橡塑密封技術(shù)發(fā)展動(dòng)向

———橡塑密封技術(shù)發(fā)展動(dòng)向密封可分為靜密封和動(dòng)密封兩大類。靜密封主要有墊密封、密封膠密封和直接接觸密封三大類。根據(jù)工作壓力，靜密封又可分為中低壓靜密封和高壓靜密封。中低壓靜密封常用材質(zhì)較軟寬度較寬的墊密封，高壓靜密封則用材質(zhì)較硬接觸寬度很窄的金屬墊片。動(dòng)密封可以分為旋轉(zhuǎn)密封和往復(fù)密封兩種基本類型。按密封件與其作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的零部件是否接觸，可分為接觸式密封和非接觸式密封；按密封件和接觸位置又可分為圓周密封和端面密封，端面密封又稱為機(jī)械密封。動(dòng)密封中的離心密封和螺旋密封，是借助機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)給介質(zhì)以動(dòng)力得到密封，故有時(shí)稱為動(dòng)力密封。

對(duì)密封的基本要求是密封性好、安全可靠、壽命長(zhǎng)，燕應(yīng)力求結(jié)構(gòu)緊湊，系統(tǒng)簡(jiǎn)單，制造維修方便，成本低廉，大多數(shù)密封件易損件，應(yīng)保證互換性，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化。

各種型式的密封，都有其特點(diǎn)和使用范圍，設(shè)計(jì)密封時(shí)應(yīng)先進(jìn)行分析比較。

全封閉密封

密封設(shè)計(jì)中的幾個(gè)問題

密封用材料

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)備的工作條件不同，要求密封材料具有不同的適用性。對(duì)密封材料的要求是：①材料致密性好，不易泄漏介質(zhì)；②有適當(dāng)?shù)臋C(jī)械強(qiáng)度和硬度；③壓縮性和回彈性好，永久性變形小；④高溫下不軟化、不分解，低溫下不硬化、不脆裂；⑤抗腐蝕性能好，在酸、堿、油等介質(zhì)中能長(zhǎng)期工作，其體積一硬度變化小，且不粘附在金屬表面上；⑥摩擦系數(shù)小，耐磨性好；⑦具有與密封面貼全的柔軟性；⑧耐老化性好，經(jīng)久耐用；⑨加工制造方便，價(jià)格便宜，取材容易。顯然，任何一種材料要完全滿足上述要求是不可能的，但具有優(yōu)異密封性能的材料能夠滿足上述大部分要求。

可橡膠是最常用的密封材料，除橡膠外，適合于做密封材料的還有石墨帶、聚四氟乙烯以及各種密封膠等，表29.2-4列出密封材料的分類和用途。

表29.2-2常用密封方法的特征

類別材料用途

液體高分子材料液態(tài)密封膠、厭氧膠、熱熔型密封膠

纖維植物纖維棉、麻、紙、軟木墊片、軟填料、防塵密封件、夾布橡膠密封件

動(dòng)物纖維毛、氈、皮革墊片、軟填料、成型填料、油封、防塵密封件

纖維礦物纖維石棉墊片、軟填料

人造纖維有機(jī)合成纖維、玻璃纖維、碳纖維、陶瓷纖維軟填料、夾布橡膠密封件

彈塑性體橡膠合成橡膠、天然橡膠墊片、成型填料、油封、軟填料、防塵密封件、全封閉密封件

塑料氟塑料、尼龍、聚乙烯、酚醛塑性、氯化聚醚、聚苯硫醚墊片、成型填料、油封、軟填料、硬填料、活塞環(huán)、機(jī)械密封、防塵密封件、全封閉密封件

密封膠液態(tài)密封膠、厭氧膠墊片、導(dǎo)管聯(lián)接、螺紋密封

無機(jī)材料柔生石墨天然石墨墊片、軟填料、密封件

碳石墨焙燒碳、電化石墨機(jī)械密封、硬填料、動(dòng)力密封、間隙密封

工程陶瓷氧化鋁瓷、滑石瓷、金屬陶瓷、氧化硅、硼化鉻

金屬有色金屬銅、鋁、鉛、鋅、錫及其合金墊片、軟填料、機(jī)械密封、迷宮密封、硬填料、間隙密封

黑色金屬碳鋼、鑄鐵、不銹鋼、堆焊合金、噴涂粉末墊片、硬填料、機(jī)械密封、活塞環(huán)、間隙密封、防塵密封件、全封閉密封件、成型填料

硬質(zhì)合金鎢鈷硬質(zhì)合金、鎢鈷鈦硬質(zhì)合金機(jī)械密封

貴金屬金、銀、銦、鉭高真空密封、高壓密封、低溫密封

泄漏

是指從運(yùn)動(dòng)副的密封處越界漏出的少量不作有用功的流體的現(xiàn)象。

造成泄漏的基本原因是密封部位內(nèi)外兩側(cè)的壓力差或濃度差使流體流動(dòng)，以及密封面上有間隙，使流體溢出。對(duì)于不同類型的密封，作用原理有所不同。靜密封是依靠封閉結(jié)合面間的間隙以實(shí)現(xiàn)密封作用；而動(dòng)密封就不能單純依靠封閉結(jié)合面間的間隙實(shí)現(xiàn)密封，因?yàn)殚g隙愈緊密，對(duì)偶表面相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)的摩擦阻力就愈大，導(dǎo)致結(jié)合面發(fā)熱，使密封很快失效，因此動(dòng)密封作用原理的要點(diǎn)是既可保持密封而又不產(chǎn)生較大摩擦阻力，包括減小密封兩側(cè)的壓力差及使結(jié)合面間保持流體潤(rùn)滑膜等。

