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1、橡胶密封件知识培训橡胶密封件知识培训http:/橡胶的密封橡胶的密封v密封和泄漏密封和泄漏v 泄漏通常被认为是流体向外流过密封，一般是检测密封装置泄漏通常被认为是流体向外流过密封，一般是检测密封装置附近的流体浓度范围来判断泄漏程度。为防止介质流失和污染附近的流体浓度范围来判断泄漏程度。为防止介质流失和污染环境，可通过密封件使机械零件界面之间间隙减小到适当的程环境，可通过密封件使机械零件界面之间间隙减小到适当的程度。度。v http:/橡胶的密封橡胶的密封v 如果机械零件的边界不存在相对运动，两个静止表面维持压力降的密封称静密封。所采用的橡胶密封件为静密封件。v 机械零件边界上有一个相对滑动，就
2、需要动态密封。按相对运动状态有三种：v 沿轴线的两个方向作相对运动，其表面维持压降的密封称往复密封。v 相对作圆周运动的密封称旋转密封。http:/橡胶的密封橡胶的密封v 相对作小于360的来回周向运转的密封称震荡密封。v 泄漏主要有渗漏和扩散两种：渗漏是共同边界的两个区域压力差引泄漏主要有渗漏和扩散两种：渗漏是共同边界的两个区域压力差引起介质的压力流通过密封间隙冒滴，其渗漏率随压力梯度的增加而增起介质的压力流通过密封间隙冒滴，其渗漏率随压力梯度的增加而增大，随流体的粘度增加而减小。大，随流体的粘度增加而减小。v 扩散是在浓度差的作用下，被密封介质通过密间隙或密封件材料的扩散是在浓度差的作用下
3、，被密封介质通过密间隙或密封件材料的空隙扩散。空隙扩散。 v http:/橡胶的密封橡胶的密封v 影响密封功能的因素：影响密封功能的因素：v 是被密封介质的压力、温度、密度、粘度是被密封介质的压力、温度、密度、粘度和化学性能。和化学性能。v 密封件的弹性和硬度、耐油和耐水、耐热密封件的弹性和硬度、耐油和耐水、耐热和耐寒、耐化学性和耐磨性；和耐寒、耐化学性和耐磨性；v 密封运动界面的运动状态和几何形状、密密封运动界面的运动状态和几何形状、密封件与界面间的间隙、界面上的润滑状态和摩擦封件与界面间的间隙、界面上的润滑状态和摩擦和磨损。和磨损。v http:/橡胶的密封橡胶的密封v16.1.2 密封件
4、的自紧机理密封件的自紧机理v 密封件的自紧机理。依赖弹性体材料的弹性密封件的自紧机理。依赖弹性体材料的弹性和预压缩。和预压缩。v 实现自紧密封时，界面上的接触应力实现自紧密封时，界面上的接触应力p总是总是比被密封介质的压力比被密封介质的压力P要高出预压缩应力要高出预压缩应力0。这。这就要求密封圈橡胶材料的泊松比很接近就要求密封圈橡胶材料的泊松比很接近0.5.v p=P+0。http:/橡胶的密封橡胶的密封v密封弹性体材料密封弹性体材料v 弹性体有独特的密封性能，各种橡胶弹性体有独特的密封性能，各种橡胶 和热塑性弹性体又有性能差和热塑性弹性体又有性能差异。异。v1 密封性能密封性能v 橡胶有低的
5、弹性模量为橡胶有低的弹性模量为4-20MPa,大的扯大的扯i断伸长率达断伸长率达100% 。v 密封件的硬度在邵氏密封件的硬度在邵氏A60-90的范围。的范围。v 泊松比有泊松比有0.46-0.4995;v 低的剪切弹性模量低的剪切弹性模量G=1-2 MPa,v 使用温度在使用温度在Tg-Tf之内之内.v2、密封材料、密封材料http:/橡胶的密封橡胶的密封v 天然橡胶（天然橡胶（NR）、氯丁橡胶（）、氯丁橡胶（CR）、丁基橡胶（）、丁基橡胶（IIR）、丁腈橡）、丁腈橡胶（胶（NBR）、乙丙橡胶（）、乙丙橡胶（EPR）、硅橡胶（）、硅橡胶（MQ）、氟橡胶）、氟橡胶（FPM）。）。v16.2 聚
