AOX丨電動閥門密封中O形圈防吹出結(jié)構(gòu)設(shè)計

電動閥門中經(jīng)常使用O形橡膠密封圈達(dá)到密封的目的。由于其結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、成本低廉、安裝和拆卸方便，尤其是良好的密封性能，使其在液壓、氣動系統(tǒng)中得以廣泛的應(yīng)用。

某型號大流量DN20 PN10快速接頭在試驗時O形圈被從出口端吹出，密封失效，造成接頭報廢，且該快速接頭為某型號配套，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，還將會成為危及系統(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驗證，Zui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，解決了O形圈被吹出的問題，提高了閥門的使用穩(wěn)定性。

1 原因分析

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

(1)O形圈溝槽尺寸超差，使O形圈安裝后壓縮變形量不足而影響其密封能力，一般動密封過盈量控制在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，溝槽深度不夠則會造成O形圈受外力較大時脫槽而出；

(2)O形圈的公稱尺寸與實際安裝尺寸相差太多，使得O形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；

(3)設(shè)計時安裝O形圈的進(jìn)口導(dǎo)向處必須倒圓角光滑過渡，否則O形圈易劃傷也會造成泄漏；

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

(5)選擇O形圈時一定要考慮與介質(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影響O形圈的密封效果。

對故障閥門進(jìn)行分解，看到O形圈無破損現(xiàn)象。查閱設(shè)計圖紙及加工過程質(zhì)量控制發(fā)現(xiàn)，閥桿安裝處設(shè)計有倒角確定未對O形圈造成劃傷，且O形圈的分模面為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ZhiRa0.4，重新裝配后進(jìn)行試驗，產(chǎn)品仍未密封，繼續(xù)升高入口壓力Zhi10MPa時，O形圈飛出，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，O形圈吹出問題解決，但產(chǎn)品無法實現(xiàn)密封。通過系列分析表明，此密封結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，無法保證合理過盈量的情況下實現(xiàn)密封，因此，對設(shè)計結(jié)構(gòu)進(jìn)行更改。

2 改進(jìn)前密封副結(jié)構(gòu)

上圖為改進(jìn)之前閥門密封副結(jié)構(gòu)設(shè)計，在彈簧力的作用下閥桿與閥體錐面接觸，O形圈被壓縮，從而實現(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Zui大外圓處節(jié)流，同時又要保證O形圈有足夠的過盈量，因此，閥桿溝槽設(shè)計較淺，造成反向通氣時隨著壓力的增加O形圈被吹出的后果，使閥門喪失工作性能。

3 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，仍然使用O形圈與金屬錐面密封，但是O形圈溝槽位置進(jìn)行更改，如上圖所示。O形圈溝槽位置不再設(shè)置在外圓處，而是設(shè)計在閥桿錐面上，通氣時大大提升了O形圈在軸向的受力面積，且產(chǎn)品體積和質(zhì)量均無變動，零、部件只需更改閥桿，經(jīng)濟有Xiao。使用新結(jié)構(gòu)后進(jìn)行試驗驗證，試驗結(jié)果符合設(shè)計預(yù)期，地解決了O形圈被吹出的問題。

4 結(jié)論

通過結(jié)構(gòu)改進(jìn)有Xiao地解決了密封副中O形圈被吹出的問題，大大提升了閥門的性能穩(wěn)定性。此外，雖然O形圈作為Zui常用的密封件，它既可以用于動密封，也可以用于靜密封，不僅可以單獨使用，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)境靈活運用。