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  • 常用密封件的分类及选型步骤
  • 本站编辑:杭州顺温机械有限公司发布日期:2020-12-10 13:49 浏览次数:

在机械设备中密封的功能是防止泄漏。起密封作用的零件称为密封件,简称密封。密封

件是机械产品中应用最广的零部件之一。在石油、石化、化工等的生产、加工、储运乃至销售环节,常常伴随着易燃、易爆、高温、高压、有毒有害和腐蚀等危险因素,机器及设备在使用中工作介质和润滑油的“跑、冒、滴、漏”,给生产带来了极大危害。

设备中的工作介质或润滑剂的泄漏,会造成浪费并污染环境,泄漏到环境中的物质一般

难以回收,严重污染了空气、水以及土壤。例如,很多化工厂区气味难闻,烟雾弥漫,对环境造成严重污染,严重危害职工的身体健康;易燃、易爆、剧毒、腐蚀性、放射性物质的泄漏,有可能发生着火、爆炸、中毒等事故,造成厂毁人亡,会危及人身及设备的安全:环境中的气体、灰尘、水等进入机械设备内会导致轴承、齿轮等过早地磨损报废,混入化工装置内会影响化工产品纯度;流体机械内部泄漏会影响容积效率等。随着生产装置的大型化,生产工艺向高温、高压、高速的方向发展,出现泄漏的机会越来越多,发生事故的危险越来越大,造成的经济损失也越来越大。往往一处管线、一台设备的泄漏就有可能导致一套装置,乃至全厂停产,还极可能会引起火灾、爆炸,造成人员伤亡等重大事故发生。因此,密封性能已成为评定机械产品质量的一个重要指标。

常用密封包括机械密封、液压与气动密封、垫密封、填料密封、胶密封、迷宫密封、螺旋密封、磁流体密封、高压密封等。

以下是我们在非标设备设计中需要常用到的一些密封件的选型步骤、设计技术要求等资料,各种常见密封的密封原理、基本结构、特点、使用性能、适用条件,如何根据使用条件,合理地选择密封材料、密封型式,正确进行密封结构的设计。


一、 密封的分类

密封件可分为相对静止接合面间的静密封和相对运动接合面间的动密封两大类。静密封的密封部位是静止的,如管道法兰、螺纹连接、压力容器与盖间的密封等。动密封的密封部位有相对运动,可分为旋转密封和往复密封,还可以分为接触式密封和非接触式密封及无轴封三类。

1.1静密封的分类、特点及应用

根据工作压力,静密封可分为中、低压静密封和高压静密封。中、低压静密封常用材质较软、垫片较宽的垫密封,高压静密封则用材料较硬、接触宽度很窄的金属垫片。

根据工作原理,静密封又可分为法兰连接垫片密封件、自紧密封、研合面密封、0形环密封件、胶圈密封、填料密封、螺纹连接垫片密封件、螺纹连接密封、承插连接密封、密封胶密封。

1.2动密封的分类、特点及应用

根据密封面间是滑动还是旋转运动,动密封可以分为往复密封和旋转密封两种基本类型。根据密封件与其做相对运动的零部件是否接触,可以分为接触式、非接触式、无轴封三大类密封。组合式密封则是把接触式密封或非接触式密封几种结合起来,以满足较高的密封要求。一般来讲,接触式密封的密封面相互靠紧、接触,甚至嵌入,以减少间隙或消除间隙达到密封,因此密封性好,但受摩擦磨损限制,适用于密封面线速度较低的场合。非接触式密封的密封件不直接接触,预留有固定的装配间隙,因而没有机械摩擦和磨损,密封件工作寿命长,但密封性较差,适用于较高速度的场合。

二、常用橡胶密封件材质

2.1丁腈橡胶  

丁腈橡胶具有优良的耐燃料油及芳香溶剂等性能,但不耐酮,酯和氯化氢等介质,因此耐油密封制品以及采用丁腈橡胶为主。  

2.2氯丁橡胶  

氯丁橡胶具有良好的耐油和耐溶剂性能。它有较好的耐齿轮油和变压器油性能,但不耐芳香族油。氯丁橡胶还具有优良的耐天候老化和臭氧老化性能。氯丁橡胶的交联断裂温度在200℃以上,通常用氯丁橡胶制作门窗密封条。氯丁橡胶对于无机酸也具有良好的耐腐蚀性。此外,由于氯丁橡胶还具有良好的挠曲性和不透气性,可制成膜片和真空用的密封制品。

2.3 天然橡胶  

天然橡胶与多数合成橡胶相比,具有良好的综合力学性能,耐寒性,较高的回弹性及耐磨性。天然橡胶不耐矿物油,但在植物油和醇类中较稳定。在以正丁醇与精制蓖麻油混合液体组成的制动液的液压制动系统中作为密封件的胶碗,胶圈均用天然橡胶制造,一般密封胶也常用天然橡胶制造。 

2.4氟橡胶  

氟橡胶具有突出的耐热(200~250℃),耐油性能,可用于制造气缸套密封圈,胶碗和旋转唇形密封圈,能显著地提高使用时间。

2.5硅橡胶  

硅橡胶具有突出的耐高低温,耐臭氧及耐天候老化性能,在-70~260℃的工作温度范围内能保持其特有的使用弹性及耐臭氧,耐天候等优点,适宜制作热机构中所需的密封垫,如强光源灯罩密封衬圈,阀垫等。由于硅橡胶不耐油,机械强度低,价格昂贵,因此不宜制作耐油密封制品。

