密封件基礎(chǔ)知識課件

1、密封專業(yè)知識2013年7月主講內(nèi)容一、密封基礎(chǔ)知識二、常用的密封形式三、橡膠密封圈的失效一、密封基礎(chǔ)知識泄露密封的分類密封的選材密封材料影響密封的幾大因素1、泄露 泄露是機(jī)械設(shè)備常產(chǎn)生的故障之一。 造成泄露的原因主要有兩方面：由于機(jī)械加工的結(jié)果，機(jī)械產(chǎn)品的表面必然存在各種缺陷和形狀及尺寸偏差，因此，在機(jī)械零件聯(lián)接處不可避免地會產(chǎn)生間隙；密封兩側(cè)存在壓力差，工作介質(zhì)就會通過間隙而泄露。 阻止泄露的 主要途徑減小或消除間隙 密封的作用就是將接合面間的間隙封住，隔離或切斷泄露通道，增加泄露通道中的阻力，或者在通道中加設(shè)小型做功元件，對泄露物造成壓力，與引起泄露的壓差部分抵消或完全平衡，以阻止泄露。

2、2、密封的分類密封靜密封動密封高壓靜密封中低壓靜密封非接觸式密封接觸式密封常用材質(zhì)較軟，墊片較寬的墊密封。常用材質(zhì)較硬，接觸寬度較窄的金屬墊片。密封性好，但受摩擦磨損限制，適用于密封面線速度較低的場合。密封性較差，適用于較高速度的場合。2、密封的分類靜密封O型圈密封墊片密封密封膠密封填料密封（盤根）螺紋密封研合面密封油、水、氣管路法蘭、接頭液壓設(shè)備端蓋密封閥門閥桿軸套密封油槽端蓋管路接頭管路接頭（喇叭口）2、密封的分類填料密封漲圈密封機(jī)械密封油封密封浮動環(huán)密封迷宮密封離心密封螺旋密封軸承蓋板與轉(zhuǎn)動軸密封水輪機(jī)主軸密封風(fēng)閘、補(bǔ)氣閥活塞密封動密封非接觸式密封接觸式密封水布埡技術(shù)供水泵軸封高壩洲槳葉

3、受油器柳樹坪電站主軸密封水布埡檢修泵電機(jī)油箱密封3、密封的選材選材的基本要求 密封性好，安全可靠，壽命長，并應(yīng)力求結(jié)構(gòu)緊湊，系統(tǒng)簡單，制造維修方便，成本低廉。 選材時要考慮的因素密封工作介質(zhì)的類型 要考慮介質(zhì)與材料、潤滑劑（脂）的相容性。如果密封材料和密封流體不相容，會導(dǎo)致密封件膨脹或收縮，在使用初期就發(fā)生故障。 動密封或靜密封 動密封對材料的摩擦、磨損性能有相應(yīng)要求，應(yīng)根據(jù)運(yùn)動速度的大小選擇摩擦系數(shù)合適的材料。 工作溫度 各種密封用橡膠、塑料的適用溫度范圍差異比較大，選用材料時要確切掌握密封件的工作溫度。 元件工作中平穩(wěn)還是震動 如果工作在振動條件下，材料應(yīng)有足夠的彈性，補(bǔ)償因振動造成偏移導(dǎo)

4、致的密封接觸應(yīng)力不足。 工作環(huán)境有無污染 如果工作環(huán)境有粉塵污染，會加劇材料磨損，應(yīng)提高材料的耐磨性。 裝配工藝 一般情況下裝配工藝應(yīng)適應(yīng)材料性能，在允許的情況下，在選用材料時應(yīng)適當(dāng)考慮密封件的裝配性能。 工作壓力 材料的耐壓能力應(yīng)適應(yīng)工作壓力的要求。 密封件結(jié)構(gòu)型式 擠壓型還是唇形 價格因素 總之，各項(xiàng)工作條件對密封材料的要求，往往是互相制約的，不可能達(dá)成統(tǒng)一。這時必須適度平衡兩項(xiàng)性能要求。 隨著更高密封性能要求的提出，必須根據(jù)使用條件尋求專用材料。即使在同一個元件中，根據(jù)要求不同有時要選用多種密封材料。 4、密封材料 密封材料應(yīng)滿足密封功能的要求。由于被密封的介質(zhì)不同，以及設(shè)備的工作條件不

