O形密封圈及密封圈槽的选配及应用
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O型密封圈沟槽尺寸数据及技术数据O型密封圈是一种常用的密封元件,广泛应用于各种机械设备和工业领域。
为了确保O型密封圈的正常工作和密封效果,需要准确了解其沟槽尺寸数据及相关技术数据。
本文将详细介绍O型密封圈沟槽尺寸数据及技术数据的相关内容。
一、O型密封圈沟槽尺寸数据1. O型密封圈沟槽尺寸的定义O型密封圈沟槽尺寸是指密封圈安装时需要的沟槽尺寸,包括沟槽宽度、沟槽深度等。
正确的沟槽尺寸能够确保密封圈的稳定安装和良好的密封效果。
2. O型密封圈沟槽尺寸的测量方法(1)沟槽宽度的测量:使用千分尺或游标卡尺等工具,在沟槽的两个平行面上测量沟槽的宽度,取平均值作为沟槽宽度的测量结果。
(2)沟槽深度的测量:使用深度尺等工具,在沟槽底部与沟槽上表面之间测量沟槽的深度,可以多次测量取平均值。
3. O型密封圈沟槽尺寸的标准值根据国际标准化组织(ISO)的标准,O型密封圈沟槽尺寸的标准值如下:(1)沟槽宽度:根据密封圈的截面形状和尺寸,沟槽宽度一般为密封圈截面直径的80%至90%。
(2)沟槽深度:沟槽深度一般为密封圈截面直径的50%至70%。
以上数值仅为参考值,实际应根据具体情况进行调整。
二、O型密封圈技术数据1. O型密封圈的材料选择O型密封圈的材料选择应根据工作环境的要求,包括温度、压力、介质等因素。
常用的材料有丁晴橡胶(NBR)、氟橡胶(FKM)、硅橡胶(VMQ)等。
不同材料具有不同的耐油性、耐热性、耐腐蚀性等特点。
2. O型密封圈的耐压能力O型密封圈的耐压能力是指其能够承受的最大压力。
耐压能力通常由材料的硬度、密封圈的截面形状和尺寸等因素决定。
3. O型密封圈的耐温范围O型密封圈的耐温范围是指其能够承受的最高温度和最低温度。
不同材料的O型密封圈具有不同的耐温范围,需要根据具体工作环境的温度要求进行选择。
4. O型密封圈的密封性能O型密封圈的密封性能是指其在工作条件下能够实现的密封效果。
密封性能的好坏与沟槽尺寸的匹配、材料的选择、安装质量等因素密切相关。
O型密封圈沟槽尺寸数据及技术数据一、O型密封圈沟槽尺寸数据O型密封圈是一种常用的密封元件,广泛应用于各个行业的密封装置中。
为了确保密封圈的正常工作,需要合理设计沟槽尺寸。
以下是O型密封圈沟槽尺寸的标准数据:1. 沟槽宽度(C):沟槽宽度是指密封圈沟槽的宽度,通常根据密封圈的尺寸和材料来确定。
普通情况下,沟槽宽度应略大于密封圈的直径,以确保密封圈能够彻底填充沟槽。
2. 沟槽深度(H):沟槽深度是指密封圈沟槽的深度,也是根据密封圈的尺寸和材料来确定的。
沟槽深度应略大于密封圈的截面直径,以确保密封圈在压缩后能够彻底填充沟槽。
3. 沟槽半径(R):沟槽半径是指密封圈沟槽底部的半径。
沟槽半径的大小会影响密封圈的压缩和密封性能。
普通情况下,沟槽半径应为密封圈截面直径的1/4至1/2。
4. 沟槽宽度公差(±Tc):沟槽宽度公差是指沟槽宽度允许的最大和最小偏差。
公差的大小取决于密封圈的尺寸和材料。
5. 沟槽深度公差(±Th):沟槽深度公差是指沟槽深度允许的最大和最小偏差。
公差的大小取决于密封圈的尺寸和材料。
以上是O型密封圈沟槽尺寸的普通标准数据,具体的尺寸和公差应根据实际情况进行设计和确定。
二、O型密封圈技术数据除了沟槽尺寸数据外,O型密封圈的技术数据也是非常重要的。
以下是一些常见的O型密封圈技术数据:1. 材料选择:O型密封圈的材料选择要根据密封介质、工作温度和工作压力等因素进行综合考虑。
常见的材料有NBR、EPDM、FKM等。
不同材料具有不同的耐油性、耐热性和耐化学性能。
2. 密封性能:O型密封圈的密封性能是指其在不同工况下的密封效果。
常见的密封性能指标有压缩变形率、回弹率、耐压性能等。
