真空系统设计（矩形截面密封槽的设计计算）

真空系统是指由真空泵、真空计及各种零件通过管道以适当的方式联接，组合成能达到一定真空度要求的装置。真空系统的基本要求是都有哪些？

3.3.2.4矩形截面密封槽的设计计算

A密封槽宽度

密封槽宽度是密封设计中另一重要参数。 由于安装在密封槽里的橡胶圈受压前后，形状发生变化而体积不变(橡胶本身不可压缩)，因此，密封槽要有容纳密封圈变形的空间。在受压密封状态下，密封圈不可能将密封槽完全充满，在不同的介质和温度下，要求0型密封圈产生轻微的滚动，因此，通常要求矩形密封槽的容积比密封圈的体积大15%左右。

B密封槽深度

设计橡胶密封槽，要充分考虑橡胶密封圈( 截面为圆形或矩形)的特点，橡胶圈受力后形状改变而体积保持不变，即不可压缩的弹性压缩能力，超过这种能力就会产生塑性变形，严重时造成表皮破损，因此，确保橡胶密封圈最适宜的压缩量是密封槽设计中重要的参数之过小不能形成长期稳定的可靠密封，过大会影响橡胶圈的使用寿命。静密封法兰连接矩形密封槽深度和0型密封圈压缩率参数见表3- 15。

表3-15矩形密封槽深度和O型密封圈压缩率参数

注: 1. 截面直径4、6、8、10、14、18、20几种规格为中国法兰标准;

2.密封槽深数据是按0型密封圈压缩量给出的，如果法兰紧固后留有问原，则需相应减小密封槽的深度值。

C密封槽宽度Y和密封槽深度X的设计计算

0型密封圈在矩形断面密封槽中受到压缩时，有可能受到槽宽的限制，此时如图3-56所示，密封比压力将随压缩量增加而急剧增加。

当0型密封圈压缩受到槽宽限制时，相对比压力σx与相对高度Xx的关系由图3-57所示，图中的横坐标表示相对宽度，其值为:

式中，Y为矩形槽的宽度; d为0型密封圈的截面直径。

由图3-57可知，当0型密封圈的压缩比一定时(X,=常数)，槽越窄( Yx越小)，密封比压力σs就越高。如果密封比压力σs一定(如各种橡胶均取1. 3MPa)，则相对比压力σx将随E的增大而减小。

相对比压力不仅与槽宽Y和槽深X有关，而且还与X、Y的公差有关，设计计算时应从最坏的情况考虑，即考虑在0型密封圈截面直径最小，槽宽又最大的情况下，也能保证0型密封圈产生1. 3MPa的比压力。如果设最坏情况下槽的最大相对深度为Xxmax，最大相对max宽度为Yxmax，则:

式中，X，与Y,可以从图3-57中查得。

图3-57 σs ,值为1. 3MPa时各种相对比压力σx = os/E所决定的Xx与Yx关系曲线

图中虚线表示0型密封圈受压后的换算宽度，在其右侧0型密封圈处于自由态;最下面一条曲线为装填因数φ=1.00 (φ=0型密封圈截面面积/密封槽断面面积x100%)。

保证比压力不小于1. 3MPa时所需要的密封槽最大深度Xmax和最大槽深所对应的密封槽宽度Y,可用下式求得;

式中，D为自由状态下的0型密封圈内径; D'为矩形密封槽内径(0型密封圈伸展后的内径); d为0型密封圈截面公称直径; △为0型密封圈截面公称直径d的尺寸公差下偏差; dmin为O型密封圈的最小截面直径，dmin= d -△。

D设计举例

某橡胶0型密封圈的橡胶材料硬度为65HS，0型密封圈截面直径d=(6 ±0.15 ) mm,内径D= 154mm。0型密封圈放人内径为156. 5mm的矩形槽内，受压后其外侧为自由状态，比压力取1.3MPa, 计算密封槽深。

首先从图3-57中查相对比压力σx和Xx值，当胶圈硬度为65HS时，由图3-57中查得σx =0.3, Xx=0.74。 将已知条件: D= 154，D'= 156.5， d=6,公差△=0.15代入式(3-13) 得:

即所设计的矩形密封槽的最大槽深不能超过4. 3mm。当槽深大于4.3mm时，0型密封圈所受的力将达不到1.3MPa的压力。