密封的原理及分类

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1、密封概述泄露是机械设备常产生的故障之一。 造成泄露的原因主要有两方面： 一是由 于机械加工的结果， 机械产品的表面必然存在各种缺陷和形状及尺寸偏差， 因此， 在机械零件联接处不可避免地会产生间隙； 二是密封两侧存在压力差， 工作介质 就会通过间隙而泄露。减小或消除间隙是阻止泄露的主要途径。 密封的作用就是将接合面间的间隙 封住，隔离或切断泄露通道， 增加泄露通道中的阻力， 或者在通道中加设小型做 功元件，对泄露物造成压力， 与引起泄露的压差部分抵消或完全平衡， 以阻止泄 露。对于真空系统的密封， 除上述密封介质直接通过密封面泄露外， 还要考虑下面两 种泄露形式：渗漏。即在压力差作用下， 被密封

2、的介质通过密封件材料的毛细管的泄露称为渗 漏；扩散。即在浓度差作用下， 被密封的介质通过密封间隙或密封材料的毛细管产生 的物质传递成为扩散。1.2 密封的分类 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，静密封由 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。 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。一般说来，接触式密封的密封性好， 但受摩擦

3、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。1.3 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。大多数密封件是易损件，应保证互换性，实现标 准化，系列化。1.4 密封材料1.4.1 密封材料的种类及用途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，要求密封材料的具有不同的适应性。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，

4、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等， 聚四氟 乙烯以及各种密封胶等。1.4.2 通用的橡胶密封制品材料 通用的橡胶密封制品在国防，化工，煤炭，石油，冶金，交通运输和机械制造工 业等方面的应用越来越广泛，已成为各种行业中的基础件和配件。 橡胶密封制品常用材料如下。1.4.2.1 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，

5、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。1.4.2.2 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200C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。1.4.2.3 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

6、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。1.4.2.4 氟橡胶氟橡胶具有突出的耐热（200250C）,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。1.4.2.5 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-70260C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。1.4.2.6 三元乙丙橡胶 三元乙丙橡胶的主

7、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120C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。1.4.2.7 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 80C。此外，还具有中等耐油

8、，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。1.4.2.8 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。1.4.2.9 丙烯酸酯橡胶 丙烯酸酯橡胶具有耐热油（矿物油，润滑油和燃料油） ，特别是在高温下的耐油 稳定性能，一般可达175C，间隙使用或短时间可耐温 200E。它的缺点是耐寒 性差。因此在非寒冷地区适合制作耐

9、高温油的油封， 但不适合作高温下受拉伸或 压缩应力的密封制品。密封的作用及分类一、密封的作用及其意义密封的作用是阻止泄漏。造成泄漏的原因主要有两方面：一是密封面上有间隙; 二是密封部位两侧存在较大压力差。消去或减小任一因素都可以阻止或减小泄 漏。因此，密封的方法通常有：1）封住结合面的间隙；2）切断泄漏通道；3）增加泄漏通道中的阻力；4）设置作功元件，对泄漏介质造成压力，以抵消或平衡泄漏通道的压力差。 所以，密封的分类存在多种分法。二、密封的分类分类主要密封件静 密 封非金属静密封O型橡胶密圭寸圈橡胶垫片聚四氟乙烯生料带橡胶-金属复合静密封:组合密封垫圈非金属静密封金属垫圈空心金属0型密圭寸圈

10、液态密圭寸垫密封胶非接触式密封、间隙密封利用间隙、迷宫、阻尼等动 密 封接 触 式 密 封自封式压紧型密封0型橡胶密圭寸圈同轴密封圈异型密封圈其他自封式自紧型密封（唇 形密封）Y形密封圈V形密封圈组合式U形密封圈蕾形和复式唇密封圈带支撑环组合双向密封圈其他旋转轴油封油封液压缸导向支撑件 :导向支撑环液压缸防尘圈防尘圈其他其他对密封的基本要求对密封装置的首要要求。 密封性反映对泄漏的控制水平。 对运动密封而言， 摩擦 力是一个与运动质量有关的重要因素。 而密封和摩擦总是互相制约。 一般地说提 高密封性会带来摩擦力的增加， 摩擦力增加直接导致运动能力与质量的降低； 并 且摩擦力会加速密封的磨损。