5、同，要求密封材料具有不同的適應(yīng)性。 對密封材料的要求材料致密性好，不易泄露介質(zhì)； 有適當(dāng)?shù)臋C(jī)械強(qiáng)度和硬度； 壓縮性和回彈性好，永久變形??； 高溫下不軟化，不分解，低溫下不硬化，不脆裂； 抗腐蝕性能好，在酸，堿，油等介質(zhì)中能長期工作，其體積和硬度變化小，且不粘附在金屬表面上；摩擦系數(shù)小，耐磨性好； 具有與密封面結(jié)合的柔軟性； 耐老化性好，經(jīng)久耐用； 加工制造方便，價格便宜，取材容易。 常用的密封材料丁腈橡膠 丁腈橡膠具有優(yōu)良的耐燃料油及芳香溶劑等性能，但不耐酮，酯和氯化氫等介質(zhì)，因此耐油密封制品以采用丁腈橡膠為主。因耐侯性不佳 應(yīng)避免在陽光直射的場所， 或產(chǎn)生臭氧的電氣裝置附 近使用。聚氨脂橡膠

6、 聚氨脂橡膠具有優(yōu)異的乃磨性和良好的不透氣性，使用溫度范圍一般為-2080。此外，還具有中等耐油，耐氧及耐臭氧老化特性，但不 耐酸堿、水、蒸汽和酮類等。 適于制造各種橡膠密封制品， 如油封、O形圈和隔膜等。 石棉 石棉板正常使用溫度在550度以下。直徑較大的低壓容器可以使用石棉帶或石棉繩。在使用石棉繩時，通常浸漬水玻璃。酸，堿溶劑等介質(zhì)也可使用此類墊片。圖為石棉板圖為石棉繩橡膠板 橡膠因具有組織致密，質(zhì)地柔軟，回彈性好，容易剪切成各種形狀，且便宜、易購等特點(diǎn)而被廣泛使用于容器和管道的密封中，但它不耐高壓，容易在礦物油中 溶解和膨脹且不乃腐 蝕，在高溫下容易老 化，失去回彈性。普通橡膠板柔性石墨

7、 柔性石墨是一種新穎的密封材料，良好的回彈性、柔軟性、耐溫性，在化工企業(yè)得到迅速的推廣和應(yīng)用。主要 用于高溫、高壓、耐腐蝕介質(zhì)下閥門、泵、反應(yīng)釜的密封 。適用于高溫高壓下的動密封。 石墨編制盤根石墨模壓盤根油麻盤根 油麻盤根是由優(yōu)質(zhì)亞麻纖維編織而成的，用于海水、由等介質(zhì)中的機(jī)械密封。使用壓力范圍210 Mpa，溫度范圍 -50140 ，PH值范 圍212。 聚四氟乙烯 聚四氟乙烯（簡稱PTFE）以其耐化學(xué)性、耐熱性、耐寒性、耐油性優(yōu)越于現(xiàn)在任何塑料而有“塑料之王”之稱，它不易老化，不燃燒，吸水性近乎為零。其組織致密，分子結(jié)構(gòu)無極性，用作墊片，接觸面可以做到平整光滑，對金屬法蘭不粘著。除受熔融堿

8、金屬以及含氟元素氣體侵蝕外，它能耐多種 酸、堿、鹽、油脂類溶 液介質(zhì)的腐蝕。聚四氟乙烯密封墊金屬復(fù)合墊片（又稱半金屬墊片） 非金屬材料雖具有很好的柔軟性、壓縮性和螺栓載荷能力低等優(yōu)點(diǎn)。但它的主要缺點(diǎn)是強(qiáng)度不高，回彈性差，不適合高壓高溫場合。所以結(jié)合金屬材料強(qiáng)度高、回彈性好。經(jīng)受得起高溫的特點(diǎn)。形成將兩者組合結(jié)構(gòu)的墊片。即為金屬復(fù)合墊片。 金屬箔增強(qiáng)石墨復(fù)合墊片金屬墊片 在高溫高壓以及載荷循環(huán)頻繁等苛刻操作條件下，各種金屬材料仍是密封墊片的首選材料，常用的材料有銅、鋁、低碳鋼、不銹鋼、鉻鎳合金鋼、鈦蒙乃爾合金等。金屬纏繞墊片銅墊片5、影響密封的幾大因素運(yùn)動速度溫度工作壓力工作介質(zhì)側(cè)向負(fù)載液壓沖擊

