橡塑密封技术发展动向

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　　密封可分为静密封和动密封两大类。静密封主要有垫密封、密封胶密封和直接接触密封三大类。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。中低压静密封常用材质较软宽度较宽的垫密封，高压静密封则用材质较硬接触宽度很窄的金属垫片。动密封可以分为旋转密封和往复密封两种基本类型。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；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。动密封中的离心密封和螺旋密封，是借助机器运转时给介质以动力得到密封，故有时称为动力密封。

　　对密封的基本要求是密封性好、安全可靠、寿命长，燕应力求结构紧凑，系统简单，制造维修方便，成本低廉，大多数密封件易损件，应保证互换性，实现标准化、系列化。

　　各种型式的密封，都有其特点和使用范围，设计密封时应先进行分析比较。

　　全封闭密封

　　密封设计中的几个问题

　　密封用材料

　　密封材料应满足密封功能的要求。由于被密封的介质不同，以及设备的工作条件不同，要求密封材料具有不同的适用性。对密封材料的要求是：①材料致密性好，不易泄漏介质；②有适当的机械强度和硬度；③压缩性和回弹性好，永久性变形小；④高温下不软化、不分解，低温下不硬化、不脆裂；⑤抗腐蚀性能好，在酸、碱、油等介质中能长期工作，其体积一硬度变化小，且不粘附在金属表面上；⑥摩擦系数小，耐磨性好；⑦具有与密封面贴全的柔软性；⑧耐老化性好，经久耐用；⑨加工制造方便，价格便宜，取材容易。显然，任何一种材料要完全满足上述要求是不可能的，但具有优异密封性能的材料能够满足上述大部分要求。

　　可橡胶是最常用的密封材料，除橡胶外，适合于做密封材料的还有石墨带、聚四氟乙烯以及各种密封胶等，表29.2-4列出密封材料的分类和用途。

　　表29.2-2 常用密封方法的特征

　　类别 材料 用途

　　液体 高分子材料 液态密封胶、厌氧胶、热熔型密封胶

　　纤维 植物纤维 棉、麻、纸、软木 垫片、软填料、防尘密封件、夹布橡胶密封件

　　动物纤维 毛、毡、皮革 垫片、软填料、成型填料、油封、防尘密封件

　　纤维 矿物纤维 石棉 垫片、软填料

　　人造纤维 有机合成纤维、玻璃纤维、碳纤维、陶瓷纤维 软填料、夹布橡胶密封件

　　弹塑性体 橡胶 合成橡胶、天然橡胶 垫片、成型填料、油封、软填料、防尘密封件、全封闭密封件

　　塑料 氟塑料、尼龙、聚乙烯、酚醛塑性、氯化聚醚、聚苯硫醚 垫片、成型填料、油封、软填料、硬填料、活塞环、机械密封、防尘密封件、全封闭密封件

　　密封胶 液态密封胶、厌氧胶 垫片、导管联接、螺纹密封

　　无机材料 柔生石墨 天然石墨 垫片、软填料、密封件

　　碳石墨 焙烧碳、电化石墨 机械密封、硬填料、动力密封、间隙密封

　　工程陶瓷 氧化铝瓷、滑石瓷、金属陶瓷、氧化硅、硼化铬

　　金属 有色金属 铜、铝、铅、锌、锡及其合金 垫片、软填料、机械密封、迷宫密封、硬填料、间隙密封

　　黑色金属 碳钢、铸铁、不锈钢、堆焊合金、喷涂粉末 垫片、硬填料、机械密封、活塞环、间隙密封、防尘密封件、全封闭密封件、成型填料

　　硬质合金 钨钴硬质合金、钨钴钛硬质合金 机械密封

　　贵金属 金、银、铟、钽 高真空密封、高压密封、低温密封

　　泄漏

　　是指从运动副的密封处越界漏出的少量不作有用功的流体的现象。

　　造成泄漏的基本原因是密封部位内外两侧的压力差或浓度差使流体流动，以及密封面上有间隙，使流体溢出。对于不同类型的密封，作用原理有所不同。静密封是依靠封闭结合面间的间隙以实现密封作用；而动密封就不能单纯依靠封闭结合面间的间隙实现密封，因为间隙愈紧密，对偶表面相对运动时的摩擦阻力就愈大，导致结合面发热，使密封很快失效，因此动密封作用原理的要点是既可保持密封而又不产生较大摩擦阻力，包括减小密封两侧的压力差及使结合面间保持流体润滑膜等。

