聚氨酯澆注機電磁截止閥的設計與研究
針對聚氨酯澆注機電磁截止閥存在的問(wèn)題，提出新的結構設計方案，并對其密封性進(jìn)行研究。分別以不銹鋼球與黃銅、不銹鋼球與聚四氟乙烯構成的密封面進(jìn)行試驗，研究密封寬度和密封面的粗糙度對密封性能的影響，并通過(guò)實(shí)驗的方法求出保證密封所需的密封比壓力的最佳值。
在聚氨酯注機中，電磁截止閥是一個(gè)非常重要的部件。真空技術(shù)網(wǎng)(http://likelearn.cn/)認為 它的工作性能,密封性能，都直接影響到到澆注機的真空度及計量配比的精度。然而計量配比精度又直接影響澆注機所澆注的產(chǎn)品質(zhì)量。計量截止閥歷經(jīng)從單向閥、氣動(dòng)閥再到電磁閥的發(fā)展過(guò)程。單向閥具有結構簡(jiǎn)單、無(wú)運動(dòng)密封要求、體積小、裝配靈活的特點(diǎn)；但其工作完全依靠彈簧的彈力，而彈簧的剛度卻不容易確定，若取較小剛度很難保證計量回程時(shí)快速關(guān)閉和關(guān)閉密封性(尤其是在工作一段時(shí)間后閥座已有磨損)；若取較大剛度，雖然保證單向閥的可靠性，但增加了計量泵工作壓力，導致閥座和鋼球在物料中迅速磨損。稍后出現的氣動(dòng)截止閥， 雖然克服了以上缺但其存在運動(dòng)部件密封問(wèn)題，其密封性相對較差，并且存在澆注料對密封圈的腐蝕及石英砂沉積等問(wèn)題，急需進(jìn)行改進(jìn)。
1、電磁截止閥的結構設計
針對現有截止閥存在的優(yōu)缺點(diǎn)，以及在使用過(guò)程中常見(jiàn)的問(wèn)題，我們對其進(jìn)行了改進(jìn)。在截止閥結構進(jìn)行設計的過(guò)程中主要考慮以下幾點(diǎn)因素：(1)解決因彈簧剛度而引起性能差的問(wèn)題。(2)采用電磁結構，且提高電磁結構散熱性，防止線(xiàn)圈過(guò)熱燒壞。(3)解決截止閥密封性能差的問(wèn)題。通過(guò)對以上幾點(diǎn)因素的分析，以及對不同方案進(jìn)行比較和實(shí)驗后，選擇了如圖1 所示的結構設計。
圖1 電磁截止閥的結構圖
2、電磁截止閥密封性的研究
2.1、實(shí)驗裝置
密封性能的研究是研究截止量閥的主要任務(wù)之一，即可靠的、耐久的密封。因為截止閥的主要失效形式就是密封的損壞，其可以引起整個(gè)系統出現故障，影響產(chǎn)品的質(zhì)量，因此，對密封性能研究是至關(guān)重要的。
電磁截止閥閥口通常采用接觸式密封，要具有良好的密封效果，密封面必須存在足夠大的密封比壓力，所需密封比壓力與密封材料、寬度、表面粗糙度及介質(zhì)壓力有關(guān)。本文通過(guò)如圖2 所示的實(shí)驗裝置對密封性能展開(kāi)研究。通過(guò)減壓閥和壓力表調節澆注物料的物料的壓力，密封面的壓力由砝碼、推桿及球形閥的重量確定，量杯用于測試截止時(shí)的泄漏量。
圖2 電磁截止閥靜密封實(shí)驗裝置
2.2、密封材料與密封面泄漏量的關(guān)系
由于澆注的物料一般具有腐蝕性，因此本文對不銹鋼鋼球與黃銅及聚四氟乙烯配對構成的常見(jiàn)耐腐蝕密封面進(jìn)行測試。不同密封比壓力下，分別測試鋼球--黃銅、鋼球--聚四氟乙烯密封面的泄漏量ΔV，單位密封長(cháng)度泄漏流量qL=(ΔV/2)πrt，式中r 為密封面的平均半徑，試驗結果如圖3 所示。
圖3 密封材料與密封面泄漏量的關(guān)系
通過(guò)圖3 可以得出，不同的密封材料在同一環(huán)境條件下泄漏量不同，其他因素不變，在同一密封比壓力下，通過(guò)鋼球--聚四氟乙密封面的泄漏流量比鋼球--黃銅密封面的泄漏量小，泄漏量隨著(zhù)密封比壓力的不斷增大而逐漸減小，當無(wú)泄漏時(shí)即泄漏量為零，鋼球--聚四氟乙烯密封面的密封比壓力比鋼球--黃銅密封面小很多。
2.3、密封寬度及接觸表面粗糙度與密封性的關(guān)系
2.3.1、密封寬度與密封性的關(guān)系
分別選用3 種不同密封寬度的的密封面進(jìn)行試驗，以此研究密封寬度與密封性的關(guān)系，實(shí)驗結果如圖4 所示。
圖4 密封寬度與密封性的關(guān)系
結果表明，增加密封寬度，密封比壓力減小，在同樣工作環(huán)境條件下閥口密封面的密封壓力降低，有助于有利于電磁截止閥的開(kāi)啟。隨著(zhù)澆注物料壓力逐漸增大所需密封比壓力也開(kāi)始增大，但增大幅度逐漸降低.
2.3.2、密封接觸表面粗糙度與密封性的關(guān)系
分別選用3 種表面粗糙度不同的鋼球進(jìn)行試驗，實(shí)驗結果如圖5 所示。
圖5 接觸表面粗糙度對密封性的影響
結果表明，不同的密封材料其表面粗糙度對密封性能的影響不同，但相對同一種材料而言，其表面粗糙度越高密封性能越差，表面粗糙度越低密封性能越好。
2.4、截止時(shí)密封力最優(yōu)值的確定
電磁截止閥的密封力最優(yōu)值是在保證截止閥在一定時(shí)間內無(wú)泄漏并能夠實(shí)現可靠密封的最小壓力。不同的密封材料，密封力最佳值也不一樣。我們利用以上裝置對聚四氟乙烯進(jìn)行試驗來(lái)確定其封口壓力的最優(yōu)值，澆注原料的工作壓力可以通過(guò)調節氣壓泵的壓力來(lái)實(shí)現，在規定時(shí)間內，觀(guān)察封口處物料泄漏情況，不斷調節密封壓力直至在規定時(shí)間內無(wú)泄漏。反復試驗，統計數據并根據截止閥上的祛碼,推桿和球形閥重量得出密封面的接觸壓力，從而得出密封力的最優(yōu)值。密封比壓力最優(yōu)值為
P 最優(yōu)=(G/2)πbr
式中：G —密封面的接觸壓力；b —密封面的徑向寬度；r —密封面的平均半徑。
在實(shí)際生產(chǎn)中密封比壓力取1.2 倍的最佳值以保證密封的可靠性，但密封比壓力應小于密封材料的許用比壓力。
3、結束語(yǔ)
通過(guò)對澆注機電磁截止閥的設計與研制，使截止閥的結構得到簡(jiǎn)化，使截止閥的密封性能與可靠性都得到了很大的提高，基本上解決了截止閥在生產(chǎn)中常見(jiàn)的問(wèn)題，從而提高了澆注機的整體性能，澆注產(chǎn)品的質(zhì)量得到改善。為實(shí)際生產(chǎn)中電磁閥設計提供了理論依據。