这些指标可以通过实验测试来确定。
3. 耐磨性:O型密封圈在使用过程中会受到磨擦和磨损的影响,因此耐磨性是一个重要的技术数据。
耐磨性可以通过实验测试来评估。
4. 耐老化性:O型密封圈在长期使用过程中会受到环境因素的影响,如氧气、紫外线等。
生产培训教案主讲人:李飞含技术职称:助理工程师所在生产岗位:汽机调速三级点检员培训题目:O型密封圈密封件的选型与使用培训目的:熟悉掌握O型密封圈的材料特性、压缩量选择、安装技术规范。
内容摘要:1、橡胶密封件原料特性2、O型圈标准3、O形密封圈选择应考虑的因素4、影响密封性能的其它因素5、O形圈安装设计一、橡胶密封件原料特性E=EXCELLENT(优良); G=GOOD(良好); F=FAIR(一般); P=POOR(不良)一、概述特点O形密封圈由于它制造费用低及使用方便,因而被广泛应用在各种动、静密封场合。
标准大部分国家对O形密封圈都制定系列产品标准,其中美国标准(AS 568)、日本标准(JISB2401)国际标准(ISO 3601/1)较为通用。
O型圈标准一览表密封机理O形密封圈是一种自动双向作用密封元件。
安装时其径向和轴向方面的预压缩赋与O形密封圈自身的初始密封能力。
它随系统压力的提高而增大。
(A)无压缩状态(B)无压力作用下的压缩状态(C)压力作用二、O形密封圈选择应考虑的因素1.工作介质和工作条件在具体选取O形圈材料时,首先要考虑与工作介质的相容性。
还须终合考虑其密封处的压力、温度、连续工作时间、运行周期等工作条件。
若用在旋转场合,须考虑由于磨擦热引起的温升。
不同的密封件材料,其物理性能和化学性能都不一样,见《橡胶密封件原料特性表》。
2.密封形式按负载类型可分为静密封和动密封;按密封用途可分为孔用密封、轴用密封和旋转轴密封;按其安装形式又可分为径向安装和轴向安装。
径向安装时,对于轴用密封,应使O形圈内径和被密封直径d2间的偏差尽可能地小;对于孔用密封,应使其内径等于或略小于沟槽的直径d1。
轴向安装时,要考虑压力方向.内部压力时,O形圈外径应比沟槽外径d3约大1~2%;外部压力时,应使O形圈内径比沟槽内径d4约小1~3%。
三、影响密封性能的其它因素1、O形圈的硬度O形圈材料硬度是评定密封性能最重要的指标。
生产培训教案主讲人:李飞含技术职称:助理工程师所在生产岗位:汽机调速三级点检员培训题目:O型密封圈密封件的选型与使用培训目的:熟悉掌握O型密封圈的材料特性、压缩量选择、安装技术规范。
内容摘要:1、橡胶密封件原料特性2、O型圈标准3、O形密封圈选择应考虑的因素4、影响密封性能的其它因素5、O形圈安装设计一、橡胶密封件原料特性E=EXCELLENT(优良); G=GOOD(良好); F=FAIR(一般); P=POOR(不良)一、概述特点O形密封圈由于它制造费用低及使用方便,因而被广泛应用在各种动、静密封场合。
标准大部分国家对O形密封圈都制定系列产品标准,其中美国标准(AS 568)、日本标准(JISB2401)国际标准(ISO 3601/1)较为通用。
O型圈标准一览表密封机理O形密封圈是一种自动双向作用密封元件。
安装时其径向和轴向方面的预压缩赋与O形密封圈自身的初始密封能力。
它随系统压力的提高而增大。
(A)无压缩状态(B)无压力作用下的压缩状态(C)压力作用二、O形密封圈选择应考虑的因素1.工作介质和工作条件在具体选取O形圈材料时,首先要考虑与工作介质的相容性。
还须终合考虑其密封处的压力、温度、连续工作时间、运行周期等工作条件。
若用在旋转场合,须考虑由于磨擦热引起的温升。
不同的密封件材料,其物理性能和化学性能都不一样,见《橡胶密封件原料特性表》。
2.密封形式按负载类型可分为静密封和动密封;按密封用途可分为孔用密封、轴用密封和旋转轴密封;按其安装形式又可分为径向安装和轴向安装。