　　对密封件的基本要求有如下几点：

　　1.在一定的压力和温度范围内具有良好的密封性能。

　　2.摩擦阻力小，摩擦系数稳定。

　　3.磨损小，磨损后在一定程度上能自动补偿，工作寿命长。

　　4.与工作介质相适应。

　　5.结构简单，装拆方便，价格低廉。

　　常用密封装置的种类

　　1.模压成型

　　大多数橡胶密封件均应用此种成型方法，如各种挤压密封、旋转轴唇形密封、往复动唇形密封圈、复合密封、薄膜密封、波纹管形密封等。

　　2.加工成型

　　如矩形密封、活塞环密封、同轴密封（或滑环组合密封）等。

　　3.板或条类型材

　　如橡胶、纤维增强橡胶、粘接石棉纤维、芳族聚酰胺纤维等，板或条类型材多半用于密封衬垫或填料，橡胶作为石棉及其代用品的粘合剂，其中芳族聚酰胺纤维与加工成型的橡胶圈有时用于航天设备往复动密封。

　　密封材料的性能要求

　　密封材料的性能是保证有效密封的重要因素，选择密封材料，主要是根据密封元件的工作环境，如使用温度、工作压力、所使用的工作介质以及运动方式等。对密封材料的基本要求如下：

　　1.具有一定的力学性能，如拉伸强度、伸长率等；

　　2.弹性和硬度适当，压缩永久变形小；

　　3.耐高温和低温，高温下不分解、软化，低温下不硬化；

　　4.与工作介质相适应，不产生溶胀、分解、硬化等；

　　5.耐氧性和耐老化性好，经久耐用；

　　6.耐磨损，不腐蚀金属；

　　7.易于成形加工，价格低廉；

　　橡塑密封技术发展动向

　　一、严酷环境

　　随着机械产品使用条件的日益严酷、对橡胶密封制品的使用条件也提出了更高的要求，例如在航天、航空工业、石油及矿山工业、工程机械及交通运输工业、能源工业等使用胶密封，往往要适应较宽的温度环境及高压、砂尘等严酷环境。据1984年国际橡胶会议资料，汽车、拖拉机中的旋转轴唇形密封圈使用条件已有了较大发展。

　　由于使用条件的变更，将使特种橡胶消耗量不断增加，要求发展新型密封件，提高密封件的使用寿命及可靠性。

　　旋转轴唇形密封圈的工作压力通常在0.1~3.5MPa,最高速度为15~20m/s.流体动力型的最高速度可达25~32m/s.但在较高情况下，工作压力稍低一些。

　　往复动密封的系统压力一般在20MPa以下，在航天、航空工业中使用的高性能组合密封，系统压力可达56MPa.此时，最高工作速度为1m/s.

　　随着我国经济建设的发展，目前已提出了开发在高寒、沙漠与水下等环境中使用的密封件的要求。

　　二、挤压型密封件的技术发展动向

　　挤压型密封特别是O型圈在密封件中一直应用广泛。其他如X型、T型、D型、方形、三角形等型式，适合在不同场合下应用。

　　改进的方向是使其密封性能稳定可靠，提高其耐压能力，降低摩擦力。也可以和低摩擦的塑料如聚四氟乙烯、尼龙的滑环与支承环形成组合密封。提高其耐压力及降低摩擦力。有一些制造厂的产品许可达到速度7.5m/s,密封压力5.6MPa.

