AOX丨電動閥門密封中O形圈防吹出結構設計

電動閥門中經常使用O形橡膠密封圈達到密封的目的。由于其結構簡單、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、氣動系統中得以廣泛的應用。

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，一旦安裝到系統上不僅有造成系統無法正常工作的風險，還將會成為危及系統安全的嚴重隱患。為更好地解決此問題，對該快速接頭故障現象進行了全面分析及試驗驗證，Zui終對密封結構在原有的結構基礎上進行改進設計，解決了O形圈被吹出的問題，提高了閥門的使用穩定性。

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，可以滿足各種介質和各種運動條件的要求，但如果使用方法不當，會造成密封失效。故障發生后，從人、機、料、法、環五個方面查找原因，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生泄漏；

(3)設計時安裝O形圈的進口導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的相溶性，以免O形圈材質被工作介質浸蝕造成密封失效。

此外，溝槽和密封面的粗糙度也會影響O形圈的密封效果。

對故障閥門進行分解，看到O形圈無破損現象。查閱設計圖紙及加工過程質量控制發現，閥桿安裝處設計有倒角確定未對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，儀器測量滿足設計要求，為排除這一故障，將閥桿溝槽粗糙度加嚴為Ra0.4，并研磨閥體內錐ZhiRa0.4，重新裝配后進行試驗，產品仍未密封，繼續升高入口壓力Zhi10MPa時，O形圈飛出，問題未解決。隨后適當加大O形圈溝槽深度，重新裝配進行試驗，O形圈吹出問題解決，但產品無法實現密封。通過系列分析表明，此密封結構設計不合理，無法保證合理過盈量的情況下實現密封，因此，對設計結構進行更改。

2 改進前密封副結構

上圖為改進之前閥門密封副結構設計，在彈簧力的作用下閥桿與閥體錐面接觸，O形圈被壓縮，從而實現密封。從圖中可以發現，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大外圓處節流，同時又要保證O形圈有足夠的過盈量，因此，閥桿溝槽設計較淺，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 改進后密封副結構

為解決上述問題，對閥門的密封副結構進行改進設計，仍然使用O形圈與金屬錐面密封，但是O形圈溝槽位置進行更改，如上圖所示。O形圈溝槽位置不再設置在外圓處，而是設計在閥桿錐面上，通氣時大大提升了O形圈在軸向的受力面積，且產品體積和質量均無變動，零、部件只需更改閥桿，經濟有Xiao。使用新結構后進行試驗驗證，試驗結果符合設計預期，地解決了O形圈被吹出的問題。

4 結論

通過結構改進有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，但是還需根據具體使用環境靈活運用。