径向安装时,对于轴用密封,应使O形圈内径和被密封直径d2间的偏差尽可能地小;对于孔用密封,应使其内径等于或略小于沟槽的直径d1。
轴向安装时,要考虑压力方向.内部压力时,O形圈外径应比沟槽外径d3约大1~2%;外部压力时,应使O形圈内径比沟槽内径d4约小1~3%。
三、影响密封性能的其它因素1、O形圈的硬度O形圈材料硬度是评定密封性能最重要的指标。
O型密封圈沟槽尺寸数据及技术数据O型密封圈是一种常用的密封元件,广泛应用于各种机械设备和工业领域。
为了确保O型密封圈的密封效果和使用寿命,需要了解其沟槽尺寸数据以及相关的技术数据。
本文将详细介绍O型密封圈沟槽尺寸数据及技术数据,以便读者更好地了解和应用。
一、O型密封圈沟槽尺寸数据1. O型密封圈沟槽尺寸的基本要求O型密封圈的沟槽尺寸应符合以下基本要求:- 沟槽底部的直径应与密封圈的内径相等,确保密封圈能够完全嵌入沟槽中。
- 沟槽的宽度应稍大于密封圈的截面直径,以确保密封圈能够紧密贴合沟槽壁,并保持良好的密封效果。
- 沟槽的深度应适当,以确保密封圈在压缩后能够具有合适的预紧力。
2. O型密封圈沟槽尺寸的设计原则O型密封圈沟槽尺寸的设计应考虑以下原则:- 沟槽的形状应为圆形或矩形,以便密封圈能够均匀受力,避免产生局部应力集中。
- 沟槽的角度应适当,一般为30°-45°,以便密封圈能够顺利安装和拆卸。
- 沟槽的表面粗糙度应符合相关标准要求,以确保密封圈与沟槽壁之间的密封性能。
3. O型密封圈沟槽尺寸的常用规格根据不同的应用需求,O型密封圈沟槽尺寸有多种规格可供选择。
以下是常用的几种规格:- O型密封圈沟槽尺寸为1.78mm x 2.62mm,适用于小型设备和仪器的密封。
- O型密封圈沟槽尺寸为3.53mm x 5.33mm,适用于一般机械设备的密封。
- O型密封圈沟槽尺寸为5.33mm x 7.00mm,适用于大型设备和工业领域的密封。
二、O型密封圈的技术数据1. O型密封圈的材料选择O型密封圈的材料选择应根据具体的工作环境和使用要求来确定。
常见的材料包括橡胶、硅胶、丁腈橡胶等。
不同材料具有不同的耐温、耐化学品和耐磨性能,需要根据实际情况进行选择。
2. O型密封圈的耐温范围不同材料的O型密封圈具有不同的耐温范围。
一般来说,橡胶密封圈的耐温范围为-40℃至+120℃,硅胶密封圈的耐温范围为-60℃至+230℃,丁腈橡胶密封圈的耐温范围为-30℃至+100℃。
O形密封圈和密封圈槽尺寸选型设计计算参考O形密封圈和密封圈槽尺寸的合理匹配是延长密封圈无泄漏密封寿命的必要保证。
据此提出一种选配两者尺寸的理论计算方法,并以Y341—148注水封隔器所选密封圈的计算为例说明,根据不同的密封圈可以计算出相应的密封圈槽尺寸。
为保证密封圈长期有效地工作,还必须合理选择其压缩率、拉伸量和孔、轴配合精度等相关参数。
选取压缩率时,应考虑有足够的密封面接触压力、尽量小的摩擦力和避免密封圈的永久性变形。
顾及到一般试制车间的加工水平和井下工具主要是静密封的状况,建议密封面的轴、孔配合应优先选用H8/e8。
Selection of O-ring and calculation of O-ring groove sizeChen Aiping,Zhou Zhongya(Research Institute of Oil Production Technology,Jianghan Petroleum Administration,Qianjiand City,Hubei Province)Rational matching of O-rings and O-ringgrooves is of great importance to p[rolonging the service life of O-rings.A method for selecting