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阀门密封中O型圈防吹出结构设计

优质内容 来源:O型圈 作者:旭丽橡塑 发布时间:2021-05-07 14:38:06 阅读次数: 收藏数:15 分享:41

导读:阀门结构里面也会经常使用到密封圈,阀门使用密封圈主要是达到密封的作用,而在结构当中,它的体积小,结构简单、重量轻、成本低廉、安装和拆卸方便,而且有非常好的密封性能,才会在气动、液压系统中得以广泛的应用。 当是,有报道发现:某型号大流量DN20 PN10快速接头在试验时O型圈被从出口端吹出,密封失效,造成接头报废,且该快速接头为某型号配套,一旦安装到...

  阀门结构里面也会经常使用到密封圈,阀门使用密封圈主要是达到密封的作用,而在结构当中,它的体积小,结构简单、重量轻、成本低廉、安装和拆卸方便,而且有非常好的密封性能,才会在气动、液压系统中得以广泛的应用。

  当是,有报道发现:某型号大流量DN20 PN10快速接头在试验时O型圈被从出口端吹出,密封失效,造成接头报废,且该快速接头为某型号配套,一旦安装到系统上不仅有造成系统无法正常工作的风险,还将会成为危及系统安全的严重隐患。为更好地解决此问题,对该快速接头故障现象进行了全面分析及试验验证,Z终对密封结构在原有的结构基础上进行改进设计,解决了O型圈被吹出的问题,提高了阀门的使用稳定性。

  一、原因分析

  O型圈作为使用Z广泛的密封件,如果材料选择得当,可以满足各种介质和各种运动条件的要求,但如果使用方法不当,会造成密封失效。故障发生后,从人、机、料、法、环五个方面查找原因,分析造成密封失效和O型圈被吹出,通常有以下几种情况:

  ①O型圈沟槽尺寸超差,使O型圈安装后压缩变形量不足而影响其密封能力,一般动密封过盈量控制在10%~15%,压缩比控制在70%左右,静密封过盈量控制在15%~25%,压缩比控制在80%左右;另一方面,沟槽深度不够则会造成O型圈受外力较大时脱槽而出;

  ②O型圈的公称尺寸与实际安装尺寸相差太多,使得O型圈在拉伸后截面尺寸缩小的状况下工作,造成压缩量不足而产生泄漏;

  ③设计时安装O型圈的进口导向处必须倒圆角光滑过渡,否则O形圈易划伤也会造成泄漏;

  ④径向密封尽量避免选择180°分模面的O型圈,否则可能会使分模面处于密封带上而造成泄漏;

  ⑤选择O型圈时一定要考虑与介质的相溶性,以免O形圈材质被工作介质浸蚀造成密封失效。

  此外,沟槽和密封面的粗糙度也会影响O型圈的密封效果。

  对故障阀门进行分解,看到O型圈无破损现象。查阅设计图纸及加工过程质量控制发现,阀杆安装处设计有倒角确定未对O型圈造成划伤,且O型圈的分模面为180°分模。要求阀杆沟槽及阀体锥面光洁度为Ra0.8.仪器测量满足设计要求,为排除这一故障,将阀杆沟槽粗糙度加严为Ra0.4.并研磨阀体内锥至Ra0.4.重新装配后进行试验,产品仍未密封,继续升高入口压力至10MPa时,O型圈飞出,问题未解决。随后适当加大O形圈沟槽深度,重新装配进行试验,O型圈吹出问题解决,但产品无法实现密封。通过系列分析表明,此密封结构设计不合理,无法保证合理过盈量的情况下实现密封,因此,对设计结构进行更改。

阀门密封中O型圈防吹出结构设计

  二、改进前密封副结构

  下图为改进之前阀门密封副结构设计,在弹簧力的作用下阀杆与阀体锥面接触,O型圈被压缩,从而实现密封。从图中可以发现,由于阀门通径大、流量大,为保证需要的流通面积,防止阀体锥面与阀杆Z大外圆处节流,同时又要保证O型圈有足够的过盈量,因此,阀杆沟槽设计较浅,造成反向通气时随着压力的增加O型圈被吹出的后果,使阀门丧失工作性能。

阀门密封中O型圈防吹出结构设计

  三、改进后密封副结构

  为解决上述问题,对阀门的密封副结构进行改进设计,仍然使用O型圈与金属锥面密封,但是O型圈沟槽位置进行更改,如下图所示。O型圈沟槽位置不再设置在外圆处,而是设计在阀杆锥面上,通气时大大提升了O型圈在轴向的受力面积,且产品体积和质量均无变动,零部件只需更改阀杆,经济有效。使用新结构后进行试验验证,试验结果符合设计预期,完美地解决了O型圈被吹出的问题。

阀门密封中O型圈防吹出结构设计

  四、结论

  通过结构改进有效地解决了密封副中O型圈被吹出的问题,大大提升了阀门的性能稳定性。此外,虽然O型圈作为Z常用的密封件,它既可以用于动密封,也可以用于静密封,不仅可以单独使用,也可以是组合密封装置中的基本组成部分,但是还需根据具体使用环境灵活运用。

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2022年08月

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