閥門密封中O型圈防吹出結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　閥門結(jié)構(gòu)里面也會(huì)經(jīng)常使用到密封圈，閥門使用密封圈主要是達(dá)到密封的作用，而在結(jié)構(gòu)當(dāng)中，它的體積小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、成本低廉、安裝和拆卸方便，而且有非常好的密封性能，才會(huì)在氣動(dòng)、液壓系統(tǒng)中得以廣泛的應(yīng)用。

　　當(dāng)是，有報(bào)道發(fā)現(xiàn)：某型號(hào)大流量DN20 PN10快速接頭在試驗(yàn)時(shí)O型圈被從出口端吹出，密封失效，造成接頭報(bào)廢，且該快速接頭為某型號(hào)配套，一旦安裝到系統(tǒng)上不僅有造成系統(tǒng)無(wú)法正常工作的風(fēng)險(xiǎn)，還將會(huì)成為危及系統(tǒng)安全的嚴(yán)重隱患。為更好地解決此問(wèn)題，對(duì)該快速接頭故障現(xiàn)象進(jìn)行了全面分析及試驗(yàn)驗(yàn)證，Z終對(duì)密封結(jié)構(gòu)在原有的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，解決了O型圈被吹出的問(wèn)題，提高了閥門的使用穩(wěn)定性。

　　一、原因分析

　　O型圈作為使用Z廣泛的密封件，如果材料選擇得當(dāng)，可以滿足各種介質(zhì)和各種運(yùn)動(dòng)條件的要求，但如果使用方法不當(dāng)，會(huì)造成密封失效。故障發(fā)生后，從人、機(jī)、料、法、環(huán)五個(gè)方面查找原因，分析造成密封失效和O型圈被吹出，通常有以下幾種情況：

　　①O型圈溝槽尺寸超差，使O型圈安裝后壓縮變形量不足而影響其密封能力，一般動(dòng)密封過(guò)盈量控制在10%～15%，壓縮比控制在70%左右，靜密封過(guò)盈量控制在15%～25%，壓縮比控制在80%左右;另一方面，溝槽深度不夠則會(huì)造成O型圈受外力較大時(shí)脫槽而出;

　?、贠型圈的公稱尺寸與實(shí)際安裝尺寸相差太多，使得O型圈在拉伸后截面尺寸縮小的狀況下工作，造成壓縮量不足而產(chǎn)生泄漏;

　?、墼O(shè)計(jì)時(shí)安裝O型圈的進(jìn)口導(dǎo)向處必須倒圓角光滑過(guò)渡，否則O形圈易劃傷也會(huì)造成泄漏;

　　④徑向密封盡量避免選擇180°分模面的O型圈，否則可能會(huì)使分模面處于密封帶上而造成泄漏;

　?、葸x擇O型圈時(shí)一定要考慮與介質(zhì)的相溶性，以免O形圈材質(zhì)被工作介質(zhì)浸蝕造成密封失效。

　　此外，溝槽和密封面的粗糙度也會(huì)影響O型圈的密封效果。

　　對(duì)故障閥門進(jìn)行分解，看到O型圈無(wú)破損現(xiàn)象。查閱設(shè)計(jì)圖紙及加工過(guò)程質(zhì)量控制發(fā)現(xiàn)，閥桿安裝處設(shè)計(jì)有倒角確定未對(duì)O型圈造成劃傷，且O型圈的分模面為180°分模。要求閥桿溝槽及閥體錐面光潔度為Ra0.8.儀器測(cè)量滿足設(shè)計(jì)要求，為排除這一故障，將閥桿溝槽粗糙度加嚴(yán)為Ra0.4.并研磨閥體內(nèi)錐至Ra0.4.重新裝配后進(jìn)行試驗(yàn)，產(chǎn)品仍未密封，繼續(xù)升高入口壓力至10MPa時(shí)，O型圈飛出，問(wèn)題未解決。隨后適當(dāng)加大O形圈溝槽深度，重新裝配進(jìn)行試驗(yàn)，O型圈吹出問(wèn)題解決，但產(chǎn)品無(wú)法實(shí)現(xiàn)密封。通過(guò)系列分析表明，此密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，無(wú)法保證合理過(guò)盈量的情況下實(shí)現(xiàn)密封，因此，對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行更改。

　　二、改進(jìn)前密封副結(jié)構(gòu)

　　下圖為改進(jìn)之前閥門密封副結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在彈簧力的作用下閥桿與閥體錐面接觸，O型圈被壓縮，從而實(shí)現(xiàn)密封。從圖中可以發(fā)現(xiàn)，由于閥門通徑大、流量大，為保證需要的流通面積，防止閥體錐面與閥桿Z大外圓處節(jié)流，同時(shí)又要保證O型圈有足夠的過(guò)盈量，因此，閥桿溝槽設(shè)計(jì)較淺，造成反向通氣時(shí)隨著壓力的增加O型圈被吹出的后果，使閥門喪失工作性能。

　　三、改進(jìn)后密封副結(jié)構(gòu)

　　為解決上述問(wèn)題，對(duì)閥門的密封副結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，仍然使用O型圈與金屬錐面密封，但是O型圈溝槽位置進(jìn)行更改，如下圖所示。O型圈溝槽位置不再設(shè)置在外圓處，而是設(shè)計(jì)在閥桿錐面上，通氣時(shí)大大提升了O型圈在軸向的受力面積，且產(chǎn)品體積和質(zhì)量均無(wú)變動(dòng)，零部件只需更改閥桿，經(jīng)濟(jì)有效。使用新結(jié)構(gòu)后進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，試驗(yàn)結(jié)果符合設(shè)計(jì)預(yù)期，地解決了O型圈被吹出的問(wèn)題。

　　四、結(jié)論

　　通過(guò)結(jié)構(gòu)改進(jìn)有效地解決了密封副中O型圈被吹出的問(wèn)題，大大提升了閥門的性能穩(wěn)定性。此外，雖然O型圈作為Z常用的密封件，它既可以用于動(dòng)密封，也可以用于靜密封，不僅可以單獨(dú)使用，也可以是組合密封裝置中的基本組成部分，但是還需根據(jù)具體使用環(huán)境靈活運(yùn)用。

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