對(duì)密封件的基本要求有如下幾點(diǎn)：

1.在一定的壓力和溫度范圍內(nèi)具有良好的密封性能。

2.摩擦阻力小，摩擦系數(shù)穩(wěn)定。

3.磨損小，磨損后在一定程度上能自動(dòng)補(bǔ)償，工作壽命長(zhǎng)。

4.與工作介質(zhì)相適應(yīng)。

5.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝拆方便，價(jià)格低廉。

常用密封裝置的種類

1.模壓成型

大多數(shù)橡膠密封件均應(yīng)用此種成型方法，如各種擠壓密封、旋轉(zhuǎn)軸唇形密封、往復(fù)動(dòng)唇形密封圈、復(fù)合密封、薄膜密封、波紋管形密封等。

2.加工成型

如矩形密封、活塞環(huán)密封、同軸密封（或滑環(huán)組合密封）等。

3.板或條類型材

如橡膠、纖維增強(qiáng)橡膠、粘接石棉纖維、芳族聚酰胺纖維等，板或條類型材多半用于密封襯墊或填料，橡膠作為石棉及其代用品的粘合劑，其中芳族聚酰胺纖維與加工成型的橡膠圈有時(shí)用于航天設(shè)備往復(fù)動(dòng)密封。

密封材料的性能要求

密封材料的性能是保證有效密封的重要因素，選擇密封材料，主要是根據(jù)密封元件的工作環(huán)境，如使用溫度、工作壓力、所使用的工作介質(zhì)以及運(yùn)動(dòng)方式等。對(duì)密封材料的基本要求如下：

1.具有一定的力學(xué)性能，如拉伸強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率等；

2.彈性和硬度適當(dāng)，壓縮永久變形?。?/p>

3.耐高溫和低溫，高溫下不分解、軟化，低溫下不硬化；

4.與工作介質(zhì)相適應(yīng)，不產(chǎn)生溶脹、分解、硬化等；

5.耐氧性和耐老化性好，經(jīng)久耐用；

6.耐磨損，不腐蝕金屬；

7.易于成形加工，價(jià)格低廉；

橡塑密封技術(shù)發(fā)展動(dòng)向

一、嚴(yán)酷環(huán)境

隨著機(jī)械產(chǎn)品使用條件的日益嚴(yán)酷、對(duì)橡膠密封制品的使用條件也提出了更高的要求，例如在航天、航空工業(yè)、石油及礦山工業(yè)、工程機(jī)械及交通運(yùn)輸工業(yè)、能源工業(yè)等使用膠密封，往往要適應(yīng)較寬的溫度環(huán)境及高壓、砂塵等嚴(yán)酷環(huán)境。據(jù)1984年國(guó)際橡膠會(huì)議資料，汽車、拖拉機(jī)中的旋轉(zhuǎn)軸唇形密封圈使用條件已有了較大發(fā)展。

由于使用條件的變更，將使特種橡膠消耗量不斷增加，要求發(fā)展新型密封件，提高密封件的使用壽命及可靠性。

旋轉(zhuǎn)軸唇形密封圈的工作壓力通常在0.1~3.5MPa,最高速度為15~20m/s.流體動(dòng)力型的最高速度可達(dá)25~32m/s.但在較高情況下，工作壓力稍低一些。

往復(fù)動(dòng)密封的系統(tǒng)壓力一般在20MPa以下，在航天、航空工業(yè)中使用的高性能組合密封，系統(tǒng)壓力可達(dá)56MPa.此時(shí)，最高工作速度為1m/s.

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，目前已提出了開發(fā)在高寒、沙漠與水下等環(huán)境中使用的密封件的要求。

二、擠壓型密封件的技術(shù)發(fā)展動(dòng)向

擠壓型密封特別是O型圈在密封件中一直應(yīng)用廣泛。其他如X型、T型、D型、方形、三角形等型式，適合在不同場(chǎng)合下應(yīng)用。

改進(jìn)的方向是使其密封性能穩(wěn)定可靠，提高其耐壓能力，降低摩擦力。也可以和低摩擦的塑料如聚四氟乙烯、尼龍的滑環(huán)與支承環(huán)形成組合密封。提高其耐壓力及降低摩擦力。有一些制造廠的產(chǎn)品許可達(dá)到速度7.5m/s,密封壓力5.6MPa.