11、摩擦力还可能成为低压系统负载的主要内容。 密封 的耐性能力反映了可以密封的工作介质的最高压力，是液压气动密封的重要指 标。对密封的基本要求可以归纳为：1 ）密封性能。2 ）摩擦性能。3 ）耐压性能。4 ）寿命。5 ）安装性能。6 ）经济性。上述密封性能、摩擦性能、耐压性能是独立的性能，这三项性能的组合就得 到了密封件的综合性能； 综合性能的保持时间， 就是密封件的寿命； 实际设计中 安装性能与经济性也应作为一项重要的指标。密封的综合性能不仅与密封件本身的性能有关，而且还与密封件的多项使用 条件有关， 所以考察密封性能， 既要看密封件或密封件组合本身的性能， 称为单 体性能， 还要看密封件装入液

12、压、 气动元件内以后的实际密封性能， 称为实际密 封性能。密封件单体性能有以下几项：1 、摩擦力摩擦力是与运动性能有关的特性，运动用密封的摩擦力分为静摩擦力（始动 摩擦力）和动摩擦力（滑动摩擦力）两种。摩擦力受滑动表面的粗糙度、滑动速 度以及工作压力、 密封润滑状态、 放置时间等诸多因素的影响， 容易产生很大的 变化。摩擦力计算比较困难，应由实验得到。静摩擦力受多种因素影响，测量误 差比较大，测量值只能作为参考。与之相比，动摩擦力能获得较稳定的、有重要 性的测量值。2 、耐磨性 耐磨性是对密封寿命影响很大的特性，与摩擦性能一样，它受多种因素影响。 特别是气动用密封， 润滑状态较差， 耐磨性成为

13、寿命的主要指标。 对用合成橡胶 或合成树脂制成的密封而言，根据材料的耐磨性基本可以评价密封件的耐磨性。 但不一定完全与密封实际使用中的结果一致， 因为使用中还有许多影响磨损的因 素。所以说对密封件制品的耐磨性评价， 以密封在元件中实际使用时的耐磨性更 有意义。3 、耐偏心性 在动密封中，由于元件偶合面的配合公差，会产生间隙。这一间隙在载荷和 振动的情况下，会造成轴偏心，影响密封性能。为此，密封件对这样的偏心也必 须保证足够的补偿性能。 另外，低温时由于合成橡胶制密封件的弹性降低， 导致 对偏心的跟随补偿能力降低， 温度越低这种现象越严重， 所以耐偏心性还可反映 低温时的密封性能。4 、接触应力

14、 密封件靠一定的接触应力保证密封，密封件在变形条件下必须保证足够的弹 性力。接触应力决定油膜形状，对密封性能和摩擦、运动性能都有参考价值。密封件实机性能应该考察：1 、密封性能 密封性能是密封件与密封装置最重要的要求。密封圈处的泄漏量是衡量密封 性能的指标。 影响密封性能的不仅是密封件， 而是各种密封安装后， 与密封偶合 面各种要素组合后的整个密封装置。2 、耐偏心性能 这里是考虑了实际间隙跳动以后，并施以一定偏心载荷的耐偏心性能。3 、摩擦力（最低工作压力） 实际应用中的摩擦力大小是用最低工作压力来评价的。对往复动密封而言， 启动摩擦力大于动摩擦力， 较为复杂， 并且影响启动性能。 用最低启

15、动工作压力 衡量密封摩擦力具有实际意义。所以，对于动密封一般是给定最低工作压力。4 、综合性能 综合性能要求密封装置在指定的工作条件下，满足上述各项性能要求，并工 作一定时间，所以这一指标同时反映了密封一般是给定最低工作压力。盘根填料的密封原理一、盘根填料的密封原理 盘根填料的密封原理主要取决于迷宫效应和轴承效应。 迷宫效应：轴在微观下表面非常的不平整， 与盘根只能部分贴合， 而部分未接触， 所以在盘根和轴之间着微小的间隙， 像迷宫一样，带压介质在间隙中多次被节流， 从而达到密封的作用。轴承效应： 在盘根填料和轴之间会存在着一层薄薄液膜， 使盘根填料和轴类似于 滑动轴承，起到了一定的润滑作用，从而避免了盘根和轴的过度磨损。二、盘根填料对材料的要求由于受密封介质的温度、压力、PH以及设备的线速度、表面粗糙度、同轴度、 径跳、偏心等因素，就要求盘根材料具有以下特点：1、有一定的弹塑性2、化学稳定性3、不渗透性4、自润滑性5、耐温性6、拆装方便7、制造简单，价格低廉。 上述材料特性直接影响着盘根填料的密封性能和使用寿命， 而能完全符合上述所 有性能的材料很少， 所以获取优质的密封材料和提高其材料性能， 一直是密封领 域研究的重点。三、盘根填料的形式和特点随着生产工艺的不断出现， 盘根填料的编制