6、四氟乙烯密封圈聚四氟乙烯密封圈v 纯聚四氟乙烯有很低的磨擦系数，并有优良的抗蚀和抗老化纯聚四氟乙烯有很低的磨擦系数，并有优良的抗蚀和抗老化性能，抗压模量达性能，抗压模量达500 MPa。但有不耐磨、易蠕变和热导电率低。但有不耐磨、易蠕变和热导电率低的缺点，常需添加适量填料。使其抗蠕变性能、硬度、抗压强度的缺点，常需添加适量填料。使其抗蠕变性能、硬度、抗压强度和模量均有明显提高。其性能见和模量均有明显提高。其性能见P458表表16-2v http:/ 聚四氟乙烯密封圈聚四氟乙烯密封圈v PTFE橡胶或改性橡胶或改性PTFE可以车削或模压烧结成矩可以车削或模压烧结成矩形、形、V形、形、O形或楔形密
7、封圈。此密封圈可长期在形或楔形密封圈。此密封圈可长期在200高温下和高压下工作，并有自润滑性。高温下和高压下工作，并有自润滑性。http:/聚四氟乙烯密封圈聚四氟乙烯密封圈v16.2.1 端盖密封垫端盖密封垫v 垫密封广泛用于管道、压力容器及各种壳体接合面的静密封。垫密封广泛用于管道、压力容器及各种壳体接合面的静密封。垫密封泄漏主要是界面泄漏和渗漏。垫密封泄漏主要是界面泄漏和渗漏。v 界面泄漏是界面的不均匀变形和结合面粗糙；也有密封垫圈界面泄漏是界面的不均匀变形和结合面粗糙；也有密封垫圈的塑性变形、老化和龟裂。的塑性变形、老化和龟裂。v 密封垫圈有金属和非金属、复合材料。密封垫圈有金属和非金属
8、、复合材料。v 非金属垫片或垫圈有纸、橡胶、夹布橡胶、皮革、软聚氯乙烯非金属垫片或垫圈有纸、橡胶、夹布橡胶、皮革、软聚氯乙烯和橡胶石棉。但聚四氟乙烯是对于浓酸碱、溶剂等侵蚀性流体的和橡胶石棉。但聚四氟乙烯是对于浓酸碱、溶剂等侵蚀性流体的最好选择。最好选择。http:/聚四氟乙烯密封圈聚四氟乙烯密封圈v 容器内无内压时，密封垫只受到端盖紧固螺栓的预紧力容器内无内压时，密封垫只受到端盖紧固螺栓的预紧力F。v当内压当内压P1作用于端盖时，使密封垫与端盖的接触压力降低作用于端盖时，使密封垫与端盖的接触压力降低F1，此，此时密封垫受到的压力为时密封垫受到的压力为F2，即密封垫所受到的总压力，即装配预，即
9、密封垫所受到的总压力，即装配预紧力紧力F为为v F=F1+F2=d2P1/4+(D2-d2)P2/4vD、d密封圈的外径、内径密封圈的外径、内径mmvP1容器内介质的压力容器内介质的压力MPavP2密封垫在内压作用时的接触压力密封垫在内压作用时的接触压力MPahttp:/聚四氟乙烯密封圈聚四氟乙烯密封圈v显然，密封力显然，密封力F大于内压力大于内压力F1的的2-3倍，才能保证介质压力倍，才能保证介质压力P1作用作用时，密封连接压力时，密封连接压力P2足够。足够。v 密封系密封系n=F/F1（2-3 )v 当当P1=1 MPa时时n=2 v P1=5 MPa n=3v密封垫设置的结构：平宽垫圈、
10、槽内垫圈。密封垫设置的结构：平宽垫圈、槽内垫圈。 截面宽度截面宽度b=0.5(D-d)v密封系数密封系数K=P2/P1(2-8)v平宽垫圈平宽垫圈K=2-4; 宽槽内垫圈宽槽内垫圈K=3-6; 笮槽内垫圈笮槽内垫圈K=3-8http:/聚四氟乙烯密封圈聚四氟乙烯密封圈v 密封垫圈应有一定的厚度，以保证垫圈在厚度方向有一定的变形量。纯聚四氟乙烯抗蚀性虽好，但易产生蠕变，然后的应力松驰使密封性不稳定。改性的聚四氟乙烯垫圈弹性不足，变形量不易掌握。因此采用氟橡胶或聚四氟乙烯复合垫圈。在橡胶石棉垫圈表面包覆以0.3mm左右的聚四氟乙烯层此种密封圈的厚度，视内径的大小有320mm，厚度方向的预压变形量可
