वाल्व सीलिंग सिद्धांत

वाल्व कई प्रकार के होते हैं, लेकिन उनका मूल कार्य एक ही होता है, जो कि माध्यम के प्रवाह को जोड़ना या रोकना है। इसलिए, वाल्वों की सीलिंग की समस्या अत्यंत महत्वपूर्ण हो जाती है।

यह सुनिश्चित करने के लिए कि वाल्व माध्यम के प्रवाह को अच्छी तरह से रोक सके और रिसाव को रोक सके, यह आवश्यक है कि वाल्व की सील सही हो। वाल्व रिसाव के कई कारण हो सकते हैं, जिनमें अनुचित संरचनात्मक डिज़ाइन, दोषपूर्ण सीलिंग संपर्क सतहें, ढीले फिटिंग वाले पुर्जे, वाल्व बॉडी और वाल्व कवर के बीच ढीला फिट आदि शामिल हैं। इन सभी समस्याओं के कारण वाल्व की सीलिंग ठीक से नहीं हो पाती है, जिससे रिसाव की समस्या उत्पन्न होती है। इसलिए,वाल्व सीलिंग प्रौद्योगिकीयह वाल्व के प्रदर्शन और गुणवत्ता से संबंधित एक महत्वपूर्ण तकनीक है, और इसके लिए व्यवस्थित और गहन शोध की आवश्यकता है।

वाल्वों के आविष्कार के बाद से, उनकी सीलिंग तकनीक में भी काफी विकास हुआ है। अब तक, वाल्व सीलिंग तकनीक मुख्य रूप से दो प्रमुख पहलुओं में परिलक्षित होती है, अर्थात् स्थैतिक सीलिंग और गतिशील सीलिंग।

स्थैतिक सील से तात्पर्य आमतौर पर दो स्थिर सतहों के बीच की सील से होता है। स्थैतिक सील की सीलिंग विधि में मुख्य रूप से गैसकेट का उपयोग किया जाता है।

तथाकथित डायनामिक सील मुख्य रूप से संदर्भित करता हैवाल्व स्टेम की सीलिंगयह वाल्व स्टेम की गति के साथ वाल्व में मौजूद माध्यम के रिसाव को रोकता है। डायनेमिक सील की मुख्य सीलिंग विधि स्टफिंग बॉक्स का उपयोग करना है।

