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1、 禁油压缩机阀孔盖的密封设计 张秋颖 庞岩卫 马天骄摘 要：分析禁油压缩机阀孔盖O形圈失效原因，设计一种新型的组合密封结构，从失效根源上解决阀孔盖O形圈摩擦损坏问题，并且能够进一步增强阀孔盖的密封性，减小气体泄漏的可能性。关键词：禁油;O形圈;密封失效;干摩擦：TH138.52 ：A ：1671-2064（2019）12-0053-020 前言往复式压缩机常规使用的阀孔盖有两种结构：一种为顶丝结构，即阀孔盖与压阀罩不直接接触，阀孔盖通过螺栓安装在气缸上，并通过紧固在阀孔盖上的顶丝来固定压阀罩，为了使压阀罩受力均匀，顶丝的数量一般在3个以上，阀孔盖的安装直径越大，顶丝数量越多，阀孔盖与气缸之间采
2、用垫片密封，同时每个顶丝均需要盖形螺母配合垫片进行密封（见图1）;另一种为O形圈结构，即阀孔盖与压阀罩直接接触，通过螺栓紧固阀孔盖的同时，也将压阀罩一起固定在气缸内，此时为保证将压阀罩固定到位，阀孔盖端面与气缸之间须留有间隙，阀孔盖安装直径的侧面设有O形圈槽，安装O形圈进行密封（见图2）。由于O形圈结构的阀孔盖结构简单，只有O形圈密封处一处泄漏点，泄漏点少，并且O形圈的密封性优于垫片，所以现在大部分的压缩机都在使用O形圈结构的阀孔盖。随着近年来天然气与光伏等清洁能源的发展，BOG和多晶硅等市场对压缩机的需求越来越多，这种压缩机最大的特点就是需要过流零部件禁油脱脂，在这种情况下的压缩机经常会在调
3、试阶段就出现阀孔盖漏气等现象，并且多次更换O形圈仍会出现泄漏。经过不断的分析、排查，排出了O形圈材质等原因，最后发现是在安装阀孔盖的过程中阀孔盖内的O形圈已经出现损坏。由于禁油压缩机的需求量与日俱增，设计一款适用于禁油脱脂压缩机的阀孔盖密封结构已极为迫切。1 禁油压缩机对阀孔盖O形圈的损坏原因在设计一种新的密封结构之前，一定要弄清楚阀孔盖O形圈损坏的原因，才能够有针对性的进行改进和设计。BOG和多晶硅等禁油压缩机的过流零部件均需要清洁处理，安装阀孔盖前需要将阀孔盖、O形圈及气缸阀孔全部进行脱油脱脂处理，不能给O形圈提供任何润滑油，这样在安装阀孔盖时O形圈与气缸阀孔壁之间处于完全干摩擦的状态，而
4、且为了密封性，安装前自由状态的O形圈外径会比气缸阀孔内径更大，因此在干摩擦和挤压的双重作用下，O形圈很有可能会出现一定程度的磨损，甚至撕裂，其中部分O形圈会挤入气缸阀孔和阀孔盖之间的间隙内（见图3），若图中m处倒圆角不够光滑或者成尖锐的尖角，更容易出现撕裂破坏。一旦撕裂，会极大的减弱了O形圈的密封性，工作时内部带有压力的气体就能够很快的从裂口处泄漏出来。2 禁油压缩机阀孔盖密封的设计这种O形圈的摩擦损坏在压缩机其它应用上比较少见，但是这种损坏情况与高压气对O形圈的冲击损坏极为相似。当O形圈在密封高压气流时很容易出现受高压气吹扫作用，非受力侧的部分O形圈被挤入轴和孔的配合间隙内，在m点上O形圈应
5、力最大，在受力严重或出现尖点时将发生破坏。尤其在动密封时，O形圈进行快速往复运动，被挤入部分不断反复摩擦，更加加剧了O形圈的磨损速度，随着往复次数的增多，O形圈逐渐会出现起毛、撕裂及脱落等不同情况的损坏。针对O形圈密封高压气流的情况，标准O形圈的设计是在O形圈的非受力侧增加一个保护垫圈，这种垫圈并非闭合结构，而是整圈上带有一个斜开口，既方便安装，又可以在膨胀时刚好将垫圈的外径卡在配合孔的内径，可以有效的阻止O形圈被高压气流吹扫变形，挤入轴和孔的配合间隙内，从而起到保护O形圈的作用（见图4）。同样道理，这种保护垫圈也适用禁油压缩机的O形圈设计，安装阀孔盖时将保护保护垫圈安装在O型圈的非受力侧（即
6、O形圈的外侧），当阀孔盖向阀孔内侧推动时，O形圈受摩擦力向外侧运动，这时外侧的垫圈给O形圈提供支撑，防止其变形挤入气缸阀孔和阀孔盖的间隙，并且O形圈不会与m处直接接触，也避免出现由于此处的加工不够平滑导致O形圈破坏的可能性。从根本上解决由于干摩擦、挤压等原因造成安装时O形圈的损坏。由于O形圈的阀孔盖结构，在密封时仅有一道密封，一旦O形圈出现的损坏，就会有泄漏发生。可以根据阀孔盖和压阀罩的结构特点，在两者之间增加一道密封，来提高密封的安全性。与O形圈形成一种新的组合密封（见图5）。由于为了安装方便，阀孔盖的下端一定会设计一个倒角，利用这样的倒角，可在压阀罩和阀孔盖之间增加一道三角型密封垫片，来进
7、一步增强阀孔盖的密封性。这种结构使用角型密封来进行第一步密封，可以很大程度的削弱O形圈處的密封压力，增强密封的可靠性。为了保证角型密封垫片的密封性，垫的材质需要选择比较软的材料。通过两种垫片的组合使用能够很好的解决禁油压缩机阀孔盖O形圈磨损泄漏的问题。3 结语这种新型的阀孔盖密封组合结构，因其结构简单，密封性强的优势，可以广泛的应用于普通的压缩机阀孔盖密封。由于结构设计上采用了双密封，可以弥补单一密封一旦失效就会导致阀孔盖漏气的缺点，尤其适用于密封高压气体的工况。介质气压力高时，可先通过角型密封垫片对高压气进行初步密封，起到节流减压作用，减弱O形圈处的压力，再使用保护垫圈对受压的O形圈进行保护
8、，从而增加O形圈的密封性，能够彻底密封缸内气体。参考文献1 郁永章.往复活塞压缩机M.西安交通大学能动学院，2006.2 活塞压缩机设计编写小组.活塞压缩机设计M.北京：机械工业出版社，1974.3 HB/Z4-95.中华人民共和国航空工业标准-O形密封圈及密封结构的设计要求S.4 成大先.机械设计手册M.第3卷.5版.北京：化学工业出版社.2008.5 （苏）M.N.弗廉克尔.活塞压缩机原理、结构与设计基础M.西安交通大学压缩机教研组译.北京：化学工业出版社，1960.中国科技纵横2019年12期中国科技纵横的其它文章航空军品生产过程中的数据管理公路水泥混凝土路面施工技术分析宝兰客专棘轮补偿装置绳索及配重设计一种安全设备的监控技术方案浅谈高压旋喷桩在高速公路软基处理的应用工程地质勘察中的水文地质危害及改进浅析 -全文完-
