插板阀用O形密封圈密封压紧力的量化分析

　　通过对常用插板阀工作机理的分析，提出以定量计算插板阀0形密封圈密封压紧力和压缩变形量的方法进行插板阀密封联结设计的新思想，把0形密封圈分解为微小矩形橡胶弹簧的组合，建立物理模型，运用积分的数学方法，成功的推导出0形密封圈的刚度计算公式，从而求解其密封压紧力。最后以武钢6#高炉DN2800眼镜型插板阀为计算实例，证实了所提出的设计思想和设计方法在该类插板阀的设计中是行之有效的。

　　引言

　　在钢铁工业中，插板阀的应用是相当普遍的。按结构型式来区分，有扇形插板阀和眼镜型插板阀等多种型式。插板阀的工作原理是在移动或转动的阀板架上设置两个阀板通道，其中的一个阀板通道制作成盲板型，而另外一个通道则制作成通孔型。在实际工作时，通过阀板架的横移或旋转机构，使盲板型通道或通孔型通道切换时对准管路中心来完成插板阀对管路的切断和接通要求。无论是哪种类型的插板阀，在阀门切断和接通的作业中，必然存在以下的动作程序:首先是使插板阀的密封联结脱开，然后进行通孔和盲板通道的切换，最后再恢复密封结。显然，插板阀的密封联结，既不属于静密封联结，也不属于动密封联结，它是一种特殊的密封联结型式

　　在插板阀密封联结的设计中，经常需要了解0形密封圈的压缩变形量，以至于按需要的压缩变形量来求解其密封压紧力。换句话说，准确求解插板阀O形密封圈的密封压紧力，以使得O形密封圈的压缩变形量达到需要的要求，从而确保插板阀密封联结的可靠性，这一点在插板阀的设计中有着非常大的实用价值。一方面可以防止O形密封圈的密封压紧力过小而造成插板阀的密封联结失效;另一方面也可以防止因密封压紧力过大而造成O形密封圈的加速老化。

0形密封圈的密封机理

　　0形密封圈的密封机理是怎样的呢?为了说清这个问题，把O形密封圈与平垫片作一比较，应力状态如图l。图la是平垫片工作时接触应力分布，分布是均匀的，如介质内压p‘大于接触压力，则泄漏有可能发生。而O形密封圈的初始接触压力是不均匀的(图lb)，工作时在内压作用一F沿作用力方向移动，并改变其截面形状，密封面上的接触压力也相应变化(图Ic)，其最大值p，将大于介质压力，所以不发生泄漏。

　　这是0形密封圈用作静密封的密封机理。这种借介质本身压力来改变O形密封圈接触状态使之实现密封的过程，称之为“自封作用”。实践证明，这种自封作用对防止泄漏是很有效的。目前一个0形密封圈可以封住高达400MPa的静压力而不发生泄漏。

　　结束语

　　在武钢6#高炉DN2800眼睛型插板阀的工程设计中，利用提出的对插板阀密封联结的设计思想和分析结果，实际指导了该插板阀的工程设计，现在该插板阀作业状况良好，这证实了所提出的设计思想和设计方法在该类插板阀的设计中是行之有效的。在设计插板阀密封联结时推荐:

　　1、在对。形密封圈设计的时候，应选择合适的线径、硬度和作业压缩比，可参考推导的经验公式(9)求解0形密封圈的刚度和密封压紧力合理选取安全系数，既保证插板阀密封联结的可靠性，同时又不至于使O形密封圈作业时因内部应力过大过早老化而失去弹性。

　　2、对于围绕直径较大的O形密封圈，设计时应将0形密封圈围绕直径的取值略小于其安装沟槽的直径，控制其拉伸率在3%一5%之内。