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深水密封连接器:水压和真空是两回事

时间: 阅读:4 来源:智远光电

常有人问:真空密封能做到1×10的负9次方,做水下密封应该没问题吧?实际上这两者的设计逻辑差别很大,直接套用会出问题。

JS系列深水密封连接器

压差方向相反

真空密封面对的是内低外高——腔体内是负压,外部是大气压,压力方向是从外往内。密封圈被压向密封面,压差越大压得越紧,属于"自紧式"。

水下密封正好反过来:设备内部是常压,外部是水压,压力从外往内。密封圈在这个方向下会被推向间隙,压差越大越容易被挤入缝隙。所以水下密封不能用自紧式思路,要靠预压紧加抗挤出结构。

抗挤出是关键

深水压力下,橡胶密封圈会被挤进金属件之间的间隙。如果间隙大于一定值,密封圈会被啃伤甚至切断。解决办法有两个:一是减小配合间隙,二是加挡圈。

挡圈是放在密封圈低压侧的硬质环(通常是聚四氟乙烯),它填充了间隙,阻止橡胶被挤进去。深水连接器的密封结构里几乎都有挡圈,这是和真空密封很不一样的地方。

压力量级差很多

SFX系列水下密封连接器

真空的压差最大就是一个大气压,约0.1兆帕。水下不一样——水深每增加10米增加一个大气压,1000米水深就是10兆帕,是一百倍。海洋设备常用的深度是几百到几千米。

这个量级下,连接器壳体本身也要承压。壳体要做厚,材料强度要够,法兰螺栓的数量和规格都要重新算。普通连接器的壳体在这个压力下会直接变形。

材料的额外要求

水下设备除了承压,还要耐腐蚀。海水是强电解质,不锈钢在海水中会点蚀和缝隙腐蚀,铝合金更不行。深水连接器的壳体通常用316L不锈钢、钛合金或者双相不锈钢。

还有一个问题是生物附着。长期浸泡的设备表面会附着海生物,影响密封面和插拔。所以水下连接器裸露的密封面要尽量少,或者设计成便于清理的形式。

插拔怎么办

水下插拔(湿插拔)是另一个技术分支。普通连接器不能在水中插拔——水会进入接触区,造成短路。湿插拔连接器靠的是特殊结构:接触件在油-filled 的腔体内,插头插入时先把水挤出,接触件在油中完成啮合。

这种结构复杂、成本高,只在必须水下作业的场合使用。多数水下设备的做法是:在陆上插合并检验密封,然后整体下水;需要维护时把设备打捞上来。所以选型时要先明确:到底需不需要湿插拔?绝大多数情况下答案是不需要。

检验方式不同

真空密封用氦质谱检漏,水下密封用压力试验——打水压到工作压力的1.5倍,保持一定时间,看有没有渗漏。也可以用气压试验,但因为气体可压缩,安全性差,一般只用于低压场合。

我们的JS系列深水密封连接器和SFX系列水下密封连接器按水深等级分档供货,提供工作压力、材料、壳体形式的对照参数。把工作水深、介质(淡水或海水)、是否需要湿插拔告诉我们,可以直接定型号。

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