9、密封對偶面的粗糙度等運(yùn)動速度 運(yùn)動速度很低（0.03m/s）時，要考慮設(shè)備運(yùn)行的平穩(wěn)性和是否出現(xiàn)爬行現(xiàn)象。 運(yùn)動速度很高（0.8m/s）時，起潤滑作用的油膜可能被破壞，密封因得不到很好的潤滑而摩擦發(fā)熱，導(dǎo)致壽命大大降低。溫度 低溫會使聚氨脂或橡膠密封彈性降低，造成泄露，甚至整個密封件變得發(fā)硬發(fā)脆。 高溫會使油封體積膨脹、變軟，造成運(yùn)動時密封摩擦阻力迅速增加和耐壓能力降低。 建議聚氨脂或橡膠密封連續(xù)工作溫度范圍-10+80。 工作壓力 動密封件有最低啟動壓力要求。低壓工作須選用低摩擦性能、啟動阻力小的密封件。 高壓時要考慮密封件受壓變形的情況，需用防擠出擋圈，溝槽加工方面也有特殊要求。不同材質(zhì)的

10、密封件具有不同的最佳工作壓力范圍。 工作介質(zhì) 除了嚴(yán)格按照生產(chǎn)廠家的推薦意見選取工作介質(zhì)外，保持工作介質(zhì)的清潔至關(guān)重要。 油液的老化或污染不僅會使系統(tǒng)中的元件發(fā)生故障，加快密封件的老化和磨損，而且其中的臟物可能劃傷或嵌入密封件，使密封失效。 側(cè)向負(fù)載 活塞上一般必須裝支承環(huán)，以保證油缸能承受較大的負(fù)載。密封件和支承環(huán)起完全不同的作用，密封件不能代替支承環(huán)負(fù)載。有側(cè)向力的液壓缸，必須加承載能力較強(qiáng)的支承環(huán)（重載時可用金屬環(huán)），以防密封件在偏心的條件下工作引起泄漏和異樣磨損。 液壓沖擊 液壓沖擊產(chǎn)生的瞬間高壓可能是系統(tǒng)工作壓力的幾倍，這樣高的壓力在極短時間內(nèi)會將油封撕裂或?qū)⑵渚植繑D入間隙之內(nèi)，造成

11、嚴(yán)重?fù)p壞。一般有液壓沖擊的油缸應(yīng)在活塞桿上安裝緩沖環(huán)和擋圈。緩沖環(huán)裝在油封的前面吸收大部分沖擊壓力，擋圈防止油封在高壓下擠入間隙，根部被咬壞。 二、常用的密封形式“O”型密封圈“V”型密封圈“Y”型密封圈“”密封法蘭聯(lián)接墊片密封錐形體（喇叭口）密封密封膠密封填料密封螺紋聯(lián)接密封浮動環(huán)密封機(jī)械密封迷宮密封1、“O”型密封圈 “O”型密封圈是一種截面為圓形的橡膠圈，如圖所示。其材料主要為丁腈橡膠或氟橡膠?！癘”型密封圈是液壓與氣壓傳動系統(tǒng)中使用最廣泛的一種密封件。它主要用于靜密封和往復(fù)運(yùn)動密封。圖為“O”型密封圈d1O型圈內(nèi)徑 d2O型圈截面直徑其使用速度范圍一般為0.0050.3m/s。用于旋轉(zhuǎn)