三、往復(fù)動(dòng)唇形密封的技術(shù)發(fā)展動(dòng)向

往復(fù)動(dòng)唇形密封又稱唇形襯墊或皮碗，相當(dāng)廣泛地應(yīng)用于液壓系統(tǒng)的往復(fù)油缸動(dòng)密封。這種密封受壓面呈唇形，在安裝時(shí)有極小過盈，使唇緣與密封面充分接觸產(chǎn)生密封作用。當(dāng)油缸工作時(shí)，隨著壓力的升高，其接觸力與接觸面積增加，從而密封性提高。而在油缸回程時(shí)，壓力隆低，接觸面積與摩擦均低于工作行程，因此產(chǎn)生呼吸作用，潤(rùn)滑唇口。

往復(fù)動(dòng)密封的型式很多，常見的有J型、L型、U型、V型與Y型等。還有各種組合及復(fù)合密封。如彭形、蕾形、多唇形密封等。

在高壓下的必須防止擠出，選用具有足夠抗撕強(qiáng)度、硬度與模量?；蚴菐в兄С协h(huán)進(jìn)行保護(hù)，或是采用增強(qiáng)的彈性體。一些高壓、高速或高溫下使用的密封往往使用復(fù)合組合式密封，如霞板公司（Shamban）公司的Turcon滑環(huán)組合密封、卡爾弗倫登堡公司和**油封公司的NCF,SIMKO高效組合密封、道蒂公司的Balmaster,霍爾公司的Hallprone等。

它們的共同特點(diǎn)是有兩個(gè)唇口與油缸壁接觸。密封部位中間設(shè)有凹槽，可以貯存介質(zhì)，改善了潤(rùn)滑性，唇損小，密封可靠，而用于氣動(dòng)系統(tǒng)的唇密封則要求在無油潤(rùn)滑的狀態(tài)下工作，故此與液壓系統(tǒng)的唇密封結(jié)構(gòu)有所不同。目前多半采用在密封唇部設(shè)有貯存潤(rùn)滑脂的槽或在唇部粘接有低摩擦塑料或布的結(jié)構(gòu)以提高其使用壽命，有的從結(jié)構(gòu)上想法降低密封唇的接觸面積與接觸壓力，有的將防塵刮板與密封件做成一體的結(jié)構(gòu)。

四、旋轉(zhuǎn)軸唇形密封技術(shù)發(fā)展動(dòng)向

目前相似結(jié)構(gòu)的品種已不下200種。如流體動(dòng)力型、內(nèi)包骨架、裝配式、外露骨架、粘接聚四氟乙烯的AF型、雙模量回流型等等。外露骨架裝配式的優(yōu)點(diǎn)是定位準(zhǔn)確。同軸度高、導(dǎo)熱散熱條件好。在壓力和振動(dòng)作用下穩(wěn)定，因而有較高的使用壽命，同時(shí)節(jié)省膠料。雙模量回流型運(yùn)用波形密封理論，通過在密封接觸部位增加一種低定伸、易變形材料，即可獲得回流效果，同時(shí)可降低產(chǎn)品設(shè)計(jì)與模具加工費(fèi)用。

密封膠與密封脂

密封膠是一種涂敷在兩結(jié)合面間，使之膠接在一起，從而將泄漏縫隙堵塞的密封材料。密封膠是一種高分子密封材料。密封膠一般分為液態(tài)密封膠與厭氧膠兩類。液態(tài)密封膠的初始形態(tài)一般是具有流動(dòng)性的粘稠液狀物，能容易地填滿接合面間的縫隙而形成（或者經(jīng)過干燥后形成）具有粘性、粘彈性或可剝性的均勻而穩(wěn)定的連續(xù)薄膜。而厭氧膠則在密封膠滲入兩接合面并與空氣隔絕時(shí)，在常溫下自行聚合固化而將兩接合面牢固地膠接和密封。

現(xiàn)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上的密封膠，其主要缺點(diǎn)為油脂耐溫低、粉料易固化粘附等，造成密封過程中耐溫差、易粘附于缸面，難以清除等缺陷，另外，還有保質(zhì)期較短等缺點(diǎn)。

德國(guó)的博科思高溫密封膠具有良好的密封性能，又有良好的耐溫、耐壓、耐密介質(zhì)等特點(diǎn)，使用方法簡(jiǎn)便，常用于機(jī)電產(chǎn)品的靜止接合面間的密封，以及接合面較復(fù)雜的螺紋等的密封。博科思高溫密封膠優(yōu)異的耐溫性能，最高耐溫可達(dá)900℃；良好的耐壓性能，在蒸汽壓力下承受25Mpa,無密封環(huán)法蘭承受45Mpa,螺管接頭55Mpa;極好的密封性能，由于產(chǎn)品具有良好的塑變性，受熱不會(huì)固化，密封膜不會(huì)被破壞，從而保證了機(jī)件密封面的密封；產(chǎn)品易于清除，使用過的密封面可以用無水乙醇或丙酮輕易的擦去，而不會(huì)附著于密封面；博科思高溫密封膠保質(zhì)期較長(zhǎng)，產(chǎn)品在正確儲(chǔ)存的情況下，我們保證兩年的適用期；使用壽命長(zhǎng)，根據(jù)應(yīng)用指導(dǎo)使用并正常運(yùn)行時(shí)，