通過對常用插板閥工作機理的分析，提出以定量計算插板閥0形密封圈密封壓緊力和壓縮變形量的方法進行插板閥密封聯(lián)結(jié)設(shè)計的新思想，把0形密封圈分解為微小矩形橡膠彈簧的組合，建立物理模型，運用積分的數(shù)學方法，成功的推導(dǎo)出0形密封圈的剛度計算公式，從而求解其密封壓緊力。最后以武鋼6#高爐DN2800眼鏡型插板閥為計算實例，證實了所提出的設(shè)計思想和設(shè)計方法在該類插板閥的設(shè)計中是行之有效的。
引言
在鋼鐵工業(yè)中，插板閥的應(yīng)用是相當普遍的。按結(jié)構(gòu)型式來區(qū)分，有扇形插板閥和眼鏡型插板閥等多種型式。插板閥的工作原理是在移動或轉(zhuǎn)動的閥板架上設(shè)置兩個閥板通道，其中的一個閥板通道制作成盲板型，而另外一個通道則制作成通孔型。在實際工作時，通過閥板架的橫移或旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，使盲板型通道或通孔型通道切換時對準管路中心來完成插板閥對管路的切斷和接通要求。無論是哪種類型的插板閥，在閥門切斷和接通的作業(yè)中，必然存在以下的動作程序:首先是使插板閥的密封聯(lián)結(jié)脫開，然后進行通孔和盲板通道的切換，最后再恢復(fù)密封結(jié)。顯然，插板閥的密封聯(lián)結(jié)，既不屬于靜密封聯(lián)結(jié)，也不屬于動密封聯(lián)結(jié)，它是一種特殊的密封聯(lián)結(jié)型式
在插板閥密封聯(lián)結(jié)的設(shè)計中，經(jīng)常需要了解0形密封圈的壓縮變形量，以至于按需要的壓縮變形量來求解其密封壓緊力。換句話說，準確求解插板閥O形密封圈的密封壓緊力，以使得O形密封圈的壓縮變形量達到需要的要求，從而確保插板閥密封聯(lián)結(jié)的可靠性，這一點在插板閥的設(shè)計中有著非常大的實用價值。一方面可以防止O形密封圈的密封壓緊力過小而造成插板閥的密封聯(lián)結(jié)失效;另一方面也可以防止因密封壓緊力過大而造成O形密封圈的加速老化。
0形密封圈的密封機理是怎樣的呢?為了說清這個問題，把O形密封圈與平墊片作一比較，應(yīng)力狀態(tài)如圖l。圖la是平墊片工作時接觸應(yīng)力分布，分布是均勻的，如介質(zhì)內(nèi)壓p‘大于接觸壓力，則泄漏有可能發(fā)生。而O形密封圈的初始接觸壓力是不均勻的(圖lb)，工作時在內(nèi)壓作用一F沿作用力方向移動，并改變其截面形狀，密封面上的接觸壓力也相應(yīng)變化(圖Ic)，其最大值p，將大于介質(zhì)壓力，所以不發(fā)生泄漏。
這是0形密封圈用作靜密封的密封機理。這種借介質(zhì)本身壓力來改變O形密封圈接觸狀態(tài)使之實現(xiàn)密封的過程，稱之為“自封作用”。實踐證明，這種自封作用對防止泄漏是很有效的。目前一個0形密封圈可以封住高達400MPa的靜壓力而不發(fā)生泄漏。
結(jié)束語
在武鋼6#高爐DN2800眼睛型插板閥的工程設(shè)計中，利用提出的對插板閥密封聯(lián)結(jié)的設(shè)計思想和分析結(jié)果，實際指導(dǎo)了該插板閥的工程設(shè)計，現(xiàn)在該插板閥作業(yè)狀況良好，這證實了所提出的設(shè)計思想和設(shè)計方法在該類插板閥的設(shè)計中是行之有效的。在設(shè)計插板閥密封聯(lián)結(jié)時推薦:
1、在對。形密封圈設(shè)計的時候，應(yīng)選擇合適的線徑、硬度和作業(yè)壓縮比，可參考推導(dǎo)的經(jīng)驗公式(9)求解0形密封圈的剛度和密封壓緊力合理選取安全系數(shù)，既保證插板閥密封聯(lián)結(jié)的可靠性，同時又不至于使O形密封圈作業(yè)時因內(nèi)部應(yīng)力過大過早老化而失去彈性。
2、對于圍繞直徑較大的O形密封圈，設(shè)計時應(yīng)將0形密封圈圍繞直徑的取值略小于其安裝溝槽的直徑，控制其拉伸率在3%一5%之內(nèi)。