　　三、往复动唇形密封的技术发展动向

　　往复动唇形密封又称唇形衬垫或皮碗，相当广泛地应用于液压系统的往复油缸动密封。这种密封受压面呈唇形，在安装时有极小过盈，使唇缘与密封面充分接触产生密封作用。当油缸工作时，随着压力的升高，其接触力与接触面积增加，从而密封性提高。而在油缸回程时，压力隆低，接触面积与摩擦均低于工作行程，因此产生呼吸作用，润滑唇口。

　　往复动密封的型式很多，常见的有J型、L型、U型、V型与Y型等。还有各种组合及复合密封。如彭形、蕾形、多唇形密封等。

　　在高压下的必须防止挤出，选用具有足够抗撕强度、硬度与模量。或是带有支承环进行保护，或是采用增强的弹性体。一些高压、高速或高温下使用的密封往往使用复合组合式密封，如霞板公司（Shamban ）公司的"Turcon"滑环组合密封、卡尔·弗伦登堡公司和日本油封公司的"NCF", "SIMKO"高效组合密封、道蒂公司的Balmaster,霍尔公司的Hallprone等。

　　它们的共同特点是有两个唇口与油缸壁接触。密封部位中间设有凹槽，可以贮存介质，改善了润滑性，唇损小，密封可靠，而用于气动系统的唇密封则要求在无油润滑的状态下工作，故此与液压系统的唇密封结构有所不同。目前多半采用在密封唇部设有贮存润滑脂的槽或在唇部粘接有低摩擦塑料或布的结构以提高其使用寿命，有的从结构上想法降低密封唇的接触面积与接触压力，有的将防尘刮板与密封件做成一体的结构。

　　四、旋转轴唇形密封技术发展动向

　　目前相似结构的品种已不下200种。如流体动力型、内包骨架、装配式、外露骨架、粘接聚四氟乙烯的AF型、双模量回流型等等。外露骨架装配式的优点是定位准确。同轴度高、导热散热条件好。在压力和振动作用下稳定，因而有较高的使用寿命，同时节省胶料。双模量回流型运用波形密封理论，通过在密封接触部位增加一种低定伸、易变形材料，即可获得回流效果，同时可降低产品设计与模具加工费用。

　　密封胶与密封脂

　　密封胶是一种涂敷在两结合面间，使之胶接在一起，从而将泄漏缝隙堵塞的密封材料。密封胶是一种高分子密封材料。密封胶一般分为液态密封胶与厌氧胶两类。液态密封胶的初始形态一般是具有流动性的粘稠液状物，能容易地填满接合面间的缝隙而形成（或者经过干燥后形成）具有粘性、粘弹性或可剥性的均匀而稳定的连续薄膜。而厌氧胶则在密封胶渗入两接合面并与空气隔绝时，在常温下自行聚合固化而将两接合面牢固地胶接和密封。

　　现国内市场上的密封胶，其主要缺点为油脂耐温低、粉料易固化粘附等，造成密封过程中耐温差、易粘附于缸面，难以清除等缺陷，另外，还有保质期较短等缺点。

　　德国的博科思高温密封胶具有良好的密封性能，又有良好的耐温、耐压、耐密介质等特点，使用方法简便，常用于机电产品的静止接合面间的密封，以及接合面较复杂的螺纹等的密封。博科思高温密封胶优异的耐温性能，最高耐温可达900℃；良好的耐压性能，在蒸汽压力下承受25Mpa,无密封环法兰承受45Mpa,螺管接头55Mpa;极好的密封性能，由于产品具有良好的塑变性，受热不会固化，密封膜不会被破坏，从而保证了机件密封面的密封；产品易于清除，使用过的密封面可以用无水乙醇或丙酮轻易的擦去，而不会附着于密封面；博科思高温密封胶保质期较长，产品在正确储存的情况下，我们保证两年的适用期；使用寿命长，根据应用指导使用并正常运行时，对于蒸汽轮机和燃气轮机，我们保证在机加密封面（对接接头）的使用寿命在10年。详细资料请咨询美国美嘉华国际公司。

　　主要应用于汽轮机、燃气轮机等缸盖结合面的密封和润滑；压缩机、蒸汽机、透平机汽缸端面的密封和润滑；在高温高压下接触酸、碱、蒸汽等部位的密封和润滑；高温热炉管道法兰面、油气田深井钻具的耐高温密封；特别适用于超临界以及超超临界容量火力发电机组的汽轮机气缸结合面的持久密封；应用于航空发动机、船舶用发动机及真空泵等断面密封和润滑；高温热管丝扣螺纹的密封。