O-ring was presented.The sizes of the O-ring gtoove can be calculated according to various O-rings.To ensure long-term and effective work of the ring,the compressibility,tensile dimension and bore-shaft matching accuracy should be properly selected. Subject Concept Terms:O-ring O-ring groove matching service life用O形密封圈(以下简称密封圈)密封是最常用的一种密封方式,然而至关重要的是如何正确地选择密封圈和设计密封圈槽尺寸。
o型密封圈标准及沟槽设计规范O型密封圈是一种常用的密封元件,广泛应用于各种机械设备和工程项目中。
它具有良好的密封性能,能够有效防止液体或气体的泄漏,保证设备的正常运行。
在使用O型密封圈时,标准及沟槽设计规范是非常重要的,它直接影响着密封圈的使用效果和寿命。
因此,本文将对O型密封圈的标准及沟槽设计规范进行详细介绍,希望能够对相关领域的工程技术人员和设计师有所帮助。
首先,我们来看一下O型密封圈的标准。
O型密封圈的标准主要包括尺寸标准和材料标准两个方面。
在选择O型密封圈时,首先要根据密封件的使用环境和工作条件来确定尺寸标准,包括内径、外径和厚度等参数。
同时,还要根据介质的性质和工作温度来选择合适的材料标准,常见的材料有丁晴橡胶、氟橡胶、硅橡胶等。
在使用O型密封圈时,一定要严格按照相关标准进行选择和安装,确保密封效果和安全可靠性。
其次,沟槽设计规范也是影响O型密封圈使用效果的重要因素。
沟槽设计的合理与否直接关系到密封圈的密封性能和使用寿命。
一般来说,沟槽的设计应符合一定的原则,如圆周速度不宜过高、沟槽宽度和深度要符合标准要求、沟槽的表面粗糙度要符合要求等。
此外,还需要考虑密封圈的压缩变形和工作温度对沟槽的影响,确保沟槽设计能够满足密封圈的工作要求。
在实际工程设计中,还需要根据具体的使用情况和要求来确定O型密封圈的标准及沟槽设计规范。
在选择标准时,要充分考虑设备的工作环境、介质的性质和工作条件,确保选择的标准能够满足设备的使用要求。
在设计沟槽时,要根据密封圈的尺寸和材料特性来确定合适的沟槽尺寸和形状,确保密封圈能够正常工作并具有较长的使用寿命。
总之,O型密封圈的标准及沟槽设计规范对于设备的密封性能和安全可靠性具有重要影响。
在实际工程设计中,工程技术人员和设计师应该充分了解相关标准和规范要求,合理选择和设计O型密封圈,确保设备的正常运行和安全使用。
希望本文所介绍的内容能够对相关领域的工程技术人员和设计师有所帮助,谢谢阅读!。
O形密封圈和密封圈槽的选配及应用2010年04月19日 17:00关键词:O形密封圈,密封圈,泄漏内容提示:O形密封圈和密封圈槽尺寸的合理匹配是延长密封圈无泄漏密封寿命的必要保证。
据此提出一种选配两者尺寸的理论计算方法作者:陈爱平周忠亚【关键词】密封圈,密封圈槽,选配,使用寿命【摘要】O形密封圈和密封圈槽尺寸的合理匹配是延长密封圈无泄漏密封寿命的必要保证。
据此提出一种选配两者尺寸的理论计算方法,并以Y341—148注水封隔器所选密封圈的计算为例说明,根据不同的密封圈可以计算出相应的密封圈槽尺寸。
为保证密封圈长期有效地工作,还必须合理选择其压缩率、拉伸量和孔、轴配合精度等相关参数。
选取压缩率时,应考虑有足够的密封面接触压力、尽量小的摩擦力和避免密封圈的永久性变形。
顾及到一般试制车间的加工水平和井下工具主要是静密封的状况,建议密封面的轴、孔配合应优先选用H8/e8。
