2.2.1 閥座的密封原理

閥座密封的功能是阻止滲漏，閥座與閥瓣相互接觸并達到密封，兩個密封面就形成了密封副，當閥瓣處于關閉位置時，密封副應達到規定的密封性能（或者稱為低于要求的泄漏量）。造成滲漏的因素很多，最主要的有兩個：一是密封副間存在間隙；二是密封副兩側存在壓力差。前者是影響密封性能的最主要因素，密封的基本原理是通過不同途徑阻止流體滲漏。

上述因素對密封性能及泄漏量的影響可以用毛細孔原理進行解釋。研究結果表明：密封副單位長度內的泄漏量與毛細孔直徑的4次方成正比，與密封副兩側的壓力差成正比，與密封面的寬度成反比。此外，泄漏量的大小與流體的性質有關。但是在實際應用過程中，還受到制造質量、材料缺陷等多種因素的影響。

聚酯裝置閥門的閥座密封原理如圖2-1所示，閥體1承受內腔工作介質的壓力，柱塞2在閥體內做直線運動，閥座密封面4與柱塞2形成密封副3，柱塞處于關閉狀態。閥體內腔的工作壓力是p₁，處于關閉狀態閥體的出口工作壓力是p₂，閥座承受的壓力差就是Δp=p₁-p₂，即在閥座與柱塞形成的密封副之間要具有一定的密封比壓（單位面積上的正壓力稱為比壓），此比壓將使閥座產生彈塑性變形，填塞密封面上的微觀不平度以阻止流體從密封副間通過。當閥座采用非金屬材料制造時，必需的密封比壓比較小；當閥座采用金屬材料制造時，相同的密封比壓將不能實現完全密封，此時必須加大密封的正壓力，即加大密封副之間的密封比壓。密封比壓所引起的密封副變形應在材料的彈性范圍內，并有不大的殘余塑性變形。如果密封副表面粗糙或閥體密封面的圓柱度誤差較大，則保證密封所需的比壓就大，殘余塑性變形也大。

圖2-1 聚酯裝置閥門的閥座密封原理

1—閥體 2—柱塞 3—密封副 4—閥座密封面 p₁—進口壓力 p₂—出口壓力

聚酯裝置專用閥門的閥座有些是采用金屬材料制造的，有些是采用彈性和韌性都比較好的非金屬材料制造的。無論是金屬材料閥座還是非金屬材料閥座，都是在一定的外力作用下使閥座密封副相互靠緊、接觸甚至嵌入，以減小或消除密封面之間的間隙，從而達到接觸型密封。

非金屬材料制造的閥座密封圈比金屬閥座密封圈更容易滿足密封要求，盡管如此，保證絕對密封仍然是很困難的，即使試驗時不滲漏，經過一定的使用周期也可能產生一定程度的滲漏或泄漏。因此，應根據不同的閥門結構、閥座密封副配對材料、使用工況參數、使用場合提出不同的密封性能要求。例如，用于聚酯裝置內的高溫高壓工況點時，要求閥門有嚴密的可靠密封；而對于有些場合，如輸送管道尾端的閥門，則可以適當降低密封要求。因為提高閥門的密封性能要求不僅會提高閥門的制造成本，還會使閥門密封副的摩擦磨損加快，從而降低閥門的使用壽命。