密封元件的概述 Ø 密封的分类、特点及应用 Ø 密封元件的密封形式 Ø 密封元件的储存 Ø 密封元件在我们产品上的运用 2 一、密封的分类、特点及应用 1.1 密封的概念 1.2 密封的分类 1.3 静密封的种类特点及应用 1.4 动密封的种类特点及应用 3 一、密封的分类、特点及应用 1.1 密封的概念 ▶ 密封是防止流体或固体微粒从相邻结合面间泄漏以及防止外界杂质如灰尘与 水分等侵入机器设备内部的零部件或措施。起密封作用的零部件称为密封 件，简称密封。 ▶ 对密封的基本要求是严密、可靠、寿命长、力求结构紧凑、简单，维修方 便，成本低廉。大多数密封件为易损件，应保证互换性，实现标准化、系列 化。 ▶ 密封形式 ▶ 根据不同的工况采用不同的密封形式。 O 型圈、 Y 型圈、 V 型圈密封比较常见， 组合垫主要用在接头、堵头密封的地方，还有毡圈， U 型圈要用在液压缸活塞或 者活塞杆密封的地方，包括一些活塞专用密封圈： TPM/DAS 组合密封圈、双向活 塞封、重载活塞封等。格来圈属于组合密封，用在即需要密封又耐磨的地方。防 尘圈系列：单唇防尘、双唇防尘、马鞍形防尘圈、金属骨架防尘圈和四氟防尘。 4 一、密封的分类、特点及应用 1.2 密封的分类 1.2.1 按照结合面间是否有相对运动，密封可分为静密封和动密封两大类。 ▶ 静密封主要有垫密封、密封胶密封、直接接触密封和非接触密封四大类。根据工作压力， 静密封又可分为中低压静密封和高压静密封。 ▶ 动密封可以分为旋转密封和往复密封两种基本类型。 5 一、密封的分类、特点及应用 1.2 密封的分类 1.2.2 l 按密封件与其作相对运动的零部件是否接触，可分为接触式密封和非接触 式密封； l 按密封件和接触位置又可分为圆周密封和端面密封，端面密封又称为机械密 封。 ▶ 一般接触型密封结构比较简单，但因受摩擦磨损的限制，仅适于密封面间线速度较低 的场合。 ▶ 非接触型密封结构往往复杂，但由于不直接接触，故适用于密封面间线 一、密封的分类、特点及应用 1.2 密封的分类 1.2.3 颜色和材质是没有多大关系的，颜色基本是人为添加进去的。 对于国外的产品，一般为黑色，加颜色的比较少 ; 国产及台湾生产的， 加色的比较多见。这里对常见的颜色加以说明： ▶ 白色：聚四氟乙烯（PTFE ）、双氟橡胶（FFPM ） ▶ 红色：硅橡胶（ SI/VMQ ）、氢化丁晴橡胶（HNBR ）、丁晴橡胶 ▶ 咖啡色：氟橡胶（ FKM ） ▶ 墨绿色：氟橡胶（ FKM ） 7 一、密封的分类、特点及应用 1.3 静密封的种类特点及应用 1.3.1 法兰联接垫片密封 n 特点：在两个接触面间垫上不同型式的密封垫片，如非金属垫片、复合垫片或金属垫 片，靠垫片产生的弹性和塑性变形，填塞密封面的不平处，达到密封的 目的 n 应用：密封压力和温度与联接件的形式、垫片的片型、材料有关。通常，法兰连接密 封可用于温度范围为 -70-600℃ ，压力小于 3 Mpa 。广泛应用于设备法兰与管道法兰 联接。 8 一、密封的分类、特点及应用 1.3 静密封的种类特点及应用 1.3.2 自紧密封 n 特点：密封元件不仅受外部联接件施加的力进行密封，而且还依靠介质的压力压紧密 封件进行密封，介质压力越高，对密封元件施加的压紧力就越大。 