水切割機高壓靜密封最為簡單。盡管如此,當被密封對象為大尺寸、小尺寸或位置特殊時,高壓靜密封還是不容忽視的。
O形圈密封是一種最為常見的靜密封,它具有結構簡單、自緊性好及適應性強的特點。非金屬O形圈多用合成橡膠制造,其工作參數范圍廣(工作壓力:靜止條件下可達400MPa,運動條件下可達35MPa;工作溫度:-60℃-200℃,大多數O形圈的使用溫度在100℃以內),密封線速度可達3m/s。
橡膠O形圈用作靜密封元件時,受到溝槽的預壓縮作用(一般壓縮8%-25%),產生彈性變形,該變形能轉變為對接觸面的初始壓力而獲得預密封效果。在受到介質壓力作用后,O形圈被壓到溝槽的一側同時接觸壓力Pm增大,當Pm值大于介質壓力p,時,便能堵塞流體泄漏通道,達到密封目的。介質壓力越高,O形圈的變形量越大,作用于密封面的接觸壓力Pm也越大,這就是()形圈的所謂自緊作用。
O形圈不宜在很高壓力下使用,其原因是在高壓力下很容易變形,容易被擠入被密封的間隙中去,受到破壞。為此,設計出如圖6-2所示的結構。圖中擋圈或三角墊的作用是固定O形圈位置,防止擠入間隙;當在高壓力下,擋圈本身也會發生塑性變形,同樣起到密封元件的作用。擋圈與密封槽應選過盈配合,而且擋圈要保證有一定的制造精度。擋圈常用材料有青銅、黃銅、不銹鋼或軟質材料(PTFE、尼龍6、尼龍1010等)。非金屬擋圈工作壓力為70MPa,硬度HS≥90.密封圈的材料對高壓密封很重要。如在耐油橡膠I—l~I-4中,應選用I-4材料,其邵氏(A型)硬度為85±5.安裝時不宜劃破,而且不宜被高壓液體擠入間隙。
O形圈的溝槽對其發揮密封功能非常重要,必須按規范設計,尤其注意圓角和公差。對于異面密封,常采用雙0形圈,其密封結構。O形圈比較容易實現初密封不漏,而在高壓力時從結構上輔以三角墊或擋圈發揮密封作用,這種互相配合能大大提高密封性能。0形圈與三角墊組合的實例。
上述結構中的均采用耐油橡膠或氟橡膠材料。下面再介紹幾個高壓水密封實例。 為保證裝配中O形圈的完好,簡體端面應設計1 5°擴口,這樣不易刮壞O形圈;對拆卸下的O形圈必須予以更換,對超高壓端面密封應注意采用金屬0形圈(通常為鋁、鉛制作)。
墊圈常用于端面高壓靜密封,是靠外力壓緊而產生的彈性或塑性變形實現密封的。高壓、超高壓靜密封基本都用金屬墊圈,下面將分類介紹。
1.紫銅墊圈
紫銅墊圈的密封依賴壓力下的塑形變形,在高壓端面應用非常廣泛。
紫銅墊圈的設計很簡單,內徑與外徑都應靠規范尺寸,小尺寸墊圈的厚度一般為2mm。值得注意的是端面面積不應太大,因為面積太大在外力作用下受力不均勻,反而難以密封,而且容易造成端面加工缺陷。紫銅墊圈的密封結構比較講究。因為其密封的前提是塑性變形,這就很難拆卸。因此,結構上一般在易拆取的一端端面設計深Imm的凹槽,其直徑略大于墊圈外徑,這樣便限制了墊圈沿徑向向外變形,迫使其向內變形,以至于方便地從內孔將其勾出。凹槽的設計還便于墊圈的定位。
對于面積較大的密封端面,則應在端面刻90。三角槽,槽深0. 5-1mm,用以減小密封端面,達到良好密封。另外,被密封端面一定要加工表面粗糙度R。3. 2ym為宜。
紫銅墊圈一經拆卸,不可復用。法蘭面密封用紫銅墊圈,連接時要注意密封面的均勻受力,對多螺栓要分布均勻預緊。
2.錐面墊、透鏡墊
超高壓端面靜密封多用金屬錐面墊和透鏡墊,這種自緊式密封,壓力越高,密封效果越好;金屬一金屬面直接線接觸,它既起初始密封作用,又起最后密封作用。
錐面墊與透鏡墊,除了密封表面硬度的要求之外,密封表面粗糙度要求也必須保證,它也是直接影響密封性能的參數之一。密封面的最后加工是專門研磨而成。
透鏡墊的p角通常取30。-35。,錐面墊的a角通常取10。左右。不論是錐面墊還是透鏡墊,其材質往往選用與配合面相近的材質。一般墊的表面硬度高于被連接件的密封表面硬度。水切割機錐面墊與透鏡墊的連接結構圖。