Забезпечення мінімізації витоків рідинної фази через стик клапанного ущільнення з використанням явища капілярної компресії

Abstract

Мета. Обґрунтування оптимального значення величини тиску підпірного газового середовища, що забезпечить мінімальні витоки рідинного середовища через стик клапанного ущільнення. Методика. Зо об’єкт досліджень обрано електрогідропневмоклапан двосторонній (ЕГКД). Визначено силові фактори, викликані діями підклапанного тиску, надклапанного тиску та зусиллям привідної пружини. Враховуючи складність розрахункового визначення цих силових впливів середовищ, в роботі розроблено методику експериментального визначення сумарного зусилля герметизації клапанного ущільнення. Розроблено цю методику як для в’язкісного, так і для молекулярного режимів витоків герметизованого середовища. Використовуючи визначенні зусилля герметизації клапанного ущільнення, проведено серії експеримен- тальних випробувань ЕГКД на здатність герметизувати рідинне середовище за змінними значеннями тисків підпірного газового середовища. Результати. Визначено залежність оптимального значення протитиску газового середовища від комплексу конструктивних параметрів клапанного ущільнення, а також від напружено деформованого стану контактуючих елементів ущільнення. Отримано вираз, за яким визначається оптимальне значення протитиску газового середовища. Аналіз збіжності результатів експериментальних і розрахункових досліджень значень еквівалентного гідравлічного діаметра мікроканалу вказує на можливість застосування пропонованої моделі процесу герметизації металополімерних клапанних ущільнень для забезпечення їх працездатності в експлуатаційних умовах Наукова новизна. Запропонована модель процесу герметизації клапанного ущільнення та методика випробувань на герметичність із високою імовірністю гарантує мінімальні витоки через подібні ущільнення. Практична значущість. Результати досліджень дають можливість визначати капілярний тиск в стику герметизуючих поверхонь ущільнення, а також визначати еквівалентний гідравлічний діаметр мікроканалу, через який відбуваються витоки герметизованого середо- вища.

Aim. Substantiation of the optimum pressure value of the supporting gas medium, which will ensure the minimum leakage of the liquid medium through the joint of the valve seal. Method. As the research object the Electric hydro-pneumatic two-way valve (EHTV) has been chosen. The force factors caused by the action of the subvalve pressure, the super-valve pressure and the force of the drive spring are determined. Taking into account the complexity of the computational determination of these environmental influences, the method of experimental determination of the total sealing force of the valve seal is developed. This technique was developed for both viscous and molecular leakage modes of the sealed medium. Using the determined sealing force of the valve seal, a series of experimental tests of the EHTV for the ability to seal the fluid medium at variable supporting gas medium pressure values. Results. The dependence of the optimal value of the gas medium backpressure on the complex of the design parameters of the valve seal, as well as on the stressed deformed state of the contacting elements of the seal, is determined. An expression was obtained which determines the optimal value of the gas backpressure. Convergence of experimental results and calculated values of the microchannel equivalent hydraulic diameter indicates the possibility of applying the proposed model of the sealing metal-polymer valve seals process to ensure their operational efficiency. Scientific novelty. The proposed valve seal sealing model and the method of testing for tightness guarantees minimum leakage through such seals with high probability. Practical significance. The results of the studies allows to determine capillary pressure at the junction of the sealing surfaces of the seals, as well as to determine the equivalent hydraulic diameter of the microchannel through which leaks of the sealed medium occur.