11、达20%30%.http:/聚四氟乙烯密封圈聚四氟乙烯密封圈v填料密封填料密封v 填料密封主要用于动态密封。填料密封主要用于动态密封。v1 阀芯填圈阀芯填圈v 阀芯填圈是用模具压制成的各种大小的塑性填圈。将石棉或阀芯填圈是用模具压制成的各种大小的塑性填圈。将石棉或帆布涂上橡胶，叠合卷曲后加热模压成型。采用聚四氟乙烯或改帆布涂上橡胶，叠合卷曲后加热模压成型。采用聚四氟乙烯或改性的聚四氟乙烯模压填圈，有耐化学侵蚀、摩擦小的特点；但弹性的聚四氟乙烯模压填圈，有耐化学侵蚀、摩擦小的特点；但弹性差压紧后径向分力不大；导热性差，热膨胀大容易抱轴。因此性差压紧后径向分力不大；导热性差，热膨胀大容易抱轴。因此
12、其用于运动速度低的芯杆，并采用其用于运动速度低的芯杆，并采用V形密封填圈。形密封填圈。http:/聚四氟乙烯密封圈聚四氟乙烯密封圈vV形密封填圈形密封填圈v V形角形角a1=800，小于金属座，小于金属座a=900 v 填圈外径填圈外径D=2.5d,v H=(D-d) v V形密封填圈一般是形密封填圈一般是310个串联使用。个串联使用。阀芯的阀芯的V形密封填圈的有关参数见形密封填圈的有关参数见P460表表16-3http:/聚四氟乙烯密封圈聚四氟乙烯密封圈v2 编织盘根编织盘根v 这种填料环大都是以棉麻或石棉纤维绞结或编结而成的方形这种填料环大都是以棉麻或石棉纤维绞结或编结而成的方形长带，浸入
13、润滑剂或聚四氟乙烯。有用聚四氟乙烯编织，浸入石长带，浸入润滑剂或聚四氟乙烯。有用聚四氟乙烯编织，浸入石墨等润滑剂盘根。它们耐化学侵蚀、但热膨胀长，当线墨等润滑剂盘根。它们耐化学侵蚀、但热膨胀长，当线 速度超速度超过过3.5m/s时，密封部位温度过高，会出现粘轴现象。时，密封部位温度过高，会出现粘轴现象。v 化工设备中对转动轴和移动轴，常用的各种方形截面的盘根化工设备中对转动轴和移动轴，常用的各种方形截面的盘根带有两类聚四氟乙烯制品：带有两类聚四氟乙烯制品：v http:/ 聚四氟乙烯密封圈聚四氟乙烯密封圈v（1） 聚四氟乙烯盘根带聚四氟乙烯盘根带v 截面尺寸截面尺寸 ( 4mm4mm) (25
14、mm25mm)v 分散聚合的聚四氟乙烯与石墨助剂混合后，以糊膏挤出，经分散聚合的聚四氟乙烯与石墨助剂混合后，以糊膏挤出，经拉伸、编织和整形而制成长带。耐温可达拉伸、编织和整形而制成长带。耐温可达2880C，密封压力在，密封压力在4MPa以上，它适用于较高速度的转轴。以上，它适用于较高速度的转轴。v（2）聚四氟乙烯石棉盘根带）聚四氟乙烯石棉盘根带v 截面尺寸截面尺寸 ( 3mm3mm) (25mm25mm)v耐温可达耐温可达2500C，密封压力在，密封压力在12MPa以上，系石棉线浸渍以上，系石棉线浸渍v聚四氟乙烯分散液后，经干燥编织并整形而成。聚四氟乙烯分散液后，经干燥编织并整形而成。http