1. स्थैतिक सील

स्थैतिक सीलिंग का तात्पर्य दो स्थिर भागों के बीच सील बनाने से है, और इस सीलिंग विधि में मुख्य रूप से गैसकेट का उपयोग किया जाता है। वॉशर कई प्रकार के होते हैं। आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले वॉशर में फ्लैट वॉशर, ओ-आकार के वॉशर, रैप्ड वॉशर, विशेष आकार के वॉशर, वेव वॉशर और वाउंड वॉशर शामिल हैं। प्रत्येक प्रकार को उपयोग की जाने वाली विभिन्न सामग्रियों के आधार पर आगे वर्गीकृत किया जा सकता है।
①मंज़िल ढोनेवालाफ्लैट वॉशर वे फ्लैट वॉशर होते हैं जिन्हें दो स्थिर खंडों के बीच सपाट रूप से रखा जाता है। सामान्यतः, उपयोग की गई सामग्री के आधार पर इन्हें प्लास्टिक फ्लैट वॉशर, रबर फ्लैट वॉशर, धातु फ्लैट वॉशर और कंपोजिट फ्लैट वॉशर में विभाजित किया जा सकता है। प्रत्येक सामग्री का अपना उपयोग क्षेत्र होता है।
② ओ-रिंग। ओ-रिंग एक गैसकेट है जिसका अनुप्रस्थ काट ओ-आकार का होता है। इसके ओ-आकार के अनुप्रस्थ काट के कारण, इसमें एक निश्चित स्व-कसने की क्षमता होती है, इसलिए इसकी सीलिंग क्षमता सपाट गैसकेट की तुलना में बेहतर होती है।
③वॉशर शामिल करें। रैप्ड गैस्केट से तात्पर्य एक ऐसी गैस्केट से है जो एक निश्चित सामग्री को दूसरी सामग्री पर लपेटती है। ऐसी गैस्केट में आमतौर पर अच्छी लोच होती है और यह सीलिंग प्रभाव को बढ़ा सकती है। ④विशेष आकार के वॉशर। विशेष आकार के वॉशर अनियमित आकार की गैस्केट को संदर्भित करते हैं, जिनमें अंडाकार वॉशर, डायमंड वॉशर, गियर-प्रकार के वॉशर, डोवेटेल-प्रकार के वॉशर आदि शामिल हैं। इन वॉशर में आमतौर पर स्व-कसने की क्षमता होती है और इनका उपयोग मुख्य रूप से उच्च और मध्यम दबाव वाले वाल्वों में किया जाता है।
⑤ वेव वॉशर। वेव गैसकेट वे गैसकेट होते हैं जिनका आकार केवल लहरदार होता है। ये गैसकेट आमतौर पर धातु और अधात्विक पदार्थों के संयोजन से बने होते हैं। इनमें आमतौर पर कम दबाव बल और अच्छी सीलिंग क्षमता होती है।
⑥ वॉशर को लपेटें। घुमावदार गैस्केट पतली धातु और अधात्विक पट्टियों को कसकर एक साथ लपेटकर बनाई गई गैस्केट होती हैं। इस प्रकार की गैस्केट में अच्छी लोच और सीलिंग गुण होते हैं। गैस्केट बनाने के लिए उपयोग की जाने वाली सामग्री मुख्य रूप से तीन श्रेणियों में आती हैं: धात्विक सामग्री, अधात्विक सामग्री और मिश्रित सामग्री। सामान्यतः, धातु सामग्री में उच्च शक्ति और उच्च तापमान प्रतिरोध होता है। आमतौर पर उपयोग की जाने वाली धातु सामग्री में तांबा, एल्युमीनियम, स्टील आदि शामिल हैं। अधात्विक सामग्री कई प्रकार की होती हैं, जिनमें प्लास्टिक उत्पाद, रबर उत्पाद, एस्बेस्टस उत्पाद, भांग उत्पाद आदि शामिल हैं। ये अधात्विक सामग्री व्यापक रूप से उपयोग की जाती हैं और विशिष्ट आवश्यकताओं के अनुसार चुनी जा सकती हैं। मिश्रित सामग्री भी कई प्रकार की होती हैं, जिनमें लैमिनेट, मिश्रित पैनल आदि शामिल हैं, जिन्हें विशिष्ट आवश्यकताओं के अनुसार चुना जाता है। आमतौर पर, नालीदार वॉशर और सर्पिल घुमावदार वॉशर का उपयोग किया जाता है।