用O形密封圈(以下简称密封圈)密封是最常用的一种密封方式,然而至关重要的是如何正确地选择密封圈和设计密封圈槽尺寸。
常规的方法是将密封圈套在宝塔上用游标卡尺测量外径,再确定其相应尺寸。
这种方法的弊端是:(1)密封圈是弹性体,外径测量不准确;(2)在设计新工具时,往往没有现成的密封圈,难以确定尺寸,其过盈量往往掌握不准。
过盈量太大时密封圈易被剪切损坏,太小时又容易失封。
针对这种状况,笔者提出一种选配密封圈的理论计算方法(指外密封圈),以供参考、讨论。
密封圈的密封机理[1]密封圈密封属于挤压弹性体密封,是靠密封环预先被挤压由弹性变形产生预紧力,同时工作介质压力也挤压密封环,使之产生自紧力。
也就是说,挤压弹性体密封属于自紧式密封。
密封圈在介质压力p1作用下,其受力状况如图1所示,产生的接触压力为p c=p co+Δp c(1)式中p c——介质压力下的总接触压力,MPa;p co——密封圈初始压力,称之为预接触压力,MPa;Δp c——介质压力经密封圈传递给接触面的接触压力,称为介质作用接触压力,Δp c=κp1,MPa,其中κ为侧压系数,κ=υ/(1-υ),对于橡胶密封件κ≈0.9~0.985;υ为密封圈材料的泊松比,对于橡胶密封件,υ=0.48~0.496。
O型圈安装及密封圈的作用和材质选择O型圈是一种广泛应用的密封圈,通常用于机械设备、仪器仪表以及管道系统中,其作用是防止液体、气体等介质通过接头处的缝隙泄漏,确保系统的密封性能。
O型圈的安装包括以下几个步骤:1.清洁接合面:在安装O型圈之前,需要先清洁接合面,确保无油污、异物或灰尘等杂质,保证接合面的光洁度和平整度。
2. 涂抹润滑剂:使用润滑剂,例如硅脂或Vaseline等,在O型圈和接合面之间涂抹一层薄薄的润滑剂。
这样可以减小O型圈的摩擦力和磨损,延长其使用寿命。
3.安装O型圈:将O型圈放置在接合面上,确保其完全贴合。
可以使用手动方法轻轻压紧,或使用专用工具帮助安装。
4.检查安装质量:安装完成后,需要仔细检查O型圈的安装质量。
确保O型圈没有扭曲、拉伸或破损,同时也要确定其正确位置安装。
O型圈的作用主要有以下几个方面:1.密封:O型圈的最主要作用是实现密封。
其橡胶材料具有良好的弹性和弹性恢复能力,可以在外压力的作用下,填充接头处的缝隙,防止液体或气体的泄漏。
2.缓冲:O型圈在机械设备运转时,可以起到一定的缓冲和减震作用。
当设备承受冲击或振动时,O型圈能够吸收和减少冲击或振动的影响,保护设备的正常运行。
3.保护:O型圈可以起到保护密封部位的作用。
它可以防止灰尘、异物等杂质进入密封部位,从而减少对密封性能的影响,延长密封件的使用寿命。
针对O型圈的材质选择,一般有以下几种常见的材料:1.橡胶类材料:常见的橡胶类O型圈材料有丁腈橡胶(NBR)、氟橡胶(FKM)、硅橡胶(VMQ)等。
不同的橡胶材料具有不同的耐油性、耐温性和耐化学品性能,可以根据实际工作环境选择适合的材料。
2.聚氨酯:聚氨酯O型圈材料具有较高的抗磨损性能和耐油性能,适合于一些液压设备和高速旋转设备。
3.聚四氟乙烯(PTFE):PTFE材料具有优异的耐腐蚀性能和低摩擦系数,适用于一些特殊环境下的密封要求,例如高温、腐蚀或高真空等条件。
4.金属类:金属类O型圈主要由不锈钢、铜、铝等金属材料制成,具有较高的耐冲击性和耐高压性能,适用于一些高温、高压条件下的密封要求。
O型密封圈——详细选型过程及步骤一、密封圈常用材料二、密封圈常用密封形式密封圈分为活塞密封,活塞杆密封,端面密封,旋转密封。
三、O型密封圈的选型规则1.O型密封圈的尺寸图2.径向安装O型圈选型(静态和动态运动)•活塞杆密封选择适当规格的O形圈时,应该保证其外径(d1+2*d2)至少等于或者大于沟槽外径d6;当选择的O形圈直径d1大于250 mm 时, O形圈外径将不能超过沟槽外径的3%;当选择的O形圈直径d1小于250mm时,O形圈外径将不能超过沟槽外径的5%。
