หลักการปิดผนึกปะเก็นและรูปแบบการรั่วซึม

กลไกการซีลปะเก็น

การรั่วไหลเป็นปรากฏการณ์ที่ไม่ต้องการของสื่อที่ไหลจากด้านในของพื้นที่จำกัดสู่ภายนอก หรือจากภายนอกเข้าไปด้านในของพื้นที่จำกัด การรั่วไหลเกิดขึ้นเมื่อตัวกลางไหลผ่านส่วนต่อประสานระหว่างพื้นที่ด้านในและด้านนอก ซึ่งก็คือพื้นผิวการซีล สาเหตุของการรั่วไหลคือการมีอยู่ของช่องว่างในพื้นผิวสัมผัส ในขณะที่ความแตกต่างของความดันระหว่างทั้งสองด้านของพื้นผิวสัมผัส ความแตกต่างของความเข้มข้นคือแรงผลักดันของการรั่วไหล เนื่องจากรูปแบบของพื้นผิวการปิดผนึกและความแม่นยำในการประมวลผลและปัจจัยอื่น ๆ ส่งผลให้พื้นผิวการปิดผนึกไม่ตรงกัน นั่นคือจะมีช่องว่างบนพื้นผิวการปิดผนึกและทำให้เกิดการรั่วไหล เพื่อลดการรั่วไหล จำเป็นต้องเพิ่มการซ้อนกันของพื้นผิวสัมผัสให้มากที่สุด กล่าวคือ เพื่อลดพื้นที่หน้าตัดของเส้นทางการรั่วไหล และเพิ่มความต้านทานการรั่วไหลเพื่อให้มากกว่าการดันการรั่วไหล แรงอัดที่กระทำต่อพื้นผิวการปิดผนึกสามารถทำให้เกิดแรงกดที่เพิ่มระดับการสัมผัสระหว่างพื้นผิวการปิดผนึก และเมื่อความเครียดเพิ่มขึ้นมากพอที่จะทำให้พื้นผิวพลาสติกเสียรูปอย่างมีนัยสำคัญ ช่องว่างในพื้นผิวการปิดผนึกสามารถอุดได้เพื่ออุด เส้นทางการรั่วไหล วัตถุประสงค์ของการใช้ปะเก็นคือการใช้วัสดุปะเก็นภายใต้แรงอัดซึ่งง่ายต่อการสร้างลักษณะการเสียรูปของพลาสติกเพื่อให้เติมพื้นผิวการปิดผนึกของหน้าแปลนของการชนขนาดเล็กเพื่อให้บรรลุการปิดผนึก

ในข้อต่อซีลหน้าแปลน แรงของปะเก็นแรงอัดจะทำให้วัสดุปะเก็นเสียรูปเพื่อเติมช่องว่างขนาดเล็กระหว่างพื้นผิวซีลหน้าแปลน

รูปแบบของการรั่วไหลในข้อต่อที่ปิดด้วยปะเก็น
ในข้อต่อซีลหน้าแปลน ปะเก็นเป็นส่วนประกอบหลักในการซีล ในกรณีของปะเก็นที่ไม่ใช่โลหะ การเชื่อมต่อจะถูกปิดผนึกโดยการขันสลักเกลียวให้แน่น ทำให้เกิดแรงกดขนาดใหญ่ที่พื้นผิวสัมผัสระหว่างหน้าแปลนกับปะเก็นและภายในปะเก็น ซึ่งในแง่หนึ่งทำให้พื้นผิวของปะเก็นแนบชิดกับ พื้นผิวหน้าแปลนและเติมช่องว่างขนาดเล็กบนผิวหน้าแปลน และในทางกลับกัน ช่วยลดรูพรุนของวัสดุปะเก็น กล่าวคือ ช่วยลดช่องทางการรั่วไหลของของไหลที่ถูกซีล เนื่องจากไม่สามารถสร้างพื้นผิวในอุดมคติให้เรียบโดยวิธีการประมวลผลใด ๆ และเป็นไปไม่ได้ที่จะบรรลุการซ้อนกันอย่างสมบูรณ์ระหว่างพื้นผิวการปิดผนึกและการอุดตันอย่างสมบูรณ์ของรูพรุนของซีลเอง จึงมีช่องว่างหรือช่องเล็ก ๆ ระหว่าง พื้นผิวการซีลสัมผัสกันและภายในซีล เป็นผลให้การรั่วไหลเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้สำหรับซีลปะเก็น เมื่อตัวกลางผ่านการเชื่อมต่อหน้าแปลนโบลต์ที่ความดันระดับหนึ่ง จะเกิดการรั่วไหลที่จุดซีลเสมอ การวิเคราะห์ปรากฏการณ์นี้แสดงให้เห็นว่าการรั่วไหลเกิดขึ้นในสองรูปแบบ ได้แก่ "การรั่วไหลของอินเทอร์เฟซ" และ "การรั่วไหลของการซึมผ่าน"

1. การรั่วไหลของพื้นผิว
ความเครียดจากแรงอัดของปะเก็นไม่เพียงพอ พื้นผิวการซีลหน้าแปลนขรุขระ การเสียรูปเนื่องจากความร้อน การเสียรูปทางกล และการสั่นสะเทือนของท่อสามารถทำให้เกิดการรั่วไหลได้เนื่องจากความพอดีระหว่างปะเก็นและพื้นผิวการซีลหน้าแปลนไม่เหมาะสม นอกจากนี้ ข้อต่อหน้าแปลนในสภาวะการใช้งานเนื่องจากบทบาทของอุณหภูมิ ความดัน การยืดตัวของโบลต์ การคลายตัวของปะเก็น ความยืดหยุ่น อายุการใช้งานของวัสดุปะเก็น การเสื่อมสภาพ ฯลฯ จะทำให้เกิดการรั่วไหลระหว่างหน้าแปลนและพื้นผิวการซีลหน้าแปลน การรั่วแบบนี้ระหว่างปะเก็นและพื้นผิวการซีลหน้าแปลนเรียกว่า "การรั่วไหลของอินเตอร์เฟส"

2. การรั่วไหลของการเจาะ
ปะเก็นอโลหะมักทำจากพืช สัตว์ แร่ หรือเส้นใยเคมีที่ผูกมัดกับยาง หรือทำจากวัสดุที่มีรูพรุน เช่น กราไฟต์ที่ยืดหยุ่นได้ เนื่องจากการจัดระเบียบที่หลวม ความหนาแน่นต่ำ และช่องว่างเล็กๆ จำนวนมากระหว่างเส้นใย จึงถูกแทรกซึมได้ง่ายโดยสื่อ โดยเฉพาะอย่างยิ่งภายใต้ความกดดัน ผ่านรูภายในของวัสดุ การรั่วแบบนี้เกิดขึ้นภายในวัสดุปะเก็นและเรียกว่า "การรั่วไหลโดยการเจาะ"