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给水管道柔性接口密封设计的探讨
2016年01月21日 09:56 密封产业网

  展,就接口胶圈的密封设计理论与计算方法,得。胶圈的弹性模量取决于橡胶的硬度。其作点粗浅地探讨通过胶圈试样的压缩试验测得。以供接口密2.2截面压缩变形率封计算的选用。0形和Y形胶圈压缩试验实胶圈的截面压缩变形率(以下简称压缩2密封参数2.1*小接触压应力将胶圈安装在比其截面直径或高度小的刚体结构的接口间隙内,其截面压缩变形产生的反作用力,即是胶圈的接触压应力(即当此,。在接口密封面产生的密封摩阻力(即fp),大于管道输送介质压力荷载时,接U才能保持其密封。圆型截面橡胶密封圈(以下简称0形胶圈)和唇型截面橡胶密封圈(以下简称Y形胶圈)的c和fP分布状态如和所示。

  *小是指为保持接口的密封,胶圈所应具有的*低的CC值。把加上安全系数的(K值定为选用和胶圈密封计算的设计值。胶圈的ac值是与胶圈的截面型式及大小、截面*大压缩变形率(Pmax)即、弹性模量等诸多因素有关的复杂函数。胶圈的值以往都是表1橡胶硬度(邰尔A型2度)橡胶弹性模量(MPa)率),为胶圈截面压缩变形量对其截面直径或度之比、胶圈压缩率的大小直接影响接口的密封与柔性性能及其应用期限。所以选取适宜的胶圈压缩率,也是接口密封设计的重要一环。胶圈的应根据管道口径、管材种类、输送介质种类及其工作压力等条件选取。低压给水和排水管道接口宜选取15% ~20%.中压给水管道接口宜选取25% ~30%u高压给水和低中压输气及大口径管道接口宜选取35%~40%. 2.3密封摩阻力胶圈的密封摩阻力与其ac、接触面积、摩擦系数等诸多因素有着复杂的函数关系它是接U密封设计的关键密封参数。

  2.4压缩应力松弛率圈有效的密封和柔性连接接口的的应用期限,取决于橡胶的粘弹性材料的两种性质:压缩永久变形和压缩应力松弛率。二者也是接u密封设计重要的设计依据。胶圈压缩应力松弛率的实际准确值,可通过胶圈试样的长期压缩试验测得,以其初应力的百分比表示。胶圈密封计算时应以此值修正胶圈实际具有的密封摩阻力值。

  3胶圈的密封设计与计算通常已知管道口径、管材种类、输送介质种类及其工作压力等条件,采用试探法选取的胶圈,计算其(和fp.再和含有安全系数的管道输送介质试验压力要求的fp加以比较。确定选取的胶圈是否符合接口的密封设计要求n其计算程序如下:3.1计算选取胶圈安装前的原始截面直径或*大高度:3.1.1按下式计算0形胶圈安装前截面直径:直径,cm;一0形胶圈的环径安装系数,3.1.2可按3-1式计算Y形胶圈安装前的截面*大篼度hmaxo:KY形胶圈的环径安装系数:安装在预(自)应力钢筋混凝土管插口密封面时,取=0.85~0.90;安装在铸铁管承口凹槽时,取Kb 3.2计算肢圈安装后圆环伸长减小的截面直径或圆环缩短、增大的截面*大高度:3.2.1按下式计算0形胶圈安装后圆环伸长减小的截面直径:小的截面直径,cm;直径,cm;数,取Kr上式在中国土木工程学会1962年年会所引用。由于此公式的推导基础等式误用了0形胶圈的圆环内径为其中径,所以以3 -2式计算的ds值就比以圆环中径推导的公式计算的ds值偏小。美国圣佛罗制管厂主任工程师PanIW.Kao根据胶圈拉伸前后体积相等的几何法,采用以胶圈圆环中径展开的直线段长度,计算其拉伸前后体积相等的简便方法,推导出简便而准确的ds值计算公式如下:小的截面直径,cm;直径,cm;Y形胶圈安装在预(自)应力钢筋混凝土管插口密封面,圆环伸长减小的截面*大高度hs:仍可按3-3式计算,只是应以hnm.取代d. 3.2.3计算Y形胶圈安装在铸铁管承口凹槽,圆环缩短的截面*大篼度h;Y形胶圈的环径安装系数取1.03~1.04.由于其截面增大很小,从接口的密封安全可靠性考虑,胶圈密封计算时可仍按原截面*大高度代人有关计算公式。

