橡膠O形密封圈在球閥中的應(yīng)用

　　球閥作為閥門(mén)壓力管道、壓力溶器、鍋爐等設(shè)備中主要部件之一，用于控制介質(zhì)流通或切斷，它廣泛應(yīng)于天然液化氣、電力、輕工、建筑、冶金等各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域。橡膠O形密封圈(以下簡(jiǎn)稱(chēng)O形圈)作為一種低廉成本，適用于裝在各類(lèi)閥門(mén)中，在規(guī)定的溫度、壓力、以及不同的液體和氣體介質(zhì)中，于靜止或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下起密封保護(hù)作用。而當(dāng)球閥處于關(guān)閉位置時(shí)，應(yīng)達(dá)到規(guī)定的密封要求(或滲漏量要求)，設(shè)計(jì)中選用O形圈作密封元件，能成功阻止?jié)B漏，達(dá)到完全密封效應(yīng)，特別是對(duì)于球閥在啟閉過(guò)程中，閥桿做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，O形圈的運(yùn)動(dòng)摩擦力很小，選用O形圈作密封元件，實(shí)現(xiàn)零泄漏要求。所以O(shè)形圈是球閥中應(yīng)用最普遍、密封效果最佳的密封元件之一。

　　1.材料選用

　　O形圈材料種類(lèi)繁多，有氟橡膠(FKM)、丁腈橡膠(NBR)和硅橡膠(VMQ)、乙丙橡膠(EPDM)、天然橡膠(NR)等等，在球閥中常用的O形圈材料一般采用氟橡膠、丁腈橡膠和硅橡膠等，對(duì)于要求溫度高的球閥，比如大于等于200℃以上的球閥，建議選用其它形式的密封元件。球閥中應(yīng)用的O形圈材料不但與溫度、介質(zhì)、壓力有關(guān)，而且受使用工況環(huán)境和各項(xiàng)綜合因素的影響而產(chǎn)生相應(yīng)的變化。

　　2.應(yīng)用范圍

　　球閥是一種在不同工況環(huán)境下，可通過(guò)手動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置、氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置或電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)啟閉的閥門(mén)，在球閥生產(chǎn)制造中，O形圈又是一種適合多種密封形式的密封元件，它的動(dòng)態(tài)密封和靜態(tài)密封在各類(lèi)球閥的密封性能中發(fā)揮重要的作用。以?xún)善角蜷y為例，如圖1所示。O形圈在端面上和閥桿中能有效阻止各類(lèi)介質(zhì)的泄漏，確保閥門(mén)系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。O形圈安裝在兩端面上它屬靜態(tài)密封效果，安裝在閥體中孔與閥桿上屬動(dòng)態(tài)密封效果。兩種密封效果都完全滿足球閥的設(shè)計(jì)需求。

　　(1)零泄漏密封

　　球閥的密封結(jié)構(gòu)分為金屬密封和軟密封兩種結(jié)構(gòu)型式，相對(duì)于軟密封結(jié)構(gòu)而言，金屬密封結(jié)構(gòu)的閥門(mén)泄漏率較高，按API閥門(mén)泄漏等級(jí)規(guī)定，如果金屬密封結(jié)構(gòu)的泄漏等級(jí)要達(dá)到Ⅵ(相當(dāng)于零泄漏量)，溫度要求小于200℃以下，此時(shí)不管是靜態(tài)密封，還是動(dòng)態(tài)密封的球閥選用O形圈作密封件，完全滿足各項(xiàng)設(shè)計(jì)參數(shù)。對(duì)于燃?xì)馇蜷y來(lái)說(shuō)，為了防止氣體介質(zhì)通過(guò)各種渠道滲漏，造成易燃易爆，在各泄漏點(diǎn)處嵌入O形圈，能有效地防止閥體滲漏的間隙值小于0.001μm，從而實(shí)現(xiàn)零泄漏，所以它特別適用于需要用氣體、粉塵等介質(zhì)的特殊工況場(chǎng)合。

　　(2)動(dòng)態(tài)密封

　　當(dāng)球閥作啟、閉動(dòng)作時(shí)，無(wú)論采用何種驅(qū)動(dòng)方式，閥桿都要作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，為防止介質(zhì)通過(guò)中孔間隙竄出，在閥桿處勾一凹槽嵌入O形圈(如圖3)，雖然閥桿作往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)90°，但由于O形圈的摩擦小和良好的自潤(rùn)滑性，它們相互配合起到良好的密封效果。為了保證閥座與閥芯形成良好的密封副，同樣在閥座內(nèi)加工一凹槽，把O形圈安裝其中(如圖4)，當(dāng)閥腔介質(zhì)壓力升高時(shí)，在彈簧力的推動(dòng)下，閥座向閥芯產(chǎn)生位移，在O形圈高彈性能的作用下，保證了管道內(nèi)腔的密封性，此時(shí)O形圈在管道中啟動(dòng)態(tài)密封效果，前兩種結(jié)構(gòu)形式中，O形圈同屬于動(dòng)態(tài)密封結(jié)構(gòu)。

　　(3)靜態(tài)密封

　　O形圈屬于擠壓密封，擠壓型密封結(jié)構(gòu)的基本特點(diǎn)依靠密封件發(fā)生彈性變形、在密封接觸面上造成接觸壓力，當(dāng)接觸壓力大于被密封介質(zhì)的內(nèi)壓時(shí)，則起到密封作用，反之導(dǎo)致滲漏。兩片式球閥的左、右端體為金屬對(duì)金屬接觸，屬于靜態(tài)密封結(jié)構(gòu)，為了減小或消除它們之間的密封面間隙，在設(shè)計(jì)時(shí)選擇O形圈作密封元件，當(dāng)介質(zhì)壓力較小時(shí)呈靜止?fàn)顟B(tài)，所需密封力很小，此時(shí)靠裝配時(shí)的預(yù)緊力在O形圈彈力的作用下，即可保證左、右端體密封;當(dāng)介質(zhì)壓力不斷升高時(shí)，密封比壓也隨著增大，O形圈驟然膨脹，此時(shí)O形圈有效地阻止了兩端縫隙間的泄漏點(diǎn)，球閥的密封性能因而得到保證.