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旋转密封件7 w4 K4 n. Z k" h" d
一、 旋转轴唇形密封圈(油封)6 |/ S5 y3 V- I/ b
旋转轴唇形密封圈俗称油封。它是安装在旋转轴和静止件之间,用于密封润滑油外泄和防止外界尘土、杂物侵入设备内部的动密封元件。) g3 V; n( ]' k- N, s, B2 }" B1 e
普通油封的使用压力小于0.5MPa,耐压油封的工作压力可达1~1.2MPa。8 C) ?3 ~% p# ?4 u3 L
油封的工作温度范围8 U* M( x. w0 E7 F: O6 m
丁腈橡胶制作:-40~+120℃,氟橡胶制作:-25~+200℃,丙烯酸酯橡胶制作:-20~+150℃。油封的工作线速度一般小于15m/s。
0 ^$ W; X) ~; C8 i; T$ j油封的分类
R! [9 q, ~% n( ^: q按轴的旋转线速度高低分类,可分为低速油封(小于6m/s)和高速油封(大于6m/s)* w# g: i3 s9 u( s
按油封所能承受的压力高低分类,可分为常压型油封和耐压型油封。4 U5 ^5 v$ h- g, Y P8 }( u9 ]
按油封的结构及密封原理分类,可分为标准型油封和动力回流型油封。& \* B- {- f, }" ^
按构成油封的组件材质分类,又可分为有骨架型油封和无骨架型油封;有弹簧型油封和无弹簧型油封。
- x P' _( x" l; @, ?1 ~1 ~( x通常,对油封的要求是:/ [5 O) p" N# y3 j+ _
1) 结构简单,制作和装拆容易;
( _; G. K4 ?" V# Y1 T2) 安装腔体的尺寸紧凑,加工方便;
) j4 \" O) T- b* _" [3) 密封性能好,能长时间保持密封效果;
9 U/ P( H' J$ p4) 对轴的振摆、偏心的适应性能好。
4 N) Y! {. K! }; M1、 密封原理
4 @: B" b# z( }( J$ s) K油封在旋转轴上的安装情况,如下图所示: c+ p+ V3 k& P! \
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4 V, U& {8 @% a0 V7 V" v
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% x' e6 U; p3 a [; E9 }. W. `在自由状态下,油封的内径小于轴径,有一定的过盈量。这样,当油封装到轴上后,即使没有弹簧,也有一定的径向力作用在轴上。为了保证密封的可靠性,在油封唇缘的上方,加装一个弹簧。, B# |) H( _2 t
依靠弹簧对轴的抱紧力来克服轴在旋转状态下,因振摆、跳动所造成的间隙,并使油封的唇缘能始终紧贴于轴的表面。
" q4 _3 p1 z% G; s% z& g维持油封密封性能的关键是介于唇缘于轴表面之间的一层油膜。因此,油封的密封原理是建立在滑动轴承的润滑理论上的。
$ y8 j% O3 K+ t/ s8 J! Q3 R! c' {) A在轴旋转的动态过程中,油膜的厚度也在不断变化,其变动量一般约在20%~50%之间。油膜厚度变化的原因是维持油膜存在的表面张力在不断波动。而油膜的表面张力则与有的粘度、运动速度等因素有关。: ^2 e! E% a P/ E4 m5 x
一般认为油膜过后,容易泄露;油膜过薄,则会导致干摩擦。
: j( p+ I0 B4 o2 k0 _最理想的情况是保持“临界油膜厚度”,即始终保持临界润滑状态。而“临界油膜厚度”的形成与保持,与油封对轴的径向力的大小及其分布状况直接有关。
+ ^ b6 T1 u) D最理想的情况是:尽量采用最小的径向力而得到最尖锐的“峰值”压力分布,可获得最佳的密封效果。
7 N u6 y0 A* ` |2、 油封的选用
; ~$ z" b6 U' g# B选择油封的材料时,必须考虑材料对工作介质、工作温度及唇缘在轴高速旋转时的适应性。
, I5 h+ j" Y8 N- K: n一般油封工作时若其唇缘的温度高于工作介质温度20~50℃,应引起重视。- |! k$ R( ?% F' T! F
常压性油封的使用压力一般不超过0.05MPa。当工作压力超过0.05MPa时,应选用耐压性油封。目前,国外耐压型油封的使用压力可达10MPa。- k+ I( a) W1 W" R+ @7 X
油封的形式和种类很多,可按工作条件与使用要求查阅有关设计手册选用。
& f8 @2 b" i/ ?4 ?. K/ L+ V油封安装时,为获得适当的初始径向力,应保证唇缘对旋转轴的过盈量要求,其值如下图所示:4 I8 X9 m% U C- E, {! p q
