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減壓閥靜態密封的故障研究

2010-05-31 來源:鄭州機電研究所 作者:楊任

   作為液壓系統中的重要元件,減壓閥的作用是使出口壓力低于進口壓力,保持出口壓力穩定,不受入口壓力和流量的影響;一旦發生泄漏,不僅影響生產的正常進行,還造成液壓油的損失,污染環境;在船用液壓系統中,減壓閥作為主要控制元件,其密封的重要性更是不言而喻的。

    在減壓閥的運行過程中,發現減壓閥的壓力調節腔內部油液在連接套和閥體的連接處有外滲現象;在對減壓閥拆開維修過程中,發現連接套的連接螺紋上有凝固的緊固膠形成凹凸面,而且O型圈已經變形,形成泄漏通道,嚴重影響了連接套和閥體之間的密封性。

    1、密封問題的分析

    經過和相關專家共同分析后發現,該減壓閥的連接套和閥體之間的密封主要是依靠連接套和閥體內壁之間的O型圈進行周向密封(見圖1),該密封一旦實效,其外泄漏是不可避免的。對泄漏部位拆卸進行檢查并分析后,認為連接套和閥體之間的密封存在以下問題。


圖1減壓閥連接套和閥體之間的密封結構

    (1)閥體密封面不密封。由于減壓閥的連接套和閥體之間主要依靠螺紋連接;為了防止螺紋松動,在減壓閥組裝時,在連接套外螺紋上涂抹緊固膠,緊固膠溢流到O型圈的環密封面上,緊固膠凝固后在密封面上形成了凹凸不平的表面,形成泄漏通道,使O形圈內外密封不嚴,為油液的滲漏留下了隱患(見圖2)。

 

圖2減壓閥密封面凹凸不平

    (2)O型圈壓縮量偏低,造成O形圈密封失效。目前,連接套和閥體之間的O型圈的規格為φ31.47mm×φ1.78mm,密封槽深度為1.6mm,O型圈的壓縮率為10.1%,遠低于正常理論靜密封壓縮率15%~30%,不能對密封面進行有效密封,從而造成密封失效。

    (3)密封形式本身的缺陷。減壓閥連接套和閥體之間的密封完全依靠O型圈的周向壓縮在周向進行密封,雖然該密封形式應用普遍,但是對裝配操作要求嚴格。在裝配時,需要O型圈和周向密封面保持垂直狀態,否則,O型圈在周向方向容易變為橢圓形,導致O型圈和密封面不能有效接觸,最終密封失效。對O型圈檢查后,發現O型圈的外圓周有劃痕,形成油液外滲通道。

    (4)O型圈和密封面的摩擦力過大。由于在安裝過程中,O型圈隨著密封面一起轉動,由于O型圈的硬度相對于密封面來說比較小,容易產生劃痕,從而產生滲漏現象。

    連接套和閥體之間的密封存在的上述4個問題,是影響減壓閥連接套和閥體之間油液滲漏的重要因素,因此解決問題的措施也應該圍繞這4個問題。

2、解決密封問題的措施

    針對以上對減壓閥油液滲漏的分析,從4個方面提出解決問題的措施。

    (1)提高密封表面質量。把連接套和閥體密封面上的緊固膠清除干凈,檢查表面粗糙度,復查密封面尺寸;提高O型圈和密封面的密封效果。

    (2)保證O形圈的壓縮量。把連接套和閥體之間的O型圈的尺寸由φ31.47mm×φ1.78mm改為φ31mm×φ2mm,使O型圈的壓縮量由10.1%增加到20%,從而提高了O型圈的密封面的面積。

    (3)增加端面密封。雖然采取了以上提高密封面質量以及提高O型圈的壓縮量,在一定程度上可以預防油液的滲漏;但是,并不能從根本上解決O型圈滲漏的隱患;因此,在以上措施的基礎上,在連接套和閥體的軸向方向再增加端面密封,安裝槽的深度為1.5mm,O型圈的規格為φ24.5mm×φ2mmmm,壓縮量為25%。端面密封的優點在于:O型圈與密封面充分接觸,提高了密封效果,如圖3所示。

 

圖3改進后的密封結構圖

    (4)降低O型圈和密封面之間的摩擦力。在裝配連接套和閥體時,用清潔的潤滑油涂抹在O型圈和密封面上,降低摩擦阻力,防止O型圈被劃傷。

    3、改造后的密封效果

    (1)連接套和閥體的密封面質量得到提高,保證O型圈的密封質量。

    (2)O型圈的壓縮量得到提高,密封效果進一步提高。

    (3)增加端面密封,從根本上解決了減壓閥滲漏的問題。

    (4)降低了裝配過程中O型圈和密封面的摩擦力,避免了劃痕的產生。

    4、結束語

    按照以上改造措施改進過的20臺產品,在2008年2~12月的10個月的使用期間沒有發生滲漏現象,基本達到零泄漏的效果,不僅解決了由于液壓油泄漏造成的環境問題,而且減少了設備的停機維護時間,提高了設備的工作效率,降低了使用成本,為后續類似滲漏問題打下了堅實基礎。

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