提高高溫狀態(tài)下氣缸閥密封性的舉措

韓松鵬

摘 要：本文將以氣缸閥原理、特點進行研究，分析在高溫環(huán)境下影響氣缸閥密封性的原因，得出密封材料與形狀、氣缸與閥板導(dǎo)桿垂直度是兩項最重要的因素。隨后通過分析得出三元乙丙是最為合適的連接材料，這種材料能夠有效提升氣缸閥的密封性。

關(guān)鍵詞：高溫狀態(tài);氣缸閥;密封性;提升閥;垂直度

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.05.012

0 前言

VOCs作為光學(xué)氧化物最重要的來源，該物質(zhì)能夠在人類呼吸的過程中侵蝕人類身體，影響身體健康。很多地區(qū)對于VOCs的要求都是非常嚴格的。作為VOCs廢氣處理最重要的部件，氣缸閥有著價格低、操作方便、結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)點，故得到了廣泛的應(yīng)用。從當前的情況來看，氣缸閥密封性是最需要重視的問題，該問題在高溫條件下非常突出，甚至?xí)绊懙絍OCs的處理效率。

1 實驗方式

本次實驗系統(tǒng)是由壓力表、溫度表、實驗容器、電加熱器、壓縮空氣源、氣缸閥系統(tǒng)所共同組成的。

第一步連接實驗儀器與氣缸閥系統(tǒng)，使用法蘭讓二者緊密連接。連接后接通加熱器電源，并將密封圈放到氣缸閥密封槽內(nèi)部，調(diào)整密封圈位置，從而保障密封圈能夠完全填充密封槽。第二步打開氣缸并向氣缸內(nèi)注入壓縮空氣，驅(qū)動導(dǎo)桿下行，閉合閥體與閥板下干板，壓實封條[1]。第三步向?qū)嶒炄萜髯⑷雺嚎s空氣，開啟加熱器加熱容器內(nèi)空氣。此時要注意加熱器功率和壓縮空氣量的調(diào)節(jié)，確保此時的試驗壓力能夠穩(wěn)定在20000Pa，將溫度提升到200攝氏度（該條件是真實工程工況），第四步計時。在實驗過程中要時刻調(diào)整加熱器的功率，從而確保實驗容器溫度的穩(wěn)定與統(tǒng)一。在容器壓力降低到10000Pa時，停止試驗。如果此次試驗時間低于30分鐘，意味著本次試驗失敗。如果試驗成功，則要計算在失效前閥門試驗總和。各種密封圈都要準備5條，每一條密封圈重復(fù)20次。

2 結(jié)果分析

（1）密封圈形狀。為了掌握密封圈形狀和氣缸閥密封性的關(guān)系，本次試驗使用并定制了各種各樣形狀密封圈，包括上π形、下π形、方形、橢圓形、圓形，采用分批試驗方式。圓形與上π形密封圈有著相對較長的保壓時間，有效次數(shù)較多。而方形合格率則相對較低，只能滿足部分情況下的氣密性要求。橢圓形不僅有效實驗少，同時保壓時間也非常短。下π形能夠完美的填充密封槽，大多數(shù)情況下都不會出現(xiàn)位移，因此不僅成功實驗次數(shù)最多同時保壓時間也最長。從中可以看出不同形式的密封圈實際對密封性的影響是比較突出的。本次所用的氣缸閥需要應(yīng)用π形密封圈。

（2）密封圈材料。眾所周知不同材料的密封圈其本身彈性也有著比較大的差異，所以本次所用密封圈的材料研究也是比較重要的部分。密封圈彈性實際上對于閥門密封穩(wěn)定性、密封效果的影響都是比較突出的。為了得出閥門密封性和密封圈材料之間的關(guān)系，本次將使用三元乙丙、丁腈、氟硅、聚三氟氯乙烯、聚四氟乙烯等材料制作下π密封圈，分別進行試驗。聚四氟乙烯與丁腈是保壓時間比較短的材料，甚至可以說二者并不能滿足基本要求。而氟硅與聚三氟氯乙烯則有著較長的保壓時間以及實驗次數(shù)，不過其合格率實際上和本身材質(zhì)有很大關(guān)系，故只有部分產(chǎn)品可以滿足氣密要求，缺少足夠的有效實驗次數(shù)。所有材料中三元乙丙保壓時間與有效試驗的次數(shù)最是最佳的。從中可以看出材料對于氣缸閥密封性影響是最為突出的。本次實驗用氣缸閥應(yīng)選用三元乙丙，其有著較強的彈性，能夠很好的填充密封槽。在閉合閥門以后，在壓力的作用下，其本身的接觸面會增大，憑借著較好的抗畸變能力，能夠有效減少閥體、閥板之間的裂縫。減少氣缸閥漏氣量提升氣缸閥密封性[2]。

（3）氣缸與閥板導(dǎo)桿垂直度。在使用氣缸閥過程中，開啟和關(guān)閉都會讓閥體閥板不斷碰撞、接觸，進而引發(fā)導(dǎo)桿垂直度變化。這會增大閥體、密封圈、閥板間縫隙的大小，引發(fā)漏氣問題發(fā)生。為了得出閥密封性和刀桿垂直度之間的關(guān)系，實驗前先使用了垂直測量儀檢測了垂直度，隨后在實驗結(jié)束以及密封圈失效時，再次測量垂直度。實驗結(jié)束后垂直度會明顯變化。當垂直度偏移量達到一定程度后就會增大漏氣量，其后果便是密封圈失效。因此可以得出閥板導(dǎo)桿垂直度對閥門氣密性影響是非常大的，必須要保障垂直度才能夠提高氣密性。

（4）氣缸改進方法。結(jié)合前面的研究可以得出，閥體下蓋板與閥板下表面、密封槽與密封圈之間都需要緊密配合，此外氣缸導(dǎo)桿必須保持垂直向上，這是保障密封性的重要前提。加工時閥板導(dǎo)桿必須保持時刻垂直，但受限于安裝精度低、加工精度低的限制，很容易出現(xiàn)垂直度偏差問題。為了提高密封性就必須使用三元乙丙橡膠支撐下π密封圈，隨后將氣缸閥板導(dǎo)桿鏈接改成球頭制作，用一體成型工藝，保障垂直度[3]。這種方式有著非常好的氣密性，能夠保障氣缸的穩(wěn)定運行。

3 結(jié)語

在高溫條件下因為氣缸本身的密封圈會受到比較大的影響，所以才會出現(xiàn)密封性降低的問題。經(jīng)過研究得出密封圈的材料形狀、氣缸與閥門導(dǎo)桿垂直度都是影響氣缸密封性的主要因素。經(jīng)過研究得出三元乙丙是最為有效的處理方法，將這種密封圈應(yīng)用于氣缸密封活動中，可以大幅提高氣密性，滿足工程使用需求。

參考文獻：

[1]郭明山，陳秋燕，王振華等.提高高溫下氣缸提升閥密封性措施的研究[J].內(nèi)燃機與配件，2018（20）：107-109.

[2]喬德彬，羅智勇，王鵬等.往復(fù)式壓縮機氣缸多軸應(yīng)變疲勞有限元分析[J].通用機械，2018（08）：30-33.

[3]王相海，李智.高壓氣缸閥孔蓋與制動圈結(jié)構(gòu)的設(shè)計改進[J].科技信息，2012（18）：478.