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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。為更好地解決此問題,對該快速接頭故障現(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:
?、貽型圈溝槽尺寸超差,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)密封過盈量控制在10%~15%,壓縮比控制在70%左右,靜密封過盈量控制在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渡,否則O形圈易劃傷也會(huì)造成泄漏;
?、軓较蛎芊獗M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。
對故障閥門進(jìn)行分解,看到O型圈無破損現(xiàn)象。查閱設(shè)計(jì)圖紙及加工過程質(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型圈吹出問題解決,但產(chǎn)品無法實(shí)現(xiàn)密封。通過系列分析表明,此密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理,無法保證合理過盈量的情況下實(shí)現(xiàn)密封,因此,對設(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)
為解決上述問題,對閥門的密封副結(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型圈被吹出的問題。
四、結(jié)論
通過結(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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