12、運(yùn)動密封時，僅限于低速回轉(zhuǎn)密封裝置“O”型密封圈的優(yōu)點(diǎn)密封部位結(jié)構(gòu)簡單，安裝部位緊湊，重量較輕； 有自密封作用，往往只用一個密封件便能完成密封，不需要周期性調(diào)整;密封性能較好，用作靜密封時幾乎可以做到?jīng)]有泄露；運(yùn)動摩擦阻力很小，對于壓力交變的場合也能適應(yīng)； 尺寸和溝槽已標(biāo)準(zhǔn)化，成本低，便于使用和外購?！癘”型密封圈的缺點(diǎn)用于壓縮密封時,起動摩擦阻力大;如果使用不當(dāng),容易引起O形圈切、擠、扭、斷等事故;動密封很難做到不泄露,只能控制起滲漏量不大于規(guī)定許可值;在某些場合使用,往往需要加裝保護(hù)擋圈和防塵圈.在氣壓和水壓等密封中,有時還需要配備潤滑附屬裝置.“O”型密封圈用作靜密封時的密封原理 O型密

13、封圈裝入密封槽后，其界面承受接觸壓縮應(yīng)力而產(chǎn)生變形。當(dāng)沒有介質(zhì)壓力時，密封圈在自身的彈性力作用下，對接觸面產(chǎn)生一個預(yù)接觸應(yīng)力 P0 。圖為O型密封圈的靜密封原理 a)空載狀態(tài) 而當(dāng)容腔內(nèi)充入有壓力的介質(zhì)后，則在介質(zhì)壓力p的作用下，O型密封圈發(fā)生位移，移向低壓側(cè)，且其彈性變形進(jìn)一步加大，填充和封閉了密封間隙。此時，作用于密封副偶合面的接觸壓力上升為P0 +p=Pm，從而大大增加了密封效果，如圖所示。圖為O型密封圈的靜密封原理 b)承載狀態(tài)當(dāng)容腔內(nèi)的介質(zhì)卸壓后（p=0），則由于O形密封圈仍具有初裝時的預(yù)接觸應(yīng)力p0，故仍能保證密封性能。此即所謂O形密封圈的自密封作用。用于往復(fù)運(yùn)動時的密封原理 O型

14、密封圈在往復(fù)運(yùn)動滑移面上的接觸情況，如圖所示。此時O型密封圈的動密封作用主要還是依靠其預(yù)壓縮和加壓后作用于耦合面上的接觸應(yīng)力，且由于O型密封圈自身的彈性而具有磨損后自動補(bǔ)償?shù)哪芰?。O型密封圈的動密封原理 2、“V”型密封圈 V型密封圈為一種唇形密封圈，是使用最早使用最多的成型填料之一。它主要用于往復(fù)運(yùn)動，作活塞或活塞桿的密封。很少用于轉(zhuǎn)動中或作靜密封。V形密封圈的密封裝置由壓環(huán)、V形密封圈和支承環(huán)三部分組成 ，如圖所示。圖為V型密封裝置1壓環(huán) 2V形密封圈 3支承環(huán) “V”型密封圈的特點(diǎn)密封性能良好；允許一定的偏心載荷和偏心運(yùn)動；可以多圈重疊使用，并通過調(diào)節(jié)壓緊力來獲得最大密封效果；耐沖擊壓力

15、和振動壓力；當(dāng)填料不能從軸向裝入時，可以開切口使用，只要安裝時將切口互相錯開，不影響密封效果密封裝置的軸向尺寸大，摩擦阻力大“V”型密封圈的應(yīng)用安裝“V”型密封圈時，密封圈的凹口必須面向工作介質(zhì)的高壓一側(cè)。圖為“V”密封圈的安裝與調(diào)整1 調(diào)節(jié)螺栓，2 調(diào)整墊片V型密封圈主要用于液壓缸活塞和活塞桿的往復(fù)動密封，其運(yùn)動摩擦阻力較Y形密封圈大，但密封性能可靠、使用壽命長。 當(dāng)發(fā)生泄漏時，可只調(diào)整壓環(huán)或填片而無須更換密封圈。 V型密封圈的最高工作壓力60MPa，適用工作溫度-30+80 3、“Y”型密封圈 Y形密封圈的截面呈Y形，是一種典型的唇形密封圈。 圖為“Y”型密封圈“Y”型密封的特點(diǎn)密封性能可

