Diseño a prueba de explosiones de junta tórica en sellado de válvula

La junta tórica de caucho se utiliza con frecuencia para sellar sistemas hidráulicos y neumáticos debido a su estructura simple, peso ligero, bajo costo, instalación y desmontaje convenientes y especialmente alto rendimiento de sellado.

Razones por las que la junta tórica explota

Como elemento de sellado más utilizado, la junta tórica puede cumplir con los requisitos de diversos medios y condiciones de trabajo si el material se selecciona correctamente, pero provocará fallas en el sello si la junta tórica se usa de manera inadecuada.

En general, las razones por las que la junta tórica explota son las siguientes.

La dimensión de la ranura de la junta tórica está fuera de tolerancia, lo que provoca una deformación por compresión insuficiente de la junta tórica después de la instalación y afecta aún más su rendimiento de sellado. Generalmente, la interferencia dinámica del sello se controla entre el 10% y el 15% y la relación de compresión se controla en aproximadamente el 70%, la interferencia estática del sello se controla entre el 15% y el 25% y la relación de compresión se controla en aproximadamente el 80%. Una profundidad de ranura insuficiente hará que la junta tórica se salga de la ranura si la fuerza externa es grande.
El tamaño nominal de la junta tórica difiere demasiado del tamaño real de instalación, lo que hace que funcione bajo la condición de un tamaño de sección transversal reducido después del estiramiento y da como resultado una compresión insuficiente, lo que conduce a fugas.
La entrada donde está instalada la junta tórica debe llenarse suavemente; de lo contrario, es fácil que la junta tórica se raye y provoque fugas.
En la medida de lo posible, no se debe seleccionar una junta tórica con una superficie de separación de 180° para el sellado radial; de lo contrario, la superficie de separación podría colocarse sobre la correa de sellado, lo que provocaría fugas.
Se debe considerar la solubilidad con el medio al seleccionar la junta tórica, para evitar la falla del sello causada por la erosión del material de la junta tórica por el medio de trabajo.
La rugosidad de la ranura y la superficie de sellado también pueden afectar el rendimiento de sellado de la junta tórica.

No hay rotura de la junta tórica después de desmontar la válvula de mariposa defectuosa. El vástago está diseñado con un bisel en la posición de instalación, lo que confirma que no hay rayones en la junta tórica y que la superficie de separación de la junta tórica es de 180° según los dibujos de diseño. Se requiere que el acabado de la ranura del vástago y la superficie cónica del cuerpo sea Ra0,8 y cumpla con los requisitos de diseño después de la medición. La rugosidad de la ranura del vástago se ajusta a Ra0,4 y el cono interior del cuerpo de la válvula se rectifica a Ra0,4. Sin embargo, la válvula aún no está sellada después de volver a ensamblarla y probarla. Cuando la presión de entrada continúa aumentando a 10 MPa, la junta tórica explota. Posteriormente, se aumenta apropiadamente la profundidad de la ranura de la junta tórica. Se ha solucionado el problema de la explosión de la junta tórica, pero el producto no se puede sellar.

El análisis en serie indica que el diseño de la estructura de sellado no es razonable y el sello no se puede realizar bajo la condición de una interferencia razonable. Por lo tanto, la estructura de diseño se rediseña y actualiza.

Estructura de sellado original

La figura de arriba es el diseño de la estructura de sellado antes de la actualización. Bajo la acción de la fuerza del resorte, el vástago hace contacto con la superficie cónica del cuerpo de la válvula y la junta tórica se comprime, logrando así el sellado. Se puede ver en la figura que debido al gran tamaño del orificio y caudal y para garantizar el área de flujo requerida, se debe evitar la estrangulación en la superficie cónica del cuerpo de la válvula y el círculo exterior máximo del vástago, y garantizar la suficiente interferencia de Junta tórica, la ranura del vástago está diseñada para ser poco profunda, lo que hace que la junta tórica se salga con el aumento de presión durante la ventilación inversa y hace que la válvula pierda su rendimiento de trabajo.

Estructura de sellado después de la actualización.

Para resolver el problema mencionado anteriormente, se rediseña y mejora la estructura de sellado. Todavía se adoptan la junta tórica y el sello cónico de metal, sin embargo, la posición de la ranura de la junta tórica se cambia como se muestra en la figura anterior. La ranura de la junta tórica está diseñada en la superficie cónica del vástago en lugar del círculo exterior, lo que aumenta significativamente el área de fuerza axial de la junta tórica durante la ventilación. Además, el volumen y el peso se mantienen iguales y sólo es necesario cambiar la potencia, lo que resulta económico y eficaz. El resultado de la prueba cumple con las expectativas de diseño después de adoptar la nueva estructura, resolviendo perfectamente el problema de la explosión de la junta tórica.

La mejora de la estructura resuelve eficazmente el problema de la explosión de la junta tórica, mejorando en gran medida la estabilidad del rendimiento de la válvula. Aunque es el elemento de sellado más común, la junta tórica se puede usar como sello dinámico y como sello estático, y no solo se puede usar sola sino que también puede ser el componente básico del dispositivo de sellado combinado. Sin embargo, debe utilizarse de forma flexible según las condiciones de trabajo específicas.