  3.3计算肢圈安装前圆环展开的原始切割长度:3.3.1按下式计算0形胶圈的原始切割长度:原始切割长度,cm;Y形胶圈安装在预(自)应力钢筋混凝土管插口密封面L的计算:仍可应用3-4式。只是应以hmaxs取代ds. 3.3.3按下式计算Y形胶圈安装在铸铁管承口凹槽时圆环展开的原始切割长度:原始切割长度,cm;3.4按下式计算选取股圈实际具有的接触压力:顿;3.5按下式计算肢圈的接触压应力::ac?胶圈实际具有的接触压应力,Nc?胶圈实际具有的接触压力,Dc一胶圈圆环中径,cm;be?胶圈截面压缩变形的接触宽0形和Y形胶圈的bc=2.4C. 3.6按下式计算肢圈实际具有的密封摩阻数;滑动摩擦取P=0.4~0.6;滚动摩擦取P=02~0.3.对计算出的fP值应根据测试的压缩应力松弛值加以修正。

  3.7按下式计算含有安全系数和输送介质试验压力要求肢圈应具有的密封摩阻力:fr验压力要求胶圈应具有的密封摩阻力,量钢;Dc.、)(、、M?同PT?管道输送介质试验压力,K一总安全系数,取K=1.5~总安全系数考虑的因素有:(1)胶圈在管道长期输送运行期间,产生的压缩永久变形与压缩应力松弛的压应力损失值和胶圈压缩试样测试值的差异;(2)管道输送介质工作压力的波动(如水锤和管道转弯处的压力升高等);(3)管道接口间隙尺寸公差;(4)胶圈截面尺寸和橡胶硬度公差等。3.8接口密封设计与计算结语:以上计算结果如fp>fr时,说明选取的胶圈符合接U密封设计要求。如果fP 0寸,说明选取的胶圈不能满足接口的密封要求。应重新选取胶圈。如果已选取的胶圈的Pmax还不是其上限值时,也可采取选取再大一些截面的胶圈提高其Pmax,从而增大ac及其fp值,满足接口的密封要求。如果已选取的胶圈的Pmax已为其上限值时,宜选取再高级别硬度的胶圈,提高其E值,从而增大胶圈的。及其fp值,也能满足接口的密封设计要求。

  3.9过大或过小接n间隙的ac、fp及Pmax的计算:由于管节承口密封面内径和插口密封面外径椭圆度公差过大或过小的不利组合,构成过大或过小的接口间隙,将产生较小或较大的cc与fp及Pmax.对此也应予以计算、。如果胶圈的fp<6或Pmax过大时,都应提出有效的补救方法,满足接口密封设计的要求。

  4讨论4.1通过例题计算的结果比较可知:以3 -2式计算的ds值,虽然比以3 3式汁算的ck值偏小,但其差值尚在其截面尺寸公差±5.m的允许范围内。所以3-2式尚可用F接n的密封计算。但比3 -3式计算的ds值精确度偏低。

  4.2公式3-6是根据和曲线及国外有关的计算公式推导出来的。所以以3-6式计算出的值与、曲线的数值相等或稍微小点。因此以此式计算的ac值以及fp值,用于接口的密封设计都是安全可靠的。

  4.3技术创新是实现企业可持续发展的根本途径。胶圈生产厂如能和有关科研部门联手协作,对其生产的胶圈的接触压应力、压缩应力松弛率等密封参数作些测试和长期观测,即是发展本企业知识经济、提高产品科技含量和市场竞争力的一个具有成效的途径。也为接口的密封设计与计算,提供了可靠依据。

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