提高高温状态下气缸阀密封性的举措

韩松鹏

摘 要：本文将以气缸阀原理、特点进行研究，分析在高温环境下影响气缸阀密封性的原因，得出密封材料与形状、气缸与阀板导杆垂直度是两项最重要的因素。随后通过分析得出三元乙丙是最为合适的连接材料，这种材料能够有效提升气缸阀的密封性。

关键词：高温状态;气缸阀;密封性;提升阀;垂直度

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

0 前言

VOCs作为光学氧化物最重要的来源，该物质能够在人类呼吸的过程中侵蚀人类身体，影响身体健康。很多地区对于VOCs的要求都是非常严格的。作为VOCs废气处理最重要的部件，气缸阀有着价格低、操作方便、结构简单的优点，故得到了广泛的应用。从当前的情况来看，气缸阀密封性是最需要重视的问题，该问题在高温条件下非常突出，甚至会影响到VOCs的处理效率。

1 实验方式

本次实验系统是由压力表、温度表、实验容器、电加热器、压缩空气源、气缸阀系统所共同组成的。

第一步连接实验仪器与气缸阀系统，使用法兰让二者紧密连接。连接后接通加热器电源，并将密封圈放到气缸阀密封槽内部，调整密封圈位置，从而保障密封圈能够完全填充密封槽。第二步打开气缸并向气缸内注入压缩空气，驱动导杆下行，闭合阀体与阀板下干板，压实封条[1]。第三步向实验容器注入压缩空气，开启加热器加热容器内空气。此时要注意加热器功率和压缩空氣量的调节，确保此时的试验压力能够稳定在20000Pa，将温度提升到200摄氏度（该条件是真实工程工况），第四步计时。在实验过程中要时刻调整加热器的功率，从而确保实验容器温度的稳定与统一。在容器压力降低到10000Pa时，停止试验。如果此次试验时间低于30分钟，意味着本次试验失败。如果试验成功，则要计算在失效前阀门试验总和。各种密封圈都要准备5条，每一条密封圈重复20次。

2 结果分析

（1）密封圈形状。为了掌握密封圈形状和气缸阀密封性的关系，本次试验使用并定制了各种各样形状密封圈，包括上π形、下π形、方形、椭圆形、圆形，采用分批试验方式。圆形与上π形密封圈有着相对较长的保压时间，有效次数较多。而方形合格率则相对较低，只能满足部分情况下的气密性要求。椭圆形不仅有效实验少，同时保压时间也非常短。下π形能够完美的填充密封槽，大多数情况下都不会出现位移，因此不仅成功实验次数最多同时保压时间也最长。从中可以看出不同形式的密封圈实际对密封性的影响是比较突出的。本次所用的气缸阀需要应用π形密封圈。

（2）密封圈材料。众所周知不同材料的密封圈其本身弹性也有着比较大的差异，所以本次所用密封圈的材料研究也是比较重要的部分。密封圈弹性实际上对于阀门密封稳定性、密封效果的影响都是比较突出的。为了得出阀门密封性和密封圈材料之间的关系，本次将使用三元乙丙、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，分别进行试验。聚四氟乙烯与丁腈是保压时间比较短的材料，甚至可以说二者并不能满足基本要求。而氟硅与聚三氟氯乙烯则有着较长的保压时间以及实验次数，不过其合格率实际上和本身材质有很大关系，故只有部分产品可以满足气密要求，缺少足够的有效实验次数。所有材料中三元乙丙保压时间与有效试验的次数最是最佳的。从中可以看出材料对于气缸阀密封性影响是最为突出的。本次实验用气缸阀应选用三元乙丙，其有着较强的弹性，能够很好的填充密封槽。在闭合阀门以后，在压力的作用下，其本身的接触面会增大，凭借着较好的抗畸变能力，能够有效减少阀体、阀板之间的裂缝。减少气缸阀漏气量提升气缸阀密封性[2]。

（3）气缸与阀板导杆垂直度。在使用气缸阀过程中，开启和关闭都会让阀体阀板不断碰撞、接触，进而引发导杆垂直度变化。这会增大阀体、密封圈、阀板间缝隙的大小，引发漏气问题发生。为了得出阀密封性和刀杆垂直度之间的关系，实验前先使用了垂直测量仪检测了垂直度，随后在实验结束以及密封圈失效时，再次测量垂直度。实验结束后垂直度会明显变化。当垂直度偏移量达到一定程度后就会增大漏气量，其后果便是密封圈失效。因此可以得出阀板导杆垂直度对阀门气密性影响是非常大的，必须要保障垂直度才能够提高气密性。

（4）气缸改进方法。结合前面的研究可以得出，阀体下盖板与阀板下表面、密封槽与密封圈之间都需要紧密配合，此外气缸导杆必须保持垂直向上，这是保障密封性的重要前提。加工时阀板导杆必须保持时刻垂直，但受限于安装精度低、加工精度低的限制，很容易出现垂直度偏差问题。为了提高密封性就必须使用三元乙丙橡胶支撑下π密封圈，随后将气缸阀板导杆链接改成球头制作，用一体成型工艺，保障垂直度[3]。这种方式有着非常好的气密性，能够保障气缸的稳定运行。

3 结语

在高温条件下因为气缸本身的密封圈会受到比较大的影响，所以才会出现密封性降低的问题。经过研究得出密封圈的材料形状、气缸与阀门导杆垂直度都是影响气缸密封性的主要因素。经过研究得出三元乙丙是最为有效的处理方法，将这种密封圈应用于气缸密封活动中，可以大幅提高气密性，满足工程使用需求。

参考文献：

[1]郭明山，陈秋燕，王振华等.提高高温下气缸提升阀密封性措施的研究[J].内燃机与配件，2018（20）：107-109.

[2]乔德彬，罗智勇，王鹏等.往复式压缩机气缸多轴应变疲劳有限元分析[J].通用机械，2018（08）：30-33.

[3]王相海，李智.高压气缸阀孔盖与制动圈结构的设计改进[J].科技信息，2012（18）：478.