16、靠；摩擦阻力小，運(yùn)動平穩(wěn)；耐壓性好，適用壓力范圍廣；結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉；安裝方便?！癥”型密封圈的應(yīng)用Y形密封圈廣泛應(yīng)用于往復(fù)動密封裝置中，其使用壽命高于O形密封圈。 Y形密封圈的適用工作壓力不大于40MPa，工作溫度為-30+80。 4、“”密封 “”型密封裝置屬于壓縮式寬型橡膠動密封，它的密封原理是依靠頂起環(huán)的彈簧和油壓的作用，以及密封圈的斷面壓縮，使“”型密封圈壓縮變形，從而在密封面上獲得足夠大的接觸壓力，來實(shí)現(xiàn)對介質(zhì)的 密封的。在安裝“” 密封時，應(yīng)注意橡膠圈 要松緊適當(dāng)，尖部切勿 劃破，以免降低止漏效 果?！啊毙?密封圈彈簧頂緊環(huán)壓環(huán)5、法蘭聯(lián)接墊片密封 在兩聯(lián)接件（如法蘭）的密封面

17、之間墊上不同型式的密封墊片，如非金屬、非金屬與金屬的復(fù)合墊片或金屬墊片。然后將螺紋或螺栓擰緊，擰緊力使墊片產(chǎn)生彈性和塑性形變，填塞密封面的不平處， 達(dá)到密封的目的。密封墊的 型式有平墊片、齒形墊片、 透鏡墊、金屬絲墊等。密封墊片法蘭聯(lián)接墊片密封的應(yīng)用 密封壓力和溫度與聯(lián)接件的型式、墊片的型式、材料有關(guān)。通常，法蘭聯(lián)接密封可用于溫度范圍為-70600 ，壓力大于1.3333KPa（絕對壓力）、小于或等于35MPa，若采用特殊墊片，可用于更高的壓力，廣泛用于設(shè)備法蘭、管法蘭。6、錐形體（喇叭口）密封 密封原理 利用有效密封錐面的金屬接觸發(fā)生塑性變形，在接觸面達(dá)到一定的密封面寬和密封比壓后，塑性變形

18、停止。這樣，既可以對密封介質(zhì)有效密封，又可以形成穩(wěn)健可靠的密封結(jié)構(gòu)。 應(yīng)用 錐形體密封的有很多變型，被廣泛應(yīng)用于各種液壓系統(tǒng)中，尤其適合管道尺寸較小，安裝空間有限場所，具有很好的通用性和靈活性，以便于拆裝。研合面密封的應(yīng)用 施加預(yù)緊力之前，先將聯(lián)接螺母擰緊，凸臺的外圈與喇叭口的內(nèi)錐面D面相接觸，形成線密封，起到定位的作用，然后施加一定的扭力，這樣喇叭口的端面就會產(chǎn)生一定量的變形，使喇叭口的棱線擠壓在凸臺的外錐面C面上，形成一圈明顯的壓痕，從開始接觸定位的點(diǎn)，到發(fā)生塑性變形的接觸點(diǎn)，最終形成了錐形密封的密封面。 高壓硬管的兩端采用的是錐形喇叭口，與喇叭口形成密封連接的是錐形的凸臺。它們之間的配合

19、情況如圖1所示7、密封膠密封 用刮涂、壓注等方法將密封膠涂在要壓緊的兩個面上，靠膠的浸潤性填滿密封面凹凸不平處，形成一層薄膜，能有效的起到密封作用。密封膠密封密封膠密封的應(yīng)用 密封膠密封主要用于管道密封。密封膠密封適用于非金屬材料，如塑料、玻璃、皮革、橡膠。以及金屬材料制成的管道或其他零件的密封。密封膠密封牢固，結(jié)構(gòu)簡單，密封效果好，但耐溫性差，通常用于150 以下，可用于油泵、管道等的平面法蘭、螺紋聯(lián)接的膠封。8、填料密封 在鋼管與殼體之間充 以填料（俗稱盤根）， 用壓蓋和螺釘壓緊，以 堵塞漏出的間隙，達(dá)到 密封的目的。填料填料密封的原理軸承效應(yīng)：在盤根填料和軸之間，會因?yàn)閺埩Φ淖饔眯纬梢粚?/p>

