粗糙的表面就会改善。因此磨损颗粒的大小不仅取决于材料和工况，还取决于介质的润滑性和对密封面沾染腐蚀的介质情况。
密封件應當選用能抗腐蝕，耐沖刷和抗磨損的材料。如果不能滿足其中的一個條件那麽這種材料就不應當適合做密封面材料。
4．結論
综上所述，影响閥門密封性能的因素很多，也很复杂，主要体现在以下几个方面：
(1)介質的物理性質，主要包括溫度、粘度、親水性等。
(2)密封副的結構，由于密封副不是絕對剛性的，它在密封力作用下、工況環境影響下，結構尺寸必然會發生變化，從而改變密封副之間的相互作用力使密封性能降低。
(3)密封副材料，主要表現在密封副材料的選擇和匹配。
(4)密封比壓，比壓是由閥前和閥後的壓力差及外加力決定的。比壓直接影響密封性、可靠性和使用壽命。
(5)密封措施，根據密封泄漏影響的因素和泄漏基本原理；密封副之間存在著間隙，密封副兩側存在著壓差。
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