n 应用：介质直接作用在密封环上，利用密封环的弹性变形压紧在法兰的端 上，用于 化工高压容器法兰的密封。 9 一、密封的分类、特点及应用 1.3 静密封的种类特点及应用 1.3.3 研磨密封 n 特点：靠两密封面的精密研配消除间隙，用外力严紧来保证密封。实际使用中，密封 面往往涂覆密封胶，以提高严密性。 n 密封 粗糙度在 2-5μm 。自由状态下，两密封 之间的间隙不大于 0.05mm 。通常密 封 100Mpa 以下的压力及温度低于 0℃ 的介质，螺栓受力较大。多用于汽轮机、 燃气轮机等气缸接面。 10 一、密封的分类、特点及应用 1.3 静密封的种类特点及应用 1.3.4 O 形环密封（非金属 O 形环） n 特点： O 形环装入密封沟槽后，其界面一般受到 15%-30% 的压缩量。在介质压力作用 下，移至沟槽的一边，封闭需密封的间隙，达到密封 目的。 n 应用：密封性能好，寿命长，结构紧凑，拆装方便。根据选择不同的密封圈材料，可 在 -100℃-260 ℃ 的温度范围使用，密封压力可达 100Mpa 。Kaiyun 开云主要用于气缸、液压缸 的缸体密封。 11 一、密封的分类、特点及应用 1.3 静密封的种类特点及应用 1.3.5 O 形环密封（金属 O 形环） n 特点： O 形环的端面形状为长圆形。当环被压紧时，利用环的弹性变形进行密封。 O 形环用管材焊接而成，常用材料为不锈钢管，也可用低碳钢、铝管和铜管等。为提高 密封性能，O 形环表面需镀覆或涂以金、银、铜、氟塑料等。管子壁厚一般选取 0.25-0.5mm ，最大为 1mm 。用于密封气体或易挥发的液体，应选用较厚的管子；用 于密封粘性液体，应选用较薄的管子。 n 应用： O 形环分为充气式和自紧式两种。充气式是在封闭的O 形环内充惰性气体，可 增加环的回弹力，用于高温场合。 自紧式是在环的内侧圆周上钻若干小孔，因管内压 力随同介质压力增高而增高，使环有自紧性能，用于高温场合。金属空心 O 形环密封 适用于高温、高压、高真空、低温等条件，可用于直径达 6000mm ，压力为 280Mpa ， 温度 -250℃-600℃ 的场合，如核电站容器封口。 12 一、密封的分类、特点及应用 1.3 静密封的种类特点及应用 1.3.6 密封胶密封 n 特点：用刮涂、压注等方法将密封胶涂在要紧压的两个 上，靠胶的浸润性填满密封 凹凸不平处，形成一层薄膜，能有效地起到密封作用。 n 用于汽车、船舶、机车、压缩机、液压泵、管道以及电动机、发动机等的平面密封以 及管螺纹密封。 1.3.7 螺纹连接垫片密封 n 应用：使用于小直径螺纹连接或管道连接的密封。 13 一、密封的分类、特点及应用 1.3 静密封的种类特点及应用 1.3.8 螺纹连接密封 n 特点：螺纹连接结构简单，加工方便 n 应用：用于管道公称直径小于 50mm 的密封。由于螺纹间配合间隙较大，需在螺纹处 放置密封材料，Kaiyun 开云如麻、密封胶或聚四氟乙烯带等，最高使用压力位 1.6Mpa 。 1.3.9 填料密封 n 特点：在钢管与壳体之间充以填料，用压盖和螺钉压紧，以堵塞露出的间隙，达到密 封的作用。 n 应用：多用于化学、石油、制药等工业设备可拆式内伸接管的密封。