鶴管旋轉(zhuǎn)接頭主密封圈的強(qiáng)度密封設(shè)計(jì)和工藝改進(jìn)？
鶴管旋轉(zhuǎn)接頭主密封圈的強(qiáng)度密封設(shè)計(jì)和工藝改進(jìn)？鶴管旋轉(zhuǎn)接頭主密封圈近幾年發(fā)展很快，其鶴管主密封圈從早期的多層結(jié)構(gòu)發(fā)展到密封效果更好，使用壽命更長(zhǎng)的整體結(jié)構(gòu)。
鶴管旋轉(zhuǎn)接頭主密封圈一般采用多層結(jié)構(gòu)，其單層厚度僅2~3mm，從而具備了一定的彈性，但這種結(jié)構(gòu)也存在缺陷。①多層之間不易實(shí)現(xiàn)緊密貼合。②由于鶴管旋轉(zhuǎn)接頭主密封圈需要較大的力矩才能實(shí)現(xiàn)氣泡級(jí)密封，而單層厚度較薄，雖然容易實(shí)現(xiàn)密封，但層與層之間容易發(fā)生翹曲。③雖然采用的是多層結(jié)構(gòu)，但真正起密封作用的只有其中一層。因此，針對(duì)一些要求苛刻的工況，采用了整體鶴管主密封圈結(jié)構(gòu)。雖然整體鶴管主密封圈在一定程度上降低了彈性，但提升了鶴管旋轉(zhuǎn)接頭主密封圈的使用壽命，在循環(huán)動(dòng)作上千次的情況下仍能保持較好的密封性能。
從鶴管旋轉(zhuǎn)接頭主密封圈的受力分析可以看出，無論是多層密封圈，還是整體密封圈都存在密封圈周邊受力不均和變形不均的問題，從而影響密封性。因?yàn)槊芊馊χ苓呄鄬?duì)支承邊伸出的長(zhǎng)度不同（類似于懸臂長(zhǎng)度不相等），即X1≠X2。另外，鶴管桿軸線徑向偏心B的影響，在鶴管桿力矩的作用下，密封圈周邊的密封力和產(chǎn)生的應(yīng)力不等，有高壓力區(qū)和低壓力區(qū)，導(dǎo)致密封圈周邊的變形不一致。這種沿周邊不一致的變形，影響了閥門的密封效果。為了使低壓力區(qū)域產(chǎn)生足夠的密封比壓，需要更大的力矩才能使鶴管旋轉(zhuǎn)接頭主密封圈密封，但是加大力矩會(huì)導(dǎo)致高壓力區(qū)域的比壓超過密封面許用比壓，導(dǎo)致鶴管的密封性能逐步下降。
鶴管旋轉(zhuǎn)接頭主密封圈設(shè)計(jì)：針對(duì)鶴管主密封圈受力不均影響密封性能的情況，以及整體密封圈彈性不足的缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種新的高彈性等強(qiáng)度整體密封圈，使X1=X2，并相應(yīng)改變蝶板和壓板的外形使其與密封圈邊緣的距離基本相等，以及盡量減小鶴管桿軸的徑向偏心值B。鶴管主密封圈與閥座接觸起密封作用的厚度仍為2~3mm，這樣在保證密封圈具有高彈性的同時(shí)，在密封圈周邊形成均勻一致的應(yīng)力和變形量，以達(dá)到更好的密封效果。
選材及加工鶴管旋轉(zhuǎn)接頭主密封圈一般選用304或304L奧氏體不銹鋼，鋼材強(qiáng)度較低。當(dāng)密封圈厚度較薄時(shí)（等強(qiáng)度密封圈的密封唇厚度一般為2～3mm），容易產(chǎn)生彈性，但也容易產(chǎn)生塑性變形和翹曲，導(dǎo)致密封性能下降。因此，為了使等強(qiáng)度密封圈獲得較好的密封性能，選用17-4PH或17-7PH沉淀硬化鋼，其時(shí)效后硬度為32～36HRC，屈服強(qiáng)度860MPa，并在閥座密封面上堆焊鈷基硬質(zhì)合金，硬度為38～43HRC，兩個(gè)密封面之間存在6～10HRC的硬度差，密封圈具有高彈性的同時(shí)不容易發(fā)生翹曲，這些措施都為獲得良好的長(zhǎng)期密封性能提供了保證。
為了保證等強(qiáng)度密封結(jié)構(gòu)的密封性能，設(shè)計(jì)了保證鶴管主密封面和蝶板密封面（即主密封圈）精度的加工裝置，其鶴管主密封面和鶴管旋轉(zhuǎn)接頭主密封圈密封面的加工采用了相同的底部斜板，確保兩工件的角度一致。并通過采用相同的工裝進(jìn)行磨削加工，以進(jìn)一步提高密封面的表面精度。
鶴管旋轉(zhuǎn)接頭主密封圈的高彈性等強(qiáng)度密封圈改善了密封圈的受力分布，使密封圈周邊在鶴管桿力矩的作用下有基本上均勻一致的應(yīng)力和變形。針對(duì)在加工過程中的不連續(xù)切削和無法研磨問題，提出了在制造過程中工藝加寬鶴管旋轉(zhuǎn)接頭密封面和密封圈的方法，以使密封面在加工過程中處于連續(xù)切削狀態(tài)，改善切削加工條件，改善刀具和工件的受力情況，獲得更好的表面尺寸精度，并可以實(shí)現(xiàn)鶴管旋轉(zhuǎn)接頭主密封面和密封面的研磨。通過這些措施獲得鶴管旋轉(zhuǎn)接頭主密封圈優(yōu)異的密封性能和長(zhǎng)期的使用壽命。