•活塞密封选择适当规格的O形圈时,应该保证其内径d1至少等于或者小于沟槽内径d3;O形圈被用作活塞密封,主O形圈内径d1,在动态工况下应该会被拉伸2%至5%的幅度,并且在静态工况下拉伸率在2%和8%之间。
3.轴向安装O型圈选型(静态)O形圈用作静态轴向密封,那么当选择O 形圈大小时,就应该考虑压力的方向。
如果O形圈受压,设计沟槽时就应该考虑施加压力的情况,O形圈接触的沟槽壁总是会远离受压的一侧。
如果存在外部压力,选择O形圈时,其内径d1就要比内沟槽直径d8小大约1%至3%。
如果存在内部压力,选择O形圈时,其外径(d1+2*d2)就要和外沟槽直径d7相等或者大约1%至2%。
4.轴向梯形沟槽安装O型圈选型(静态)梯形沟槽仅用于特殊情况下,例如在顶部安装的场合下,为了能够固定住O形圈。
其安装尺寸归纳在表17中。
梯形沟槽仅推荐用于横截面直径为3.53 mm的O形圈,O形圈内径等于平均沟槽直径减去O形圈横截面直径。
5.旋转密封O型圈选型在某些短运行周期的应用中,O形圈能够被用作密封轴上的旋转密封件。
同时,应该注意以下几点:•O形圈的安装必须符合旋转密封件的工作原理。
•旋转密封工作原理是基于拉伸的弹性密封圈受热会发生收缩(焦尔效应)。
根据常规的设计标准,O形圈内径d1将略小于轴径,由于摩擦而产生的热量将使密封圈产生更大的收缩,这样会使旋转轴上的压力增大而无法形成润滑油膜,导致摩擦力更大,结果就是磨损增加,密封圈提前失效。
O形密封圈和密封圈槽的选配及应用陈爱平周忠亚摘要O形密封圈和密封圈槽尺寸的合理匹配是延长密封圈无泄漏密封寿命的必要保证。
据此提出一种选配两者尺寸的理论计算方法,并以Y341—148注水封隔器所选密封圈的计算为例说明,根据不同的密封圈可以计算出相应的密封圈槽尺寸。
为保证密封圈长期有效地工作,还必须合理选择其压缩率、拉伸量和孔、轴配合精度等相关参数。
选取压缩率时,应考虑有足够的密封面接触压力、尽量小的摩擦力和避免密封圈的永久性变形。
顾及到一般试制车间的加工水平和井下工具主要是静密封的状况,建议密封面的轴、孔配合应优先选用H8/e8。
主题词密封圈密封圈槽选配使用寿命Selection of O-ring and calculation of O-ring groove sizeChen Aiping,Zhou Zhongya(Research Institute of Oil Production Technology,Jianghan PetroleumAdministration,Qianjiand City,Hubei Province)Rational matching of O-rings and O-ringgrooves is of great importance to p[rolonging the service life of O-rings.A method for selecting O-ring was presented.The sizes of the O-ring gtoove can be calculated according to various O-rings.To ensure long-term and effective work of the ring,thecompressibility,tensile dimension and bore-shaft matching accuracy should be properly selected.Subject Concept Terms:O-ringO-ring groove matching service life用O形密封圈(以下简称密封圈)密封是最常用的一种密封方式,然而至关重要的是如何正确地选择密封圈和设计密封圈槽尺寸。