20、液膜，使盤根填料和軸形成類似于滑動軸承的關(guān)系，這樣盤根填料和軸就不會因?yàn)檫^度摩擦而出現(xiàn)磨損。迷宮效應(yīng)：軸的表面平整程度無法達(dá)到圍觀水平，盤根和軸只能部分貼合而做不到完全貼合，在盤根和軸之間永遠(yuǎn)存在著極為微小的間隙，這些間隙就形成了迷宮帶，介質(zhì)在其中被多次節(jié)流，而達(dá)到密封的作用。填料密封的應(yīng)用 填料密封主要用作動密封。它廣泛用作離心泵、壓縮機(jī)、真空泵、攪拌機(jī)和船舶螺旋槳的轉(zhuǎn)軸密封，往復(fù)式壓縮機(jī)、制冷機(jī)的往復(fù)運(yùn)動軸封，以及各種閥門閥桿的旋動密封等。（如活動導(dǎo)葉與頂蓋軸套之間的密封、調(diào)速器主供油閥閥桿與閥座之間的密封、接力器活塞桿與缸體之間的密封）9、螺紋聯(lián)接密封 用于管道公稱直徑DN 50mm的密

21、封。由于螺紋間配合間隙較大，需在螺紋處放置密封材料，如麻、密封膠或聚四氟乙烯帶等，最高使用壓力為1.6MPa。螺紋聯(lián)接密封結(jié)構(gòu)簡單，加工方便。1、3 管道，2 接管套10、浮動環(huán)密封 浮動環(huán)可以在軸上徑向浮動，密封腔內(nèi)通入比介質(zhì)壓力高的密封油。徑向密封靠作用在浮動環(huán)上的彈簧力和密封油 壓力與隔離環(huán)貼合而 達(dá)到密封效果。軸向 密封靠浮動環(huán)與軸之 間的狹小徑向間隙對 密封油產(chǎn)生節(jié)流來實(shí) 現(xiàn)。浮動環(huán)密封的應(yīng)用 浮動環(huán)密封結(jié)構(gòu)簡單，檢修方便，但制造精度高，需采用復(fù)雜的自動化供油系統(tǒng)。適用于介質(zhì)壓力大于10MPa、轉(zhuǎn)速為10002000r/min、線速度為100m/s以上的流體機(jī)械，如氣體壓縮機(jī)、泵類等

22、軸封。11、機(jī)械密封 機(jī)械密封主要是將較易泄漏的軸向密封改為不易泄漏的端面密封。當(dāng)軸轉(zhuǎn)動時，帶動了彈簧座、彈簧壓板、動環(huán)等零件一起轉(zhuǎn)動，由于彈簧力的作用使動環(huán)緊緊壓在靜環(huán)上。軸旋轉(zhuǎn)時，動環(huán)與軸一起 旋轉(zhuǎn)，而靜環(huán)則固定在 座架上靜止不動，這樣 動環(huán)與靜環(huán)相接觸的環(huán) 形密封面阻止了介質(zhì)的 泄漏。機(jī)械密封的應(yīng)用 機(jī)械密封應(yīng)用廣泛，用于密封各種不同粘度、有毒、易燃、易爆、強(qiáng)腐蝕性和含磨蝕性固體顆粒的介質(zhì)。12、迷宮密封 迷宮密封是在轉(zhuǎn)軸周圍設(shè)若干個依次排列的環(huán)行密封齒，齒與齒之間形成一系列截流間隙與膨脹空腔，被密封介質(zhì)在通過曲折迷宮的間隙時產(chǎn)生節(jié)流效應(yīng)而達(dá)到阻漏的目的。（a）直通型（b）復(fù)合直通型（c）錯列型（d）階梯型（e）斜齒階梯型（f）蜂窩與直通組合式（g）承磨密封迷宮密封的特點(diǎn)迷宮密封是非接觸密封，無固相摩擦，不需潤滑，適用于高溫、高壓、高速和大尺寸密封條件。迷宮密封工作可靠，功耗少，維護(hù)簡便，壽命長。迷宮密封漏泄量較大。如增加迷宮級數(shù)，采取抽氣輔助密封手段，可把漏泄量減小，但要做到完全不漏是困難的。迷宮密封的應(yīng)用 由于迷宮密封的轉(zhuǎn)子和機(jī)殼間存在間隙，無固體接觸，毋須潤滑，并允許有熱膨脹，適應(yīng)高溫、高壓、高轉(zhuǎn)速頻率的場合，