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5 r T- F8 F, p二、 旋转轴格来圈
6 B" N; p$ q S+ H+ p旋转轴格来圈密封装置由一个高级Turcn材料的密封环格来圈和一个弹性施力的O形密封圈组合而成,如下图所示:
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为适应高速和低速不同工况的需要,根据格来圈的截面大小不同,在油封面上加工了一个或两个环形沟槽。
1 |+ H8 M" w. K* C该沟槽具有以下功能:由于提高了密封表面的比压,因此提高了密封效果;形成一个润滑油腔,从而降低了摩擦力。" ?* q" h& a7 g H" \
为了保证介质压力能作用到O形密封圈上,在格来圈的侧面开有若干条径向沟槽,用以托住O形密封圈。格来圈的背面,设计成内凹弧形,使之增加接触面,防止格来圈随轴产生旋转。7 m& ?4 ^+ t- B9 C$ u+ r3 u# Z
旋转格来圈具有如下特点:# M8 Q9 O, k; R% D# S4 f$ K
1) 内圆密封或外圆密封均能适用;
* }, v/ |1 B/ H. p- m& b' k2) 具有润滑腔,摩擦力小,无粘滞现象,启动时不爬行;- R! n C) p- g9 Y6 @
3) 抗磨性和尺寸稳定性好。
' N* O! S2 ]" P, }旋转格来圈密封装置应用于有旋转摆动运动的轴、杆、销、旋转接头等处的动密封。它可承受两侧压力或交变压力的作用。5 w1 \6 y2 h2 \4 I4 j) I
工作压力:不大于30MPa(1m/s时),或不大于20MPa(2m/s时);工作温度:-54~+200℃(取决于O形密封圈的材质);工作介质:石油基液压油、难燃液、环保安全液压液(生物油)、水、空气等。
% h$ J @( g2 d, q B三、 旋转Variseal密封圈
g7 G& R$ A, M' T旋转Variseal密封圈是一种用于旋转轴处的单向作用密封圈。: [( x/ F3 i% Y* k% j6 s
它由一个用Turcon材料制作的U形密封圈和一个V形不锈钢弹簧所组成,如下图所示:/ g7 |: C( g) v1 k
% K* `* ~" q' L! b7 V9 x/ J. h3 g& J! ^6 E7 W" G, a5 F
+ i: }/ v, _4 s! {# e
在密封圈的外部有一个凸缘,所以可以防止它在沟槽内旋转;它的密封唇短而厚,降低了摩擦,延长了使用寿命,在粘度很高的工作介质中也有良好的密封效果。9 L( r, n4 M0 |8 q
在低压和零压时,初始密封力由弹簧产生。当系统压力升高后,则主要密封力由系统压力形成。因此,从零压到高压均能保证良好密封。
: t% y' b, b4 Y% B8 V( g7 D/ p# F由于密封圈和弹簧的材质对工作介质都有较好的相容性,所以除液压系统外,还可广泛应用于化学、医药和食品等工业部门。
7 L3 D/ \% y# o- B+ d1 S/ f若在弹簧处的空腔内充填弹性硅胶,一防止污染物进入密封圈,并可进行消毒,便成为一种“洁净型”的密封圈。这种结构还可用于泥渣、稀浆或胶质等场合,可防止砂砾进入密封圈空腔而妨碍弹簧工作。* s7 j# @& x. x) _9 q* [
旋转Variseal密封圈的应用实例,如下图所示:. Q' M- G& ]: F# q
. X: V1 U' W$ x2 l/ q+ m4 E/ g! c3 x6 ~4 H& f0 R( R
6 l/ B) D. l$ D L m# a3 v! J6 |密封圈的工作压力:不大于15MPa(动负载时)或不大于25MPa(静负载时);工作速度:不大于2m/s(旋转运动时)或不大于10m/s(往复运动时);工作温度:-100~+200℃;工作介质:各种液体、化学品和气体。- }7 _+ T6 Z6 C; I) \4 C5 p6 N/ w
旋转Variseal密封圈的优点是:
& u5 e- \( i; H1) 旋转、往复动密封和静密封都能使用;7 p6 j$ J5 b" z
2) 精确控制时无爬行现象;
( v& b+ \; C2 W ~3) 具有良好的刮除效果;3 Q8 N* j& q! i" K8 y
4) 具有良好的抗磨性能和尺寸稳定性;* m( K @9 x' M% l3 O' U0 q
5) 能适应急剧的温度变化;
, w+ W. j& L5 q6) 可以消毒,对食品和药液等不会污染。# z2 G2 a( F- G6 G/ w
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