2. डायनामिक सील

डायनामिक सील एक ऐसी सील होती है जो वाल्व स्टेम की गति के साथ वाल्व में माध्यम के रिसाव को रोकती है। यह सापेक्ष गति के दौरान सीलिंग की समस्या है। सीलिंग की मुख्य विधि स्टफिंग बॉक्स है। स्टफिंग बॉक्स दो प्रकार के होते हैं: ग्लैंड प्रकार और कम्प्रेशन नट प्रकार। वर्तमान में ग्लैंड प्रकार सबसे अधिक उपयोग किया जाता है। सामान्यतः, ग्लैंड के आकार के आधार पर इसे दो प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है: संयुक्त प्रकार और अभिन्न प्रकार। यद्यपि प्रत्येक प्रकार अलग-अलग होता है, लेकिन मूल रूप से इनमें कम्प्रेशन के लिए बोल्ट शामिल होते हैं। कम्प्रेशन नट प्रकार आमतौर पर छोटे वाल्वों के लिए उपयोग किया जाता है। इस प्रकार के छोटे आकार के कारण, कम्प्रेशन बल सीमित होता है।
स्टफिंग बॉक्स में, चूंकि पैकिंग वाल्व स्टेम के सीधे संपर्क में होती है, इसलिए पैकिंग में अच्छी सीलिंग, कम घर्षण गुणांक, माध्यम के दबाव और तापमान के अनुकूल होने की क्षमता और संक्षारण-प्रतिरोधक गुण होने आवश्यक हैं। वर्तमान में, आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले फिलर्स में रबर ओ-रिंग, पॉलीटेट्राफ्लोरोएथिलीन ब्रेडेड पैकिंग, एस्बेस्टस पैकिंग और प्लास्टिक मोल्डिंग फिलर्स शामिल हैं। प्रत्येक फिलर की अपनी उपयुक्तता और सीमा होती है, और विशिष्ट आवश्यकताओं के अनुसार इसका चयन किया जाना चाहिए। सीलिंग का उद्देश्य रिसाव को रोकना है, इसलिए रिसाव को रोकने के दृष्टिकोण से भी वाल्व सीलिंग के सिद्धांत का अध्ययन किया जाता है। रिसाव के दो मुख्य कारण हैं। पहला, सीलिंग प्रदर्शन को सबसे अधिक प्रभावित करने वाला कारक, यानी सीलिंग जोड़ों के बीच का अंतर, और दूसरा, सीलिंग जोड़े के दोनों ओर दबाव का अंतर। वाल्व सीलिंग सिद्धांत का विश्लेषण चार पहलुओं से भी किया जाता है: तरल सीलिंग, गैस सीलिंग, रिसाव चैनल सीलिंग सिद्धांत और वाल्व सीलिंग जोड़ा।

तरल जकड़न

तरल पदार्थों के सीलिंग गुण उनकी श्यानता और पृष्ठ तनाव द्वारा निर्धारित होते हैं। जब किसी रिसाव वाले वाल्व की केशिका गैस से भरी होती है, तो पृष्ठ तनाव तरल को प्रतिकर्षित कर सकता है या केशिका में तरल का प्रवेश करा सकता है। इससे एक स्पर्शरेखा कोण बनता है। जब स्पर्शरेखा कोण 90° से कम होता है, तो तरल केशिका में प्रवेश करेगा और रिसाव होगा। रिसाव माध्यमों के विभिन्न गुणों के कारण होता है। समान परिस्थितियों में विभिन्न माध्यमों का उपयोग करके किए गए प्रयोगों के परिणाम भिन्न-भिन्न होंगे। आप पानी, हवा या केरोसिन आदि का उपयोग कर सकते हैं। जब स्पर्शरेखा कोण 90° से अधिक होता है, तब भी रिसाव होगा। क्योंकि यह धातु की सतह पर मौजूद ग्रीस या मोम की परत से संबंधित है। एक बार जब ये परतें घुल जाती हैं, तो धातु की सतह के गुण बदल जाते हैं, और पहले प्रतिकर्षित होने वाला तरल सतह को गीला कर देगा और रिसाव होगा। उपरोक्त स्थिति को ध्यान में रखते हुए, पॉइसन के सूत्र के अनुसार, केशिका का व्यास कम करके और माध्यम की श्यानता बढ़ाकर रिसाव को रोका जा सकता है या रिसाव की मात्रा को कम किया जा सकता है।

गैस जकड़न

पॉइसन के सूत्र के अनुसार, गैस की जकड़न गैस के अणुओं और गैस की श्यानता से संबंधित होती है। रिसाव केशिका नली की लंबाई और गैस की श्यानता के व्युत्क्रमानुपाती होता है, तथा केशिका नली के व्यास और प्रेरक बल के समतुल्यानुपाती होता है। जब केशिका नली का व्यास गैस के अणुओं की औसत स्वतंत्रता की डिग्री के बराबर होता है, तो गैस के अणु मुक्त ऊष्मीय गति के साथ केशिका नली में प्रवाहित होते हैं। इसलिए, जब हम वाल्व सीलिंग परीक्षण करते हैं, तो सीलिंग प्रभाव प्राप्त करने के लिए माध्यम जल होना आवश्यक है, और वायु, यानी गैस, सीलिंग प्रभाव प्राप्त नहीं कर सकती।