15、:/聚四氟乙烯密封圈聚四氟乙烯密封圈v16.1.3 活塞环活塞环v 活塞的运动特点是往复运动。活塞的运动特点是往复运动。v高温高压下内燃机的活塞中，活塞环用球高温高压下内燃机的活塞中，活塞环用球墨铸铁或耐热合金钢制成。墨铸铁或耐热合金钢制成。v采用增强的采用增强的PTFE活塞环有自润滑作用。活塞环有自润滑作用。http:/O形橡胶密封圈形橡胶密封圈vO形圈密封形圈密封v 橡胶橡胶O形圈是一种挤压型密封件，具有自紧密封功能；有形圈是一种挤压型密封件，具有自紧密封功能；有良好的密封性，且有较宽的使用范围。良好的密封性，且有较宽的使用范围。vO形圈用于静密封时，从真空到形圈用于静密封时，从真空到50
16、 MPa的高压，几乎没有泄的高压，几乎没有泄漏；漏；v 动密封时能在动密封时能在24 MPa压力下，用于往复运动和转动。压力下，用于往复运动和转动。v在复杂的动态密封装置中，在复杂的动态密封装置中，O形圈被用作副密封。形圈被用作副密封。http:/O形橡胶密封圈形橡胶密封圈v选用新型的橡胶密封材料乙丙橡胶、氟橡胶和硅橡胶，使用温选用新型的橡胶密封材料乙丙橡胶、氟橡胶和硅橡胶，使用温度范围可在度范围可在-60200。v1 O形圈密封材料形圈密封材料v（1） O形圈橡胶形圈橡胶 见见P464表表16-6v（2） O形圈硬度形圈硬度v O形圈材料的弹性是首要的密封性能。但压缩率和压缩永久形圈材料的弹
17、性是首要的密封性能。但压缩率和压缩永久变形检测困难。硬度因易于检测和配方调节，成为主要性能。变形检测困难。硬度因易于检测和配方调节，成为主要性能。硬度对硬度对O形圈的耐压和抗挤压，及抗磨是重要的。形圈的耐压和抗挤压，及抗磨是重要的。http:/O形橡胶密封圈形橡胶密封圈v2 O形圈和沟槽的确定形圈和沟槽的确定v O形圈及其沟槽的尺寸系列有国家标准、国际标准形圈及其沟槽的尺寸系列有国家标准、国际标准v 第一步：由密封装置的工作直径，或者轴与孔的配合尺寸，第一步：由密封装置的工作直径，或者轴与孔的配合尺寸，根据标准系列决定根据标准系列决定O形圈的直径，然后选取形圈的直径，然后选取O形圈截面直径。形
18、圈截面直径。静密封时取较小的截面直径，动密封取较大的截面直径。并静密封时取较小的截面直径，动密封取较大的截面直径。并参考参考P469表表16-10，考虑转轴的线速度。，考虑转轴的线速度。http:/O形橡胶密封圈形橡胶密封圈v第二步：由第二步：由O形圈的截面直径，查得沟槽的宽度和深度等形圈的截面直径，查得沟槽的宽度和深度等尺寸与公差。尺寸与公差。v第三步：进行预拉伸率、预压缩率和压缩率的校核计算。第三步：进行预拉伸率、预压缩率和压缩率的校核计算。v3 O形圈的密封间隙形圈的密封间隙v Cmax等于孔直径与轴直径之差。见等于孔直径与轴直径之差。见P465图图16-8v4 O形圈的预拉伸率形圈的预
19、拉伸率v =（Dg-Di）/Di100 Dg-沟槽底的直径沟槽底的直径v Di-O形圈自由状态下的内径。形圈自由状态下的内径。v 110http:/O形橡胶密封圈形橡胶密封圈v5 O形圈的压缩率形圈的压缩率v 当当gd时，时，O形圈截面形圈截面d有压缩率有压缩率E=（d-g）/dv 装配后的槽深装配后的槽深g=（Dh-Dg）/2 Dh-盖的孔径盖的孔径 g-装配后的装配后的槽深槽深v16.3.2 静态密封设计静态密封设计v 盖板静态密封的两种设计：盖板静态密封的两种设计：v O形圈在径向压缩下密封；形圈在径向压缩下密封；v 轴向压缩的轴向压缩的O形圈，折卸时无摩擦力。形圈，折卸时无摩擦力。v大多数静态密封，采用大多数静态密封，采用O形圈仅受径向压缩。形圈仅受径向压缩。http:/谢谢欣赏http:/