常规的方法是将密封圈套在宝塔上用游标卡尺测量外径,再确定其相应尺寸。
这种方法的弊端是:(1)密封圈是弹性体,外径测量不准确;(2)在设计新工具时,往往没有现成的密封圈,难以确定尺寸,其过盈量往往掌握不准。
过盈量太大时密封圈易被剪切损坏,太小时又容易失封。
针对这种状况,笔者提出一种选配密封圈的理论计算方法(指外密封圈),以供参考、讨论。
密封圈的密封机理[1]密封圈密封属于挤压弹性体密封,是靠密封环预先被挤压由弹性变形产生预紧力,同时工作介质压力也挤压密封环,使之产生自紧力。
也就是说,挤压弹性体密封属于自紧式密封。
密封圈在介质压力p1作用下,其受力状况如图1所示,产生的接触压力为pc=pco+Δpc(1)式中pc——介质压力下的总接触压力,MPa;pco——密封圈初始压力,称之为预接触压力,MPa;Δpc——介质压力经密封圈传递给接触面的接触压力,称为介质作用接触压力,Δpc=κp1,MPa,其中κ为侧压系数,κ=υ/(1-υ),对于橡胶密封件κ≈0.9~0.985;υ为密封圈材料的泊松比,对于橡胶密封件,υ=0.48~0.496。
图1 密封圈接触压力分布要保持密封,必须保证pc>p1,而Δpc永远小于p1,故应保持足够的预接触压力pco,即密封圈要有足够的预压缩率,才能保证密封。
但如果预压缩率太大,又会影响密封圈的工作寿命,因此密封圈和密封圈槽尺寸的合理匹配是延长密封圈无泄漏密封寿命的必要保证。
密封圈及密封圈槽的选配方法内密封圈的选配比较简单,不再赘述,这里只介绍一种外密封圈的选配方法。
假定孔、轴直径分别为D、d,所选密封圈为D0×d0,问题是如何确定密封圈槽的底径D1,如图2所示。
图2 密封圈及密封圈槽尺寸密封圈被套在密封圈槽上之后,一般都有一定的拉伸量,其断面直径d0变小了,假定变为d1,根据体积不变原理,则密封圈安装前后的体积相等,即(2)式中D0——密封圈外径,mm;d0——密封圈断面直径,mm;D——孔直径,mm;δ——密封圈过盈量,mm;d1——拉伸后的密封圈断面直径,mm。
式(2)中,δ值可根据D值从表1中选取,D0、d0为已知值,则可计算出d1。
为了简化计算,用D+δ-d0代替D+δ-d1计算,则式(2)可简化为(3)简化后计算出的d1值有一定的误差,将d1再回归到式(3)中计算,求出d2,即(4)式中d2——拉伸后的密封圈断面直径,mm。
如此类推,可计算出d3、d4……,一般来说,d2值就已达到要求,则密封圈槽底径D1为D1=D+δ-2d2(5)现举例说明以上计算,如Y341—148注水封隔器活塞孔、轴尺寸为136H9/d9(孔为136 +0.10mm),所选密封圈为135mm×5mm,过盈量δ选为1.3mm,则变形后的密封圈断面直径为取d2=4.96mm,则D1=D+δ-2d2=127.38mm结合孔径配上公差后,则槽底径D1为。
假定没有135mm×5mm的密封圈,只有132mm×5mm的密封圈,则密封圈槽底径可用同样方法算得,即配上公差后D1为。
由以上计算可知,根据不同的密封圈,可以计算出不同的密封圈槽尺寸,可见这种方法比较简单、灵活。
但是为保证密封长期有效地工作,还必须合理选择其压缩率、拉伸量和孔轴配合精度等相关参数。
相关参数的确定与应用1.压缩率ε或过盈量δ密封圈是典型的挤压型密封。
如图3所示,其压缩率ε通常由下式表示式中h0——密封圈槽底至被密封面的距离,mm。
图3 密封圈压缩率对于圆柱面静密封和往复动密封,ε=10%~15%;对于平面静密封,ε=15%~30%;旋转动密封ε=3%~8%;低摩擦密封ε=5%~8%。
选取密封圈压缩率时主要应考虑的因素,一是要有足够的密封面接触压力;二是摩擦力应尽量小;三是应尽量避免永久性变形。
与压缩率ε相对应的是过盈量δ,过盈量δ表示密封圈的预压缩情况,其推荐值见表1。