प्लास्टिक विरूपण के माध्यम से यदि हम केशिका के व्यास को गैस के अणुओं के व्यास से भी कम कर दें, तब भी गैस का प्रवाह नहीं रुकता। इसका कारण यह है कि गैसें धातु की दीवारों से होकर विसरित हो सकती हैं। इसलिए, गैस परीक्षण करते समय हमें तरल परीक्षणों की तुलना में अधिक सावधानी बरतनी चाहिए।

रिसाव चैनल का सीलिंग सिद्धांत

वाल्व सील दो भागों से मिलकर बनी होती है: तरंग सतह पर फैली असमानता और तरंग शिखरों के बीच की दूरी में तरंगीयता की खुरदरापन। हमारे देश में अधिकांश धातु पदार्थों में प्रत्यास्थता कम होती है, इसलिए सीलबंद स्थिति प्राप्त करने के लिए धातु पदार्थ की संपीडन शक्ति पर उच्चतर आवश्यकताएँ होती हैं, अर्थात् पदार्थ की संपीडन शक्ति उसकी प्रत्यास्थता से अधिक होनी चाहिए। अतः, वाल्व डिजाइन करते समय, सीलिंग युग्म को एक निश्चित कठोरता अंतर के साथ मिलाया जाता है। दबाव के प्रभाव में, एक निश्चित मात्रा में प्लास्टिक विरूपण सीलिंग प्रभाव उत्पन्न होता है।

यदि सीलिंग सतह धातु सामग्री से बनी है, तो सतह पर असमान उभरे हुए बिंदु सबसे पहले दिखाई देंगे। शुरुआत में, इन असमान उभरे हुए बिंदुओं के प्लास्टिक विरूपण के लिए केवल एक छोटे से भार का उपयोग किया जा सकता है। जैसे-जैसे संपर्क सतह बढ़ती है, सतह की असमानता प्लास्टिक-लोचदार विरूपण में बदल जाती है। इस समय, खांचे के दोनों किनारों पर खुरदरापन मौजूद होगा। जब अंतर्निहित सामग्री के गंभीर प्लास्टिक विरूपण को प्रेरित करने वाला भार लगाना आवश्यक हो और दोनों सतहों को एक दूसरे के निकट संपर्क में लाया जाए, तो इन बचे हुए पथों को निरंतर रेखा और परिधि दिशा के साथ बंद किया जा सकता है।

वाल्व सील जोड़ी

वाल्व सीलिंग पेयर, वाल्व सीट और क्लोजिंग मेंबर का वह हिस्सा है जो एक-दूसरे के संपर्क में आने पर बंद हो जाता है। उपयोग के दौरान, धातु की सीलिंग सतह पर फंसे हुए पदार्थ, पदार्थ का क्षरण, घिसाव के कण, कैविटेशन और कटाव जैसी चीजों का आसानी से प्रभाव पड़ता है। यदि घिसाव के कण सतह की खुरदरापन से छोटे हैं, तो सीलिंग सतह के घिसने पर उसकी सटीकता बिगड़ने के बजाय बेहतर होगी। इसके विपरीत, सतह की सटीकता बिगड़ जाएगी। इसलिए, घिसाव के कणों का चयन करते समय, उनकी सामग्री, कार्य करने की स्थिति, चिकनाई और सीलिंग सतह पर क्षरण जैसे कारकों पर व्यापक रूप से विचार करना आवश्यक है।

जिस प्रकार घिसाव कणों का चयन करते समय, रिसाव को रोकने के लिए सील के प्रदर्शन को प्रभावित करने वाले विभिन्न कारकों पर व्यापक रूप से विचार करना आवश्यक है, उसी प्रकार सील का चयन करते समय भी इन कारकों पर ध्यान देना चाहिए। इसलिए, संक्षारण, खरोंच और कटाव प्रतिरोधी सामग्री का चयन करना आवश्यक है। अन्यथा, किसी भी आवश्यकता का अभाव इसकी सीलिंग क्षमता को काफी हद तक कम कर देगा।