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摘要：真空设备要达到及维持其工艺所需的真空度，整个真空系统的漏率必须满足要求。真空系统通过不同的密封方式既要保证零件的可靠连接又要保证真空系统的密封质量。真空密封是真空系统设计、装配过程中的重要问题。正确的选择和设计密封结构是决定真空设备质量的关键因素。- p+ u6 |+ ["O$本文从O型圈密封沟槽结构设计及其失效分析方面讨论O型圈沟槽设计对真空密封的影响。
关键词：O型圈；沟槽；真空密封；失效
真空设备要达到及维持其工艺所需的真空度，真空系统的漏率必须满足要求。真空系统由多种元件组成，真空密封既要保证零件的可靠连接又要保证真空系统的密封质量。真空密封是真空系统设计、装配过程中的重要问题，正确的选择和设计密封结构是决定真空设备质量的关键因素。本文从O型圈密封沟槽结构设计及其失效分析方面讨论O型圈沟槽设计对真空密封的影响。
O型圈是一种截面为圆形的橡胶圈。橡胶具有高弹性，较高的耐磨性及适宜的机械强度，且制造简单，安装方便，应用广泛。但其高温及低温适应性较差，与金属材料相比出气率及渗透率较高，通常只用于以下的低真空及高真空系统。其密封工作原理（图1）是O型圈装入沟槽后，其截面被压缩产生弹性变形对接触面产生一定的初始接触压力P0，在受到介质压力后向低压侧运动，弹性变形加大，填充和封闭间隙。此时，作用于密封面的接触压力上升为Pm，Pm=P0+Pp，Pp=K·P。式中Pp是O型圈与接触面的接触压力；K是压力传递系数；P是被密封介质的压力。一般K≥1，所以Pm>P。因此只要O型圈存在初始压力，就能实现密封。
除上述指标外，沟槽圆角设计及表面粗糙度也尤为重要，槽口圆角过大会造成挤出，圆角过小装配时会出现割伤和刮伤（图7）。一般槽口圆角取R=0.1～0.2 mm。槽底圆角主要为防止出现应力集中，动密封取R=0.1～1.0 mm，静密封取R=d/2 mm。表面粗糙度过大会造成O型圈表面磨损等。一般静密封取Ra=6.3～3.2，动密封取Ra=1.6。
以上沟槽设计原则仅是一般工况下的通用原则，真空设备因其工艺条件的复杂性，存在多种失效形式。如介质内颗粒污染物造成的摩擦损伤、介质污染；介质中气体造成的气蚀、焦烧损伤；介质的化学侵蚀；臭氧侵蚀；温度过高造成的溶胀、老化；温度过低造成的脆性等多种失效形式。这些在进行密封设计时都需加以考虑。同时还要考虑O型圈的材料特性。这些综合的因素最终决定着密封效果成败。
参考文献：
[1]张以忱 黄英 真空材料 [M] 北京 冶金工业出版社 2005；
[2]徐成海 真空工程技术 [M] 北京 化学工业出版社 2006;
[3]达道安 真空设计手册 [M] 北京 国防工业出版社 2004;
[4]王晓东 等 真空技术 [M] 北京 冶金工业出版社 2016；
论文作者:陈英男
论文发表刊物:《科技研究》2018年9期
论文发表时间:2018/11/19
标签：真空论文; 沟槽论文; 介质论文; 系统论文; 压力论文; 真空设备论文; 北京论文; 《科技研究》2018年9期论文;