铝塑管卡压式接头的密封可靠性分析.doc

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1、铝塑管卡压式接头的密封可靠性分析摘要：铝塑管接头采用内衬橡胶密封圈的卡压式结构，彻底解决了长期困扰人们的因热胀冷缩产生的漏水问题，克服了设计人员选用铝塑管系统的技术障碍。关键词：卡压式接头铝塑复合管自94年进入中国市场以来，已有十年的发展史，其间经历了大起大落的发展过程，既有投资上一哄而起的因素，也有技术上不够成熟的因素，尤其是连接技术的不成熟。这十年来，行业内也在不断探索和研究铝塑管的连接技术。从《铝塑复合管承插式铜制管接头》（CJ/T110-1999），到《铝塑复合管用卡套式铜制管接头》（CJ/T111-2000），再到《铝塑复合管用卡压式铜制管接头》（CJ/T190-2004）。铝塑管的

2、连接技术在一步一步走向成熟，目前，日丰铝塑管采用的卡压式管件技术,系引进欧洲广泛应用的成熟技术，已完全解决了接头漏水的问题。本文对卡压式管件的密封原理予以介绍并提出设计选用的建议。1.卡压式管件的结构图1本体的头部结构尺寸图2装配图如图2，卡压式接头与铝塑管的连接是这样来实现的：通过专用钳压工具，让套于铝塑管外层的不锈钢套产生收缩、塑性变形，迫使铝塑管内壁塑料层收缩并咬合至接头芯体外圆表面上的锯齿形环槽中，由于两只O型橡胶密封圈设计线径大于芯体外径D2（见图1）25%。因此，在铝塑管内层收缩后，两只O型密封圈将始终处于压缩状态，从而提供持久的密封性能。2.O型密封圈的自密封作用O型圈在使用过程

3、中因受压力作用变形而产生密封作用，因此在装配时O型圈和被密封面之间就要保持一定的压缩量。橡胶受压产生的反弹力始终给予被密封面一初始压缩应力，从而起到预密封作用，如图3所示。图3预密封作用6当受预密封作用的O型圈受流体压力作用时，O型圈被挤向沟槽一侧。当压力增大，O型圈变形成D形，并把压力传递给接触面，随流体压力增大，传递压力越大，密封作用越大。这种由液压流体自动增强密封效果的作用叫做自密封作用，如图4所示。图4自密封作用决定O型圈预密封作用和自密封作用的主要参数是压缩量，对静密封条件下，压缩量一般取20%，考虑到管件和密封圈生产过程中的尺寸公差和热胀冷缩的影响，卡压式管件O型圈平均压缩量设计为

4、25%。3.热胀冷缩对密封性能的影响我们知道，塑料和金属的线膨胀系数相差十倍之多，因此，在冷热交替时，膨胀（收缩）量不同，密封还会可靠吗？通热水时，塑料膨胀量大于金属膨胀量，不会出现间隙。通冷水时，塑料的收缩量大于金属收缩量，则密封面会出现间隙。最大间隙量的计算：我们考虑极限温差，从96℃热水（GB/T18997规定铝塑管的最高使用温度为95℃）转换为1℃冷水，极限温差△Tmax=95℃塑料层收缩量=内层塑料厚度×αPEX×△Tmax铜芯体收缩量=铜芯体厚度×αCu×△Tmax最大间隙量=塑料层收缩量—铜芯体收缩量以1216为例，最大间隙量=0.0120-0.002865=0.009135mm

5、，远远小于O形圈凸出高度0.35mm。（相当于该值的2.6%）其余规格的最大间隙量计算值与O形圈凸出高度的比较尺寸见表1。表1不同规格热水型铝塑管（XPAP）与管件在极限温差95℃时的最大间隙量管材规格内层壁厚（mm）管件本体厚度（mm）内层塑料的收缩量（mm）管件壁厚的收缩量（mm）密封面的最大间隙量（mm）密封圈凸出高度（mm）10140.861.850.01050.0028650.0076350.412160.91.850.01200.0028650.0091350.3514180.91.950.01180.003020.008780.35162060.81.950.01020.0030

6、20.007180.3520251.12.50.01430.0038710.0104290.5526321.22.650.01540.0041030.0112970.55324062.03.40.02540.0052650.0201350.6541502.23.40.02830.0052650.0230350.6551633.04.350.03850.0067360.0317640.7660753.24.80.04060.0074330.0331670.7注：PEX的线膨胀系数：αPEX=1.5×10-4m/m·℃Cu的线膨胀系数：αCu=1.63×10-5m/m·℃根据我们前面的讨论，决定O

7、形圈密封作用的主要参数是密封圈的压缩量，从表1的计算结果来看，所有规格在极限温差时的最大间隙量值远远小于O形圈凸出高度。因此，几乎不会影响到O形圈的压缩量，也就不会影响密封作用。4.铝塑管系统的设计选用根据上述讨论，铝塑管系统采用内衬橡胶圈的卡压式管件技术，解决了长期困扰人们的因热胀冷缩产生的漏水问题。克服了设计人员选用铝塑管系统的技术障碍。上世纪90年代后期，铝塑管因其卫生、洁净、价格便宜、安装