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鹤管旋转接头主密封圈的强度密封设计和工艺改进?

2021/2/9 16:36:41 字体:  浏览 197

鹤管旋转接头主密封圈的强度密封设计和工艺改进?

         鹤管旋转接头主密封圈的强度密封设计和工艺改进?鹤管旋转接头主密封圈近几年发展很快,其鹤管主密封圈从早期的多层结构发展到密封效果更好,使用寿命更长的整体结构。
        
鹤管旋转接头主密封圈一般采用多层结构,其单层厚度仅2~3mm,从而具备了一定的弹性,但这种结构也存在缺陷。①多层之间不易实现紧密贴合。②由于鹤管旋转接头主密封圈需要较大的力矩才能实现气泡级密封,而单层厚度较薄,虽然容易实现密封,但层与层之间容易发生翘曲。③虽然采用的是多层结构,但真正起密封作用的只有其中一层。因此,针对一些要求苛刻的工况,采用了整体鹤管主密封圈结构。虽然整体鹤管主密封圈在一定程度上降低了弹性,但提升了鹤管旋转接头主密封圈的使用寿命,在循环动作上千次的情况下仍能保持较好的密封性能。
         从鹤管旋转接头主密封圈的受力分析可以看出,无论是多层密封圈,还是整体密封圈都存在密封圈周边受力不均和变形不均的问题,从而影响密封性。因为密封圈周边相对支承边伸出的长度不同(类似于悬臂长度不相等),即X1≠X2。另外,鹤管杆轴线径向偏心B的影响,在鹤管杆力矩的作用下,密封圈周边的密封力和产生的应力不等,有高压力区和低压力区,导致密封圈周边的变形不一致。这种沿周边不一致的变形,影响了阀门的密封效果。为了使低压力区域产生足够的密封比压,需要更大的力矩才能使鹤管旋转接头主密封圈密封,但是加大力矩会导致高压力区域的比压超过密封面许用比压,导致鹤管的密封性能逐步下降。
         鹤管旋转接头主密封圈设计:针对鹤管主密封圈受力不均影响密封性能的情况,以及整体密封圈弹性不足的缺点,设计了一种新的高弹性等强度整体密封圈,使X1=X2,并相应改变蝶板和压板的外形使其与密封圈边缘的距离基本相等,以及尽量减小鹤管杆轴的径向偏心值B。鹤管主密封圈与阀座接触起密封作用的厚度仍为2~3mm,这样在保证密封圈具有高弹性的同时,在密封圈周边形成均匀一致的应力和变形量,以达到更好的密封效果。
         选材及加工鹤管旋转接头主密封圈一般选用304或304L奥氏体不锈钢,钢材强度较低。当密封圈厚度较薄时(等强度密封圈的密封唇厚度一般为2~3mm),容易产生弹性,但也容易产生塑性变形和翘曲,导致密封性能下降。因此,为了使等强度密封圈获得较好的密封性能,选用17-4PH或17-7PH沉淀硬化钢,其时效后硬度为32~36HRC,屈服强度860MPa,并在阀座密封面上堆焊钴基硬质合金,硬度为38~43HRC,两个密封面之间存在6~10HRC的硬度差,密封圈具有高弹性的同时不容易发生翘曲,这些措施都为获得良好的长期密封性能提供了保证。
         为了保证等强度密封结构的密封性能,设计了保证鹤管主密封面和蝶板密封面(即主密封圈)精度的加工装置,其
鹤管主密封面和鹤管旋转接头主密封圈密封面的加工采用了相同的底部斜板,确保两工件的角度一致。并通过采用相同的工装进行磨削加工,以进一步提高密封面的表面精度。
        
鹤管旋转接头主密封圈的高弹性等强度密封圈改善了密封圈的受力分布,使密封圈周边在鹤管杆力矩的作用下有基本上均匀一致的应力和变形。针对在加工过程中的不连续切削和无法研磨问题,提出了在制造过程中工艺加宽鹤管旋转接头密封面和密封圈的方法,以使密封面在加工过程中处于连续切削状态,改善切削加工条件,改善刀具和工件的受力情况,获得更好的表面尺寸精度,并可以实现鹤管旋转接头主密封面和密封面的研磨。通过这些措施获得鹤管旋转接头主密封圈优异的密封性能和长期的使用寿命。

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