表1基本尺寸与过盈量关系推荐值 mm孔直径D尺寸范围过盈量δ动密封静密封<30 0.25~0.33 0.3~0.430~50 0.35~0.50 0.4~0.650~80 0.50~0.70 0.6~0.880~120 0.70~1.00 0.8~1.2>120 1.00~1.40 1.2~1.6注:井下工具用密封圈多为静密封,δ值应从静密封栏中选取。
2.拉伸量密封圈装入密封圈槽后,一般都会有一定的拉伸量。
但据所查阅的资料可知,尚未对拉伸量有明确的定义。
根据笔者的理解,拉伸量应是拉伸后的密封圈中径与自然状态时的中径之比,即a=(D1+d2)/(D0-d0)(6)式中a——密封圈的拉伸量,mm。
a的通常推荐值为1.01~1.05。
笔者一般取值为1.05,特殊情况下,甚至取为1.1。
为了保证密封圈装入密封圈槽后不至太松,a值取得稍大。
3.密封圈槽的宽度与形状一般推荐的密封圈槽尺寸见表2,其形状如图4所示。
槽宽大致为密封圈断面直径的1.3倍,而平时设计中往往是密封圈槽宽度与密封圈断面直径相等,或者不论密封圈断面直径多大,密封圈比槽宽0.5mm。
采用这种尺寸设计的弊端是:(1)用起子或铁钎撬密封圈时,容易损坏密封圈槽,尤其是内密封圈槽,这将降低其耐压差能力;(2)孔、轴相套时,由于密封圈有预过盈量,槽太窄易剪切密封圈。
因此,今后在设计密封圈槽宽时应规范尺寸。
在加工r为0.1~0.2和R为0.2~0.5的圆弧时,要特别注意r处,如果太尖,在承受高压时易损坏密封圈,需用砂布将其稍稍打钝。
表2 密封圈槽的尺寸[1]mm密封圈断面直径d0 槽宽B R r1.92.5 0.2 0.12.43.2 0.2 0.13.14.0 0.3 0.13.54.5 0.3 0.14.6 6.1 0.4 0.25.7 7.5 0.4 0.28.6 11.0 0.5 0.2图4 密封圈槽的标准形状4.轴孔配合公差在承受大于16MPa以上压差时,孔、轴配合一般推荐为H8/f8或H8/f7,在承受高压情况下,还要安装密封挡环[1]。
而井下工具工作压力一般超过16MPa,所用孔、轴配合常常采用H9/d9、H10/d10、H10/c10,甚至H11/c11,一方面精度等级较低,另一方面轴、孔间隙太大。
这就要求密封圈的过盈量也要大。
如Y241—150酸化压裂封隔器的轴、孔配合采用H8/e8,Y341—148堵水封隔器采用H9/d9,轴、孔基本尺寸相同的酸化压裂封隔器密封圈的过盈量比堵水封隔器的小,密封效果就好。
相同精度等级轴、孔的配合间隙不同,其受力状况是有区别的,如H10/c10的轴、孔间隙比H10/d10大,密封圈在相同压力p1作用下,其受剪切力的面积大,则总作用力就大,密封圈损坏的可能性加大,但如果轴、孔间隙过小,则轴、孔的同轴度要求更高,加工难度增大。
如果片面追求高精度,势必增加加工难度和成本。
考虑到试制车间的加工水平及井下工具的实际工作状况(主要是静密封),笔者建议密封圈密封面的轴、孔配合应优先选用H8/e8,在使用要求不高的情况下,也可选用H9/e9。
5.橡胶硬度在工作压力8~16MPa范围内,橡胶推荐硬度为70~80HS;16~32MPa范围内,推荐硬度为80~90HS。
应加强密封圈进货质量检验。
建议(1)密封圈槽的尺寸和形状应规范设计,不可随心所欲。
(2)为保证密封圈长期有效地工作,必须合理选择压缩率(或过盈量)、拉伸量和孔轴配合精度等。
(3)密封圈及密封圈槽的选配可由计算求得。
陈爱平,助理工程师,生于1966年,1987年毕业于重庆石油学校矿机专业,现从事井下工雎具研究工作.地址:(433123)湖北省潜江市.电话:(0728)6575950(办)或6576895(宅)陈爱平(江汉石油管理局采油工艺研究院)周忠亚(江汉石油管理局采油工艺研究院)参考文献[1]顾永泉.流体动密封.东营:石油大学出版社,1990:327~347。