O形密封圈和密封圈槽的选配及应用

第) &卷第2期

石油机械

) ///年

! 技术讨论"

! 形密封圈和密封圈槽的选配及应用

陈爱平#

周忠亚

（江汉石油管理局采油工艺研究院）

摘要! 形密封圈和密封圈槽尺寸的合理匹配是延长密封圈无泄漏密封寿命的必要保证。据此提出一种选配两者尺寸的理论计算方法，并以" —#$%%$&注水封隔器所选密封圈的计算为例说明，根据不同的密封圈可以计算出相应的密封圈槽尺寸。为保证密封圈长期有效地工作，还必须合理选择其压缩率、拉伸量和孔、轴配合精度等相关参数。选取压缩率时，应考虑有足够的密封面接触压力、尽量小的摩擦力和避免密封圈的永久性变形。顾及到一般试制车间的加工水平和井下工具主要是静密封的状况，建议密封面的轴、孔配合应优先选用’／。&(&

主题词

密封圈

密封圈槽

选配

使用寿命

（）%! ! " #! " $%! "

式中! ——介质压力下的总接触压力，*；+, " ———密封圈初始压力，称之为预接触压! " $—力，*；+,

——介质压力经密封圈传递给接触面的! ! " —接触压力，称为介质作用接触压力，! ，! ! " -! %

，其中! 为侧压系数，／（，对于*+, ! -" %. " ）橡胶密封件! $；/01" /01&2" 为密封圈材料的泊松比，对于橡胶密封件，。" -/0$&" /0$13

（以下简称密封圈）密封是最常用用! 形密封圈

的一种密封方式，然而至关重要的是如何正确地选择密封圈和设计密封圈槽尺寸。常规的方法是将密封圈套在宝塔上用游标卡尺测量外径，再确定其相）密封圈是弹性体，应尺寸。这种方法的弊端是：（%外径测量不准确；（）在设计新工具时，往往没有) 现成的密封圈，难以确定尺寸，其过盈量往往掌握不准。过盈量太大时密封圈易被剪切损坏，太小时又容易失封。针对这种状况，笔者提出一种选配密封圈的理论计算方法（指外密封圈），以供参考、讨论。

［］%密封圈的密封机理

密封圈密封属于挤压弹性体密封，是靠密封环预先被挤压由弹性变形产生预紧力，同时工作介质压力也挤压密封环，使之产生自紧力。也就是说，挤压弹性体密封属于自紧式密封。

密封圈在介质压力! %作用下，其受力状况如图%所示，产生的接触压力为

图%密封圈接触压力分布

要保持密封，必须保证! ! " %! %，而! " 永远

小于! %，故应保持足够的预接触压力! " $，即密封圈要有足够的预压缩率，才能保证密封。但如果预压缩率太大，又会影响密封圈的工作寿命，因此密封圈和密封圈槽尺寸的合理匹配是延长密封圈无泄

（）湖北省潜江#陈爱平，助理工程师，生于%133年，%1&4年毕业于重庆石油学校矿机专业，现从事井下工具研究工作。地址：$##%) #）（办）或3（宅）。市。电话：（/4) &324212/243&12

万方数据

（收稿日期：；修改稿收到日期：）%111. /&. /1%111. %%. %)

年

漏密封寿命的必要保证。

密封圈及密封圈槽的选配方法

内密封圈的选配比较简单，不再赘述，这里只介绍一种外密封圈的选配方法。

假定孔、轴直径分别为! 、" ，所选密封圈为，问题是如何确定密封圈槽的底径! #，如! ! " " !

图$

所示。

" 20*. &

&$%#$" 20**&&$%$$取" %20. &&，则$3

! #$! %" #$" $42) , &&$$#

’! 2#配上公差后，则槽底径结合孔径-#) . ! #! &&

’! 2*为-#$4&&。’! 2%

假定没有-#) *&&"*&&的密封圈，只有

-#) $&&" *&&的密封圈，则密封圈槽底径可用同

’! 2. 样方法算得，即配上公差后! #为-#$4&&。’! 2*

由以上计算可知，根据不同的密封圈，可以计算出不同的密封圈槽尺寸，可见这种方法比较简单、灵活。但是为保证密封长期有效地工作，还必须合理选择其压缩率、拉伸量和孔轴配合精度等相关参数。

相关参数的确定与应用

$$（）! ! #" " " $! ）! $! %" #" #）#

%%

——密封圈外径，&式中! ! —&；

———密封圈断面直径，&" &；! ——孔直径，&! —&；

——密封圈过盈量，&" —&；——拉伸后的密封圈断面直径，&" &。#—式（）中，$" 值可根据! 值从表#中选取，! ! 、

#5压缩率#或过盈量"

密封圈是典型的挤压型密封。如图) 所示，其压缩率#通常由下式表示

! ! (’#

" !

式中&——密封圈槽底至被密封面的距离，&&。! —

#$

" ! 为已知值，则可计算出" #。为了简化计算，用

（）可简化为! ’" (" " (" $! 代替! ’#计算，则式

）" ) #$

（

简化后计算出的" #值有一定的误差，将" #再回归到式（）中计算，求出" ) $，即）" %$$

（式中" ——拉伸后的密封圈断面直径，&&。$—

如此类推，可计算出" " ) 、%……，一般来说，

" $值就已达到要求，则密封圈槽底径! #为

（）! #$! %" #$" *$

现举例说明以上计算，如+—) %##%, 注水封

’! 2#隔器活塞孔、轴尺寸为-／（孔为-#) . /010#) . ! &&

万方数据为#2) &&

，则变形后的密封圈断面直径为

），所选密封圈为-#) *&&"*&&，过盈量! 选

形密封圈和密封圈槽的选配及应用

表! 基本尺寸与过盈量关系推荐值

孔直径! 尺寸范围

! #$! ’$#$’$! *$! ! &$*$" ! &$

过盈量!

动密封$%&’! $%##$%#’! $%’$$%’$! $%+$$%+$! ! %$$! %$$! ! %($

" "

静密封$%#! $%($%(! $%) $%*$%) ! $%*! ! %&! %&! ! %)

注：井下工具用密封圈多为静密封，! 值应从静密封栏中选取。

&, 拉伸量

密封圈装入密封圈槽后，一般都会有一定的拉伸量。但据所查阅的资料可知，尚未对拉伸量有明确的定义。根据笔者的理解，拉伸量应是拉伸后的密封圈中径与自然状态时的中径之比，即

（! ! $%）／（! $&%）（）" #) &$

式中" ———密封圈的拉伸量，" " 。

。笔者一般取" 的通常推荐值为! %$! ! ! %$’，特殊情况下，甚至取为! 。为了保证值为! %$’%! 密封圈装入密封圈槽后不至太松，" 值取得稍大。

密封圈槽的宽度与形状#,

一般推荐的密封圈槽尺寸见表&，其形状如图(所示。槽宽大致为密封圈断面直径的! %#倍，

［］! 表&密封圈槽的尺寸

" "

) $%! $%! $%! $%! $%&$%&$%&

密封圈断面直径%$

! %-&%(#%! #%’(%) ’%+*%)

槽宽’&%’#%&(%$(%’) %! +%’! ! %$

($%&$%&$%#$%#$%($%($%’

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