2.6三元乙丙橡胶  

三元乙丙橡胶的主链是不含双键的完全饱和的直链型结构,其侧链上有二烯泾,这样就可用硫磺硫化。三元乙丙橡胶具有优良的耐老化性,耐臭氧性,耐候性,耐热性(可在120℃环境中长期使用),耐化学性(如醇,酸,强碱,氧化剂),但不耐脂肪族和芳香族类溶剂侵蚀。三元乙丙橡胶在橡胶中密度是最低的有高填充的特性,但缺乏自粘性和互粘性。此外,三元乙丙橡胶有突出的耐蒸汽性能,可制作耐蒸汽膜片等密封制品。三元乙丙橡胶已广泛用于洗衣机,电视机中的配件和门窗密封制品,或多种复合体剖面的胶条生产中。

2.7聚氨脂橡胶  

聚氨脂橡胶具有优异的乃磨性和良好的不透气性,使用温度范围一般为-20~80℃。此外,还具有中等耐油,耐氧及耐臭氧老化特性,但不耐酸碱、水、蒸汽和酮类等。适于制造各种橡胶密封制品,如油封、O形圈和隔膜等。

2.8氯醚橡胶  

氯醚橡胶兼有丁腈橡胶,氯丁橡胶,丙烯酸酯橡胶的优点,其耐油、耐热、耐臭氧、耐燃、耐碱、耐水及耐有机溶剂性能都很好,并有良好的工艺性能,其耐寒性较差。在使用温度不太低的情况下,氯醚橡胶仍是制造油封,各种密封圈,垫片,隔膜和防尘罩等密封制品的良好材料。

三、非标设备设计中常用的各类密封件

1、毛毡密封-主轴及轴承用于防尘设计的密封件

是在壳体槽内填以毛毡圈,以堵塞泄漏间隙,达到密封的目的。毛毡具有天然弹性,呈松孔海绵状,可贮存润滑油和防尘。轴旋转时,毛毡又将润滑油从轴上刮下反复自行润滑。一般用于低速、常温、常压的电机、齿轮箱等机械中,温度不超过90C,用以密封润滑脂、油、黏度大

的液体及防尘-但不宜用于气体密封。适用转速:粗毛毡,V≤3m/s;优质细毛毡且轴经过抛光,V≤10m/s。

2、油封密封-常用于防止轴承润滑油的泄漏

油封也是一种自紧式唇型密封,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,遮断泄漏间隙,达到密封目的。油封分有骨架与无骨架、有弹簧与无弹簧几种型式。油封安装位置小,轴向尺寸小,使机器结构简单、尺寸紧凑,密封性能好,使用寿命较长,装拆容易,检修方便,成本

低廉,对机器的振动和主轴的偏心都有一定的适应性,但不能承受高压。油封常用于液体密封,尤其广泛用于尺寸不大的旋转传动装置中密封润滑油,也用于封气或防尘。

油封密封-骨架油封的安装及尺寸要求

3、法兰连接垫片密封件-用于管道及炉体的密封

法兰连接垫片密封件是指在两连接件(如法兰)的密封面之间垫上不同型式的密封垫片,

如非金属、非金属与金属的复合垫片或金属垫片,然后将螺纹或螺栓拧紧,拧紧力使垫片产

生弹性和塑性变形,填塞密封面的不平处,达到密封目的。

密封垫的型式有非金属垫片、金属垫片和金属复合垫片。非金属垫片有橡胶、石棉橡胶板、柔性石墨、聚四氟乙烯、聚氯乙烯等,截面形状都是矩形。金属垫片有铝、铜、钢材等材料,形状有平垫片、环形垫、齿形垫、透镜垫、三角垫、双锥垫、金属丝垫等。金属复合垫包括各种金属包垫、金属缠绕垫。螺旋缠绕垫片是由多个金属同心环构成,两金属环之间的空隙以前用石棉填充,现在改用特氟隆、膨胀石墨、陶瓷、石英及石墨/石英。法兰连接垫片密封广泛用于各种工艺管道、阀门、设备、机、泵法兰连接处,设备上的人孔、手孔、视镜、大盖法兰连接处等。密封压力和温度与连接件的型式及垫片的形状、材料有关。通常,法兰连接密封可用于温度范围为- 70—600℃,压力大于1333kPa(绝压)、小于或等于35MPa。若采用特殊垫片,可用于

更高的压力。

4、机械密封-常用于各类泵体的主轴密封件。

主要部件是动环和静环,一个随主轴旋转,一个固定不动。光滑而平直的动环和静环的端面,靠弹性构件和密封介质的压力使其互相贴合并作相对转动,端面间维持一层极薄的液体膜而达到密封的目的。机械密封密封性能好,寿命长,广泛用于密封各种不同黏度、有毒、易燃、易爆、强腐蚀性和含磨蚀性固体颗粒的介质,寿命可达25000h,一般不低于8000h。目前已达到如下

技术指标:轴径为5~2000mm,压力为10^-6MPa的真空到45MPa的高压,温度为-200~450C,线速度为150m/s。

5、挤压型密封-O形圈密封件

按密封圈截面形状分有O形、方形等,以0形应用最广。挤压型密封就是在流体介质没有压力或低压的情况下,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圈,使其变形增大,封闭密封间隙,达到密封的目的。挤压型密封结构紧凑,所占空间小,

动摩擦阻力小,拆卸方便,成本低,用于往复及旋转运动,密封压力从1.33×10^-5Pa的真空到40MPa的高压,温度达-60—200℃,线速度小于或等于3.5m/s。

6、唇型密封-其广泛地用于液压缸活塞和活塞杆动密封

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,堵住漏出间隙,达到密封的目的,比挤压型密封有更显著的自紧作用。结构有Y形、V形、U形、L形、J形。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。主要用于往复运动的密封,选用适当材料的油封,可用于压力达100MPa的场合。常用密封材料有橡胶、皮革、聚四氟乙烯等。



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