压力容器无骨架唇形密封圈长度计算方法

2014-07-08靳向往李先聚杨国勇王旭光张名城

机械工程师 2014年9期

靳向往，李先聚，杨国勇，王旭光，张名城

（中国航天科工集团第六研究院四十一所,呼和浩特010010）

0 引言

无骨架唇形密封圈广泛应用于各类大型容器的密封结构，其具有密封可靠、安装方便等一系列优点，但密封圈安装过程中经常出现密封圈长度与密封槽不匹配的现象。通常确定唇形密封圈长度的方法有两种：一种是根据同类设备的安装经验数值来确定，另一种是现场根据安装情况来确定，然后粘接成型。根据经验确定密封圈长度经常会出现有一定偏差的现象，需反复调整才能达到理想的密封效果。现场粘接密封圈需要粘接剂、粘接工装和加温加压设备等，成本高，周期长，影响设备交付时间。为此，本文提出一种准确计算无骨架唇形密封圈长度的计算方法。

1 计算方法

图1 无骨架唇形密封圈结构图

典型无骨架唇形密封圈的结构如图1所示。密封槽一般为矩形，定义密封槽宽度为t0，密封槽直径为D0。为确保密封的可靠性，密封圈宽度a大于密封槽宽度t0，以保证密封圈的初始压缩量，达到密封效果。但对密封圈进行压缩后，其圆周方向长度发生变化，容易发生与密封槽圆周长度不相等的现象，导致密封圈无法正常安装。

根据体积相等的基本原理进行密封圈长度的计算，密封圈截面面积与圆周长度的乘积等于密封槽截面面积与圆周长度的乘积。但唇形密封圈为异型面，当密封圈宽度大于密封槽宽度时，密封圈发生长度方向拉伸，当密封圈宽度小于密封槽宽度时，密封圈长度方向不会发生变化。

当e+f≤a 时，密封圈直径D 按公式（1）计算。

当e+f≥a 时，密封圈直径D 按公式（2）计算。

2 实际应用

根据上述方法进行了某大型热压罐密封圈的长度的计算，密封槽的结构尺寸如图2 所示。根据密封槽尺寸进行密封圈尺寸的计算，密封槽宽t0=13.5 mm，密封槽中径D0=1 870 mm。为保证密封圈的初始压缩且便于安装，密封圈宽度取为14 mm。取e+f≤a，根据式（1）计算密封圈直径D=1 803 mm，密封圈结构如图3 所示。

热压罐如图4 所示，热压罐密封圈如图5 所示。该热压罐自2012 年4 月验收交付后正常运行，密封圈安装方便快捷，密封安全可靠，无漏气现象发生，得到用户方的好评。