根据 填充材料的不同，可用于不同的温度和压力。 14 一、密封的分类、特点及应用 1.3 静密封的种类特点及应用 一、密封的分类、特点及应用 1.4 动密封的种类特点及应用 1.4.1 接触式密封 ▶ 填料密封 ▶ 毛毡密封 ▶ 特点：在壳体槽内填以毛毡圈，以堵塞泄露间隙，达到密封的 目的。毛毡 具有天然弹性，呈松孔海绵状，可储存润滑油和防尘。轴旋转时，毛毡又 将润滑油从轴上刮下反复自行润滑。 ▶ 应用：一般用于低速、常温、常压的电动机、齿轮箱等机械中，用以密封 润滑脂、油、粘度大的液体以及防尘，但不宜用于气体密封。适用于粗毛 毡，线m/s ；优质毛毡，且轴经过抛光，线m/s 。温 度不超过 90℃ ；压力一般为常压。 ▶ 挤压型密封 ▶ 特点：挤压型密封按密封圈截面形状分有 O 形，方形等，以 O 形应用最为 广泛。挤压型密封靠密封圈安装在槽内预先被挤压，产生压紧力，工作时 又靠介质压力挤压密封环，产生压紧力，封闭密封间隙，达到密封的 目 的。结构简单，所占空间小，动摩擦阻力小，拆卸方便，成本低。 ▶ 应用：用于往复及旋转运动。密封压力从线Mpa 的高压，温度为 - 16 60℃-200℃ ，线m/s 。 一、密封的分类、特点及应用 1.4 动密封的种类特点及应用 1.4.1 接触式密封 ▶ 填料密封 ▶ 唇形密封 ▶ 特点：依靠密封唇的过盈量和工作介质压力所产生的径向压力即自紧作 用，使密封件产生弹性变形，堵住露出的间隙，达到密封的 目的。比挤压 型密封有更显著的自紧作用。机构有 Y 、V 、U 、L 、J 形等。与 O 形环密 封相比，结构较复杂，体积大，摩擦阻力大，装填方便，更换迅速。 ▶ 应用：在许多场合下，已被O 型圈所代替。现主要用于往复及旋转运动的 密封。密封压力最高可到 100Mpa 。常用材料有橡胶和聚四氟乙烯。 17 一、密封的分类、特点及应用 1.4 动密封的种类特点及应用 1.4.1 接触式密封 ▶ 油封密封 ▶ 特点：在自由状态下，油封内径比轴径小，即有一定的过盈量。油封装到轴上 后，其刃口的压力和自紧弹簧的收缩力对密封轴产生一定的径向抱紧力，遮断泄 露间隙，达到密封 目的。油封分为骨架与无骨架；有弹簧与无弹簧型。油封安装 位置小，轴向尺寸小，使用寿命长。对机械的振动和主轴的偏心都有一定的适应 性。拆卸容易、检修方便、价格便宜，但不能承受高压。 ▶ 应用：常用于液体密封，尤其广泛用于尺寸不大的旋转传动装置中密封润滑油， 也用于封气和防尘。不同材料的油封使用情况：合成橡胶转轴线m/s 以下，温度≤ 150℃ 。轴的表 粗糙度 Vc ≤3m/s ，Ra=3.2μm ； Vc =3-5m/s ，Ra=0.8μm ； Vc ＞ 5m/s ，Ra=0.2μm. 聚四氟乙烯用于磨损严 重的场合，寿命约比橡胶高 10 倍，但成本高。以上各材料可使用压差 0.1- 0.2Mpa ，特殊可用于 0. Mpa ，但是寿命相应降低。 18 一、密封的分类、特点及应用 1.4 动密封的种类特点及应用 1.4.1 接触式密封 ▶ 机械密封 ▶ 特点：光滑而平直的东环和静环的端面，靠弹性结构件和密封介质的压力使其相 互贴合并作相对转动，端面件维持一层极薄的液体膜而达到密封的 目的。 ▶ 应用：应用广泛。用于密封各种不同粘度、有毒、易燃易爆、强腐蚀性和含腐蚀 性固体颗粒的介质。压力为线 一、密封的分类、特点及应用 1.4 动密封的种类特点及应用 1.4.2 非接触式密封 ▶ 浮动环密封 ▶ 特点：浮动环可以在轴上径向浮动，密封腔内通入比介质压力高的密封油。径向 密封靠作用在浮动环上的弹簧力合密封油压力与隔离环贴合而达到；轴向密封靠 浮动环与轴之间的狭小径向间隙对密封油产生节流来实现。 ▶ 应用：使用与介质压力大于 10Mpa 、转速为 1000-2000r/min、线m/s 以上的流体机械，如气体压缩机、泵类等轴封。 ▶ 迷宫密封 ▶ 特点：在旋转件和固定件之间形成很小的曲折间隙来实现密封。间隙内充以润滑 20 脂。 ▶ 应用：使用于高速，但须注意在周速大于 5m/s 时可能使润滑脂由曲路中甩出。 一、密封的分类、特点及应用 1.4 动密封的种类特点及应用 1.4.2 非接触式密封 ▶ 离心密封 ▶ 借助离心力作用将液体介质沿径向甩出，阻止液体进入泄露缝隙，从而达到密封 的目的。转速越高，密封效果越好，转速低或停止，无密封效果。 ▶ 应用：用于密封润滑油及其他液体，不适用于气体介质。广泛用于高温、高速的 各种传动装置，以及压差为零的场合。 ▶ 螺旋密封 ▶ 特点：利用螺杆泵的原 ，当液体介质沿泄露间隙渗漏时，借助螺杆作用而将液 体介质赶回去，以保证密封。要注意密封装置的螺杆赶油的方向。 21 ▶ 应用：适用于高温、高速下的液体密封，不适用于气体密封，低速密封性能差。 二、密封元件的密封形式 2.1 垫片密封 2.2 密封胶密封 2.3 成形填料密封 22 二、密封元件的密封形式 2.1 垫片密封 ▶ 垫片密封广泛地用于管道、压力容器以及各种壳体的结合面的静密封中。密封 垫有非金属密封垫、非金属与金属组合密封垫和金属密封垫 3 大类。 ▶ 金属密封圈，最常见的是紫铜垫，密封压力不能太高。 ▶ 密封垫片的分类 23 二、密封元件的密封形式 2.1 垫片密封 24 二、密封元件的密封形式 2.1 垫片密封 ▶ 垫片密封在我们产品上的应用 25 二、密封元件的密封形式 2.2 密封胶密封 ▶ 胶密封是用密封胶涂覆或渗浸在两结合 上，将两结合面胶结在一起，从而堵 塞泄露缝隙，阻止泄露的一种静密封。密封胶是一种新型的高分子密封材料， 它的起始形态一般呈液态，在涂覆前是一种具有流动性的粘稠物，能容易地填 满金属两个结合 之间的缝隙，从而有较好的密封性能。常用于机械产品结合 面的密封，也可用于结合面较复杂的螺纹等部件，以防止泄露。 26 二、密封元件的密封形式 2.2 密封胶密封 ▶ 密封胶的使用 ▶ 根据具体使用要求选用密封胶类型，液态密封胶可单独使用或与固体垫片并用（密封 面间隙大于 0.1mm 时）。 ▶ 厌氧胶的选用主要根据使用条件、密封介质特性、密封面的状态、密封件的材料及涂 覆工艺等要求综合考虑。一般情况下，承受冲击载荷的场合，应选用强度较高的胶； 温差变化很大时，应选用韧性好的胶；密封气体时，选用成膜性更好的胶；密封液体 时，要注意胶与介质两者不得相互溶解；间隙较大或表 粗糙时，选用粘度较大的 胶；密封 积大或表 光滑时，选用粘度小的胶；密封件材料为非金属时，可选用低 强度胶；金属材料则用高强度的胶。 ▶ 使用胶密封时，应仔细清除密封 上的水、油污、灰尘、铁锈、漆皮等。清洗剂可选 用煤油、丙酮等，也可以采用三氯乙烯清洗密封面。 ▶ 密封胶需涂覆均匀，不得有漏涂之处。 ▶ 固化型密封胶在室温固化，通常需要 24 小时。加热固化，缩短1-3 小时。对于厌氧 胶，需进行 24 小时室温固化。若厌氧胶内加入固化促进剂，则在数分钟内可固化。 ▶ 密封胶不得作为承受载荷的连接手段。凡有载荷之外，需另外配备连接紧固件。 27 二、密封元件的密封形式 2.2 密封胶密封 ▶ 密封胶密封在产品上的应用 28 二、密封元件的密封形式 2.3 成形填料密封 2.3.1 成形填料密封的简介 ▶ 成形填料密封泛指橡胶、塑料、皮革及金属材料经模压或车削加工成型的环状密封 圈，又称密封件。 ▶ 成行填料是靠填料本身的机械压紧力或介质压力的自紧作用下产生弹性塑性变形而堵 塞流体泄露通道的。其结构简单紧凑，密封性能良好，品种规格多，工作参数范围 广，是往复运动密封及静密封的主要结构型式之一。 ▶ 成形填料密封按工作原 分为挤压密封圈密封及唇形密封圈两类；按材质分为橡胶 类、塑料类、皮革类和金属类。 29 二、密封元件的密封形式 2.3 成形填料密封 2.3.2 成形填料密封在产品上的应用 30 二、密封元件的密封形式 2.3 成形填料密封 2.3.2 成形填料密封在产品上的应用 31 二、密封元件的密封形式 2.3 成形填料密封 2.3.2 成形填料密封在产品上的应用 ▶ 油缸是由缸体、活塞、活塞杆、缸盖、密封圈组成。 ▶ 活塞密封是指缸体与活塞之间的密封，密封不好就影响油缸的性能，密封槽开在活塞 上。 ▶ 活塞杆密封是指活塞杆与缸盖之间的密封，密封不好就会漏油，密封槽开在孔上。 ▶ 密封槽开在轴上应该是封孔的，也就是说是活塞密封，（孔用密封圈），密封槽开在 孔上，应该是封杆的，也就是说是活塞杆密封，（轴用密封圈）。 32 Adobe Acrobat Document 二、密封元件的密封形式 2.3 成形填料密封 2.3.3 O 型圈橡胶密封圈 ▶ O 型密封圈 O 型圈 (O-rings)是一种截面为圆形的橡胶密封圈，因其截面为 O 型，故 称其为 O 型密封圈，也叫O 型圈。 O 形橡胶密封圈有良好的密封性，它是一种压缩性 密封圈，同时又具有自封能力，所以使用范围很宽，密封压力可以从线Mpa 高压，动密封可达 3 Mpa 。如果材料选择适当，温度范围为 -60℃-200℃ 。O 型圈结 构简单，成本低廉，使用方便，密封性不受运动方向的影响，因此，得到了广泛的应 用。 ▶ 气动用 O 形橡胶密封圈 ▶ 根据气动机械设备的气体工作介质易泄露、速度快、易产生噪音等缺点，密封质 量要求更高。为保证气动设备的密封质量，气动行业特设计了气动机械专用密封 圈，并制定了标准。 ▶ O 型圈的规格标注 ▶ 规格：内径 d1× 线 二、密封元件的密封形式 2.3 成形填料密封 2.3.3 O 型圈橡胶密封圈 ▶ O 型圈与其他型式密封圈比较，具有以下优点： ▶ 适合多种密封形式：静态密封、动态密封、适合各种用途材料，尺寸和沟槽都已 标准化，互换性强。 ▶ 适合多种运动方式：旋转运动、轴向往复运动或组合运动 ( 例如旋转往复组合运 动 ) 。 ▶ 适合多种不同的密封介质：油、水、气、化学介质或其它混合介质。通过选用合 适的橡胶材料和适当的配方设计，实现对油、水、空气、煤气及各种化学介质有 效的密封作用。温度使用范围广 (- 60 ℃ ～+ 220 ℃) ，固定使用时压力可达 1500Kg/cm2( 与补强环并用 ) 。 ▶ 设计简单，结构小巧，装拆方便。 O 型密封圈断面结构极其简单，且有自密封 作用，密封性能可靠。由于 O 型密封圈本身及安装部位结构都极其简单，且已 形成标准化，因此安装更换都非常容易。 ▶ 材料品种多。可以根据不同的流体进行选择：有丁腈橡胶 (NBR) 、氟橡胶 (FKM) 、硅橡胶 (VMQ) 、乙丙橡胶 (EPDM) 、氯丁橡胶 (CR) 、丁基橡胶 (BU) 、 聚四氟乙烯 (PTFE) 、天然橡胶 (NR) 等、成本低廉、动摩擦阻力比较小。 34 二、密封元件的密封形式 2.3 成形填料密封 2.3.3 O 型圈橡胶密封圈 ▶ O 型圈密封时对断面直径的压缩率对不同密封场合的压缩率取值如下： ▶ 一般静密封的压缩率为： 10--30 ％； ▶ 低摩擦用的压缩率为： 1.5 ～6 ％； ▶ 高压、往复的压缩率为： 4 ～16 ％； ▶ 液压密封的压缩率为： 1020 ％； ▶ 线 ％； ▶ 深冷极低温度下压缩率为： 70 ～85 ％( 以克服橡胶在二级转变温度下的体积收 缩 ) 。 ▶ 选择 O 型密封圈，主要考虑下列各点： ▶ O 型密封圈的工作状态：这是O 型密封圈用于静密封还是用于动密封，是滑动还 是转动。 ▶ 机械的工作状态：指机械处于联系工作还是断续工作，并应考虑每次断续时间长 短，是否有冲击载荷作用在密封部位。 35 ▶ 工作介质的情况：工作介质是液化还是气体，并考虑其物 和化学特性。 ▶ 工作压力：压力大小，波动幅度和频率以及瞬间出现的最大压力等。 二、密封元件的密封形式 2.3 成形填料密封 2.3.3 O 型圈橡胶密封圈 ▶ O 型密封圈的主要失效原因 ▶ 永久变形：由于 O 型密封圈用的合成橡胶材料是属于粘弹性材料，所以初期设定的压紧量 和回弹堵塞能力经长时间的使用，会产生永久变形而逐渐丧失，最终发生泄漏。永久变形和 弹力消失是 O 型圈失去密封性能的主要原因。 ▶ 间隙咬伤：被密封的零件存在着几何精度 ( 包括圆度、椭圆度、圆柱度、同轴度等 ) 不良、 零件之间不同心以及高压下内径胀大等现象，都会引起密封间隙的扩大和间隙挤出现象的加 剧。O 型圈的硬度对间隙挤出现象也有明显的影响。液体或气体的压力越高， O 型圈材料 硬度越小，则O 型圈的间隙挤出现象越严重。 ▶ 扭曲现象：扭曲是指O 型圈沿周向发生扭转的现象，扭曲现象一般发生在动密封状态。O 型圈如果装配的妥善，并且使用条件适当，一般不大容易在往复在往复运动状态下产生滚动 或扭曲，因为 O 型圈与沟槽的接触 积大于在滑动表 上的摩擦接触 积，而且 O 型圈本 身的抗拒能力原来就能阻止扭曲。摩擦力的分布也趋向保持 O 型圈在其沟槽中静止不动， 因为静摩擦大于滑动摩擦，而且沟槽表面的粗糙度一般不如滑动表面的粗糙度。 36

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