袁成(濟(jì)寧技師學(xué)院，山東 濟(jì)寧 272000)

組合密封與密封材料

袁成(濟(jì)寧技師學(xué)院，山東 濟(jì)寧 272000)

密封的作用一是防止工作介質(zhì)的泄漏，包括內(nèi)泄漏與外泄漏；二是防止空氣、灰塵和水等外界異物進(jìn)入密封機(jī)構(gòu)內(nèi)部。密封結(jié)構(gòu)、密封元件與密封裝置的性能是影響機(jī)械設(shè)備能否正常工作因素之一，工作中個(gè)別密封件失效帶來的后果和損失往往是巨大的。

組合密封件;塑性密封圈;橡膠O形圈密封件;聚四氟乙烯;聚氨酯

1 組合密封件概述

組合密封件一種全新密封系統(tǒng)。它形式新穎、成效卓越。橡塑組合密封件由塑性密封圈與橡膠O形圈密封件二種材料構(gòu)成，結(jié)構(gòu)如附圖所示。組合密封件結(jié)構(gòu)中的摩擦件用塑料材料制作，塑料的耐磨性能好；彈性件用橡膠材料制作，橡膠的彈性好，橡塑組合密封件與于普通橡膠密封圈密封相比較具有很大的優(yōu)勢：首先是，橡膠材料不直接參與摩擦，避免了橡膠密封件不耐磨的缺點(diǎn)；其次，橡膠O形圈密封件能夠釋放滿足密封需求的密封壓力；再次，橡膠O形圈密封件能夠合理補(bǔ)償塑性密封圈的磨損。

橡塑組合密封件已經(jīng)在液壓傳動(dòng)系統(tǒng)、建筑機(jī)械領(lǐng)域、機(jī)械領(lǐng)域等應(yīng)用。一直以來，用于塑性密封圈的填充材料多為聚四氟乙烯，也稱PTFE。在本文中，將介紹一種用于組合密封件的新材料——聚氨酯，聚氨酯的綜合性能優(yōu)異，能夠取代聚四氟乙烯材料（PTFE），并能提升組合密封件的密封性能。

3 組合密封件的主要結(jié)構(gòu)形式

根據(jù)作用不同，組合密封件的形式也不同，基本結(jié)構(gòu)形式有軸用、孔用、導(dǎo)向、防塵等。

3.1 軸用組合密封

軸用組合密封結(jié)構(gòu)中，采用唇形的塑性密封圈，這種形狀的密封圈可以保障足夠大的附加預(yù)緊力，見附圖a。工作時(shí)，O形圈密封件產(chǎn)生密封壓力，同時(shí)補(bǔ)償塑性密封圈的磨損。此組合密封形式在高壓液壓缸與活塞桿的密封上廣為應(yīng)用，安裝在液壓缸端蓋內(nèi)側(cè)防塵密封里面，與工作介質(zhì)（液壓油）直接接觸，避免外泄漏的發(fā)生，要求靜態(tài)時(shí)具有良好的保壓性能，動(dòng)態(tài)中具有較高的承壓能力，同時(shí)要具有密封性好，摩擦因數(shù)小，抗擠出能力強(qiáng)等優(yōu)良特性。

3.2 孔用和導(dǎo)向組合密封

結(jié)構(gòu)如附圖b。由方形塑性密封圈和O形橡膠密封圈組成。其中，O形橡膠密封圈既提供彈力以形成密封，又提供對方形塑性密封圈的磨損補(bǔ)償。一般情況下，方形塑性密封圈與導(dǎo)向環(huán)配合使用，目的是防止活塞碰撞缸壁。導(dǎo)向環(huán)的作用是引導(dǎo)活塞做直線運(yùn)動(dòng)，防止活塞走偏引起內(nèi)泄漏，材料為耐磨性好的塑性材料。這種組合密封形式適用于液（氣）壓缸柱塞、活塞、活塞桿。

3.3 防塵用組合密封

結(jié)構(gòu)如附圖c。密封介質(zhì)為密封系統(tǒng)外的塵埃、砂灰、水及冰霜等。防塵用組合密封的防塵圈設(shè)計(jì)成馬鞍形防塵圈（DAM），制作材料為高彈性的丁腈膠或者是塑性復(fù)合材料，其作用是防止這些污物進(jìn)入密封機(jī)構(gòu)內(nèi)部，并為工作介質(zhì)（油液）回流進(jìn)潤滑系統(tǒng)提供保障。防塵的同時(shí)兼有輔助密封的功能。這種組合密封用于低速、控制精度要求較高的系統(tǒng)中。

4 組合密封材料

4.1 聚四氟乙烯密封材料

聚四氟乙烯密封件的優(yōu)點(diǎn)是阻力低、耐壓、無爬行現(xiàn)象等。缺點(diǎn)如下：①用于桿件密封時(shí)，易發(fā)生較高泄漏量，需增設(shè)一對彈性密封來解決泄漏量高的問題。②相比之下，PTFE材料抗磨性差。③易出現(xiàn)劃擦痕，影響密封性能。④彈性小、殘余變形大、易產(chǎn)生劃痕，增加裝配難度。

4.2 聚氨酯新型密封材料

4.2.1 聚氨酯材料簡介 聚氨酯是聚氨基甲酸酯的簡稱，是新興的有機(jī)高分子材料，稱為“第五大塑料”，在輕工、化工、電子、紡織、醫(yī)療、建筑、建材、汽車、國防、航天、航空等眾多領(lǐng)域均有應(yīng)用。

4.2.2 聚氨酯材料的特點(diǎn)

聚氨酯材料的優(yōu)質(zhì)特點(diǎn)包括：性能有寬泛的的可調(diào)性；抗磨性高；強(qiáng)度大；粘接性好；彈性好，復(fù)原性好，；低溫柔性好；耐候性好，壽命長；抗油性好；抗老化性好；

4.2.3 聚氨酯與聚四氟乙烯性能對比

聚氨酯材料與PTFE材料相比，優(yōu)越性如下：聚氨酯和PTFE硬度相仿，但聚氨酯應(yīng)變模量比PTFE低10%，安裝時(shí)不需要過高的安裝力，易于安裝；聚氨酯的彈性高出PTFE25%～30%，塑性形變和殘余形變很小，密封性能好；聚氨酯的密封阻力與PTFE大致相當(dāng)，但聚氨酯的密封阻力始終保持基本恒定，而PTFE密封阻力并不恒定，在使用中隨時(shí)間增長而逐漸減小。由此，工作中PTFE易產(chǎn)生連續(xù)磨損現(xiàn)象，最終發(fā)生泄漏；與，在抗拉強(qiáng)度方面，聚氨酯比PTFE較高，抗擠壓性能好，因而降低磨損。

5 結(jié)語

從上述對比分析可知：以聚氨酯替代聚四氟乙烯用于組合密封件，在保持聚四氟乙烯全部優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，密封效果得以進(jìn)一步提升，獲得下列良好的綜合性能：

①具有優(yōu)良的密封性能；

②結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便；

③阻力恒定，不粘附，無爬行；

④抗磨損，工作壽命長；

⑤抗高壓、抗擠壓。

可見，組合密封結(jié)構(gòu)中，新型密封材料聚氨酯已經(jīng)完全可以取代聚四氟乙烯。

[1]蔡仁良 顧伯勤 宋鵬云.過程裝備密封技術(shù).化學(xué)工業(yè)出版社(第二版).2006.5.1

[2]李新華.密封元件選用手冊.機(jī)械工業(yè)出版社.2011年1