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浅谈密封的种类及密封元件的选用

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浅谈密封的种类及密封元件的选用

发布日期:2018-06-11 00:00 来源:http://artepicazo.com 点击:

密封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。 静密封主要有点密封, 胶密封和接触密封三大类。 根据工作压力, 静密封也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。 静密封的具体结构形式有: 法兰胶垫密封、 自紧密封、 研合面密封、 O 型环密封、 填料密封、 螺纹密封等; 动密封可以分为旋转密封和往复密封两种基本类型。 按密封件与其作用相对运动的零部件是否接触, 可以分为接触式密封和非接触式密封。动密封的主要结构形式有: 填料密封、 机械密封、 迷宫密封、 隔膜式密封等。 一般说来, 接触式密封的密封性好, 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性较差, 适用于较高速度的场合。

2 密封泄漏形式及原因

密封的泄漏有三种形式: 界面泄漏、 渗透泄漏和破坏性泄漏, 其中以前两种为主要形式。产生界面泄漏的原因: 机械产品的表面存在各种缺陷和形状及尺寸偏差, 使机械零件联接处不可避免地产生间隙; 结合面粗糙和变形; 密封垫没有压紧; 结合面紧固螺栓伸长变形或松动; 密封垫发生塑性变形; 密封两侧存在压力差等。 界面泄漏量约占总泄漏量的80%~ 90%。破坏性泄漏: 主要因为密封材料老化、 龟裂、 变质等。渗透泄漏的主要原因: 密封垫安装、 使用不当是渗透泄漏的主要原因。

3 密封的选型

对密封的基本要求是密封性好, 安全可靠, 寿命长, 并力求使密封结构紧凑, 系统简单, 制造维修方便, 成本低廉等。 大多数密封件是易损件, 应保证其互换性、 实现标准化、 系列化。 其中垫密封使用最普遍, 应用最广。对密封材料的要求一般是:

1) 材料致密性好, 不易泄露介质;

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, 其体积和硬度变化小, 且不粘

附在金属表面上;

6) 摩擦系数小, 耐磨性好;

7) 具有与密封面结合

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。

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, 软钢、 不锈钢、 紫铜、 铝、 聚四氟乙烯以及各种密封胶等。

3.1 密封垫的应用

垫密封广泛用于管道、 壳体等的结合面的静密封中, 以其弹性变形填补零件结合面的不平度, 切断泄漏通道, 增加泄漏阻力, 或承受内外侧压力差等方式防止流动介质 (气体、 冷却水、 润滑油、 齿轮油、 液压油、 制动液等) 泄漏。 如柴油机的汽缸盖、 正时齿轮室盖、 油底壳、 喷油泵侧盖、 进排气管, 工程机械底盘中的变速箱盖、 方向机侧盖、 桥壳后盖、 终传动壳体等。

3.2 密封垫的种类及材料

按密封垫的材料分: 密封垫有非金属密封垫、 非金属与金属组合密封垫、 金属密封垫三大类, 其常用材料有橡胶、 皮革、 石棉、 纸、 软木、 聚四氟乙烯、 石墨、 合金钢、 不锈钢、 软钢、 紫铜、 铝、 和铅等。其中用棉、 麻、 石棉、 纸、 皮革等纤维素材质制成的密封垫, 其组织疏松, 致密性差, 纤维间有细微缝隙, 很容易被流动介质浸透, 在压力作用下流动介质从高压侧通过这些细微缝隙渗透到低压侧, 即形成渗透泄漏 (约占总泄漏量的10%~ 20%) 。

3.3 密封垫的选用原则

密封垫的选用, 对于要求不高的场合可凭经验选用, 不合适时再更换。 但对那些要求严格的场合, 如压力爆发、 可燃气体温度高、 有腐蚀性的流动介质、 流速高且有一定压力和温度的管道等, 则应根据工作压力、 工作温度、 流动介质腐蚀性以及零件结合面的状态和形状来选用。一般来说, 常温低压条件下选用非金属软密封垫, 中压高温时选用金属与非金属组合的密封垫或金属密封垫; 在温度和压力较大波动条件下, 应选用弹性好的或自紧式密封垫; 在低温、 腐蚀性介质或真空条件下, 应选用具有特殊性能的密封垫。

3.4 选用密封垫的影响因素

由上述可知, 零件技术状况及工作条件、 密封垫材料及密封性能等对合理选用密封垫有一定影响, 现举例一二予以说明。

1) 零件结合面状态。 零件结合面状态不同, 要求使用的密封垫也不同。 例如: 光滑的零件结合面, 一般应选用低压、 软质和较薄的密封垫; 高压工作条件下、 零件强度足够时应选用厚而软的密封垫, 不宜采用金属密封垫。 因为这时要求的压紧力过大, 导致螺栓较大的变形、 零件压紧力减小, 反而使密封垫有效性下降。 只有在零件结合面狭窄而光滑的情况下可使用金属密封垫, 因为此时在相同螺栓拧紧力的情况下密封垫有较大的压紧力, 可以保持足够的密封度。

2) 零件结合面粗糙度。 这对密封效果影响很大, 特别是当采用非软质密封垫时。 这是因为零件结合面粗糙度大是造成泄漏的主要原因之一。 软质密封垫对零件结合面粗糙度要求较低, 这是因为它容易变形,能堵住两零件结合面微凸体相互接触而形成的泄漏通道, 从而保证了良好的密封效果。

3) 零件结合面与密封层的硬度差。 使用密封垫的目的是使密封垫产生弹性或塑性变形, 以填补零件结合面的微小凹凸不平, 阻止流动介质的泄漏发生。 因此应使密封垫硬度低于零件硬度, 二者相差越大, 实现密封就越容易。

4) 黑色金属零件结合面应选用铜质金属密封垫, 而不能采用铝质金属密封垫, 以免黑色金属零件遭受电腐蚀损坏。

4 常用的密封垫4.1 石棉橡胶密封垫

石棉橡胶密封垫包括普通石棉橡胶密封垫、 耐油石棉橡胶密封垫、

增强石棉橡胶密封垫、 石棉钢片密封垫、 混合石棉橡胶密封垫和复合石

棉橡胶密封垫等。

4.1.1 普通石棉橡胶密封垫

普通石棉橡胶密封垫是用石棉、 橡胶、 结合剂等经辊压而成的各种

零件结合面间所用的密封垫, 如发动机汽缸垫、 管道法兰盘密封垫等。

 

法兰胶垫

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