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密封圈

/seal ring/
条目作者彭旭东

彭旭东

最后更新 2023-12-22
浏览 176
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由一个或几个零件组成的环形罩。

英文名称
seal ring
所属学科
机械工程

固定在配合面的一个套圈或垫圈上并与另一套圈或垫圈接触或形成窄的迷宫间隙,防止密封介质漏出及外物侵入。

最常见的密封圈为O形密封圈,是一种起密封作用的配件。此外主要还有V形密封圈、U形圈、矩形密封圈、Y形密封圈、孔用YX形密封圈、YX形孔用挡圈、轴用YX形挡圈以及轴用YX形密封圈等各种金属、非金属材料和高分子材料制成的成型密封圈。

橡胶密封圈常用的材料有:丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶、硅橡胶、氟橡胶、氟硅橡胶、三元乙丙橡胶、氯丁橡胶、丙烯酸酯橡胶、聚氨酯橡胶以及全氟醚橡胶等。

是静密封中很有发展前途的一种密封圈。因为它有“自封作用”,可以随内压增大而增大其密封能力。为了实现“自封作用”,在安装O形圈时应保证一定的压缩量。当槽壁表面粗糙度较低时,O形圈的变形量即使很小(约0.1毫米),也能起到自封作用;如果表面粗糙度较高,则需增大压缩量。当然,自封作用也不是无限的。当内压过高,O形圈会出现“胶料挤出”现象,把O形圈的部分胶料挤入缝隙之内,加速O形圈的破坏。同时,O形圈是一种双向作用密封元件。安装时径向或轴向方面的初始压缩,将赋予O形圈自身的初始密封能力。由系统压力而产生的密封力与初始密封力合成总的密封力,它随系统压力的提高而提高。因此,O形圈是液压与气压传动系统中使用最广泛的一种密封圈。有时,O形橡胶密封圈由一个低摩擦的填充聚四氟乙烯(PTFE)环和O形橡胶密封圈组合而成,O形圈提供足够的密封预紧力,并对PTFE环的磨耗起补偿作用。PTFE摩擦因数小,动、静摩擦因数相近。适用于高低速往复运动及高压系统的油缸活塞杆密封。采用两个阶梯圈密封,可达到零泄漏。

除应具备密封圈材料的一般要求外,密封圈还要具有下述条件:①富有弹性和回弹性;②适当的机械强度,包括扩张强度、伸长率和抗撕裂强度等;③性能稳定,在介质中不易溶胀,热收缩效应(焦耳效应)小;④易加工成型,并能保持精密的尺寸;⑤不腐蚀接触面,不污染介质等。满足上述要求的最适合而且最常用的材料是橡胶,所以密封圈大多采用橡胶材料制成,也有部分密封圈是由金属材料制成的,以金属O形圈和C形圈为常见。

主要用于高温、高压以及超真空系统中的密封。它独特的结构能实现其他通用垫片不能满足的要求。在高温、高压及超真空的设备及装置中,只需较低的预紧力,即使所需密封的地方较窄小或形状有些特殊,它都能随之而改变自身的形状,有效地起到密封作用。尤其适合于一些结构较紧凑、密封要求较高的设备及装置中。

由单层的金属或由两层金属(外套和内衬)构成的金属包覆层组成。单层或内衬材料可以采用铜、铝、镍等,外套可以是软金属,如铝、银、镍等。软金属包覆层材料具有良好的延展性,其塑性变形能充分弥补法兰密封面的缺陷。因其在高温高压下具有优越的密封性能而被广泛应用于核工业、火电、石化、冶金等行业。

由外露的金属包覆层和包裹其内的圆柱形螺旋弹簧组成。弹簧材料为不锈钢或因科镍弹簧丝。当压缩该密封环时,弹簧的每一圈对金属内衬产生产生附加的反弹力,使包覆层发生塑性变形,填实法兰密封表面微小的凹凸不平和缺陷。

密封圈的材料应可以经受高低温环境下的化学腐蚀、振动、磨损和运动。

弹性体密封圈常见的失效形式有机械损伤破坏、老化龟裂、介质侵蚀、局部烧蚀和磨损等。其中,密封圈的割伤、擦伤、咬伤以及挤出撕裂、局部凹凸和局部断裂都是属于机械损伤破坏。弹性体材料老化表现为密封圈的弹性、强度和抗溶胀性能下降,密封圈出现发黏、变硬、变脆等现象。密封圈受介质化学侵蚀,会造成密封圈材质改性与断裂,最终产生泄漏的现象,往往与介质相接触侧侵蚀较严重,靠大气侧侵蚀较轻。密封界面的局部温度过高、润滑不充分均会造成弹性体密封圈的局部烧蚀碳化。磨损失效主要有磨粒磨损、粘着磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损。对于静止型密封圈来说,机构件的微动同样会造成上述磨损现象。失效的主要原因一般可以归纳为:①密封沟槽设计不合理;②密封圈与介质不相容;③密封圈的尺寸选择不正确;④密封圈得不到充分润滑;⑤密封圈安装不正确。

金属密封圈常见的失效形式有蠕变、失弹、破裂、压溃和腐蚀等,引起失效的原因一般可以归结为材料选用不当、选型不正确、密封沟槽设计不合理、镀层工艺存在缺陷以及安装不符程序规范等。

①密封圈在工作压力和一定的温度范围内,具有良好的密封性能,并随着压力的增加能自动提高密封性能;②密封圈装置和运动件之间的摩擦力较小,摩擦因数稳定;③密封圈抗腐蚀能力强,不易老化,工作寿命长,耐磨性好,磨损后在一定程度上能自动补偿;④结构简单,使用、维护方便,使密封圈有更长的寿命。

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