1、密封的基础知识密封的基础知识(转载)基础知识 密封概述1.1 泄露 g;Y2ojW5bO#eb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。;BD9j I qLK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
2、面泄露外，还要考虑下面两种泄露形式：$B;p,D1V8Q渗漏。即在压力差作用下，被密封的介质通过密封件材料的毛细管的泄露称为渗漏；扩散。即在浓度差作用下，被密封的介质通过密封间隙或密封材料的毛细管产生的物质传递成为扩散。1.2 密封的分类|电厂锅炉、汽轮机、电气、水处理等热电行业技术交流H,L,l4gR密封可分为相对静止接合面间的静密封和相对运动接合面间的动密封两大类。静密封主要有点密封，胶密封和接触密封三大类。根据工作压力，静密封由可分为中低压静密封和高压静密封。中低压静密封常用材质较软，垫片较宽的垫密封，高压静密封则用材料较硬，接触宽度很窄的金属垫片。动密封可以分为旋转密封和往复密封两种基
3、本类型。按密封件与其作用相对运动的零部件是否接触，可以分为接触式密封和非接触式密封。一般说来，接触式密封的密封性好，但受摩擦磨损限制，适用于密封面线速度较低的场合。非接触式密封的密封性较差，适用于较高速度的场合。1.3 密封的选型对密封的基本要求是密封性好，安全可靠，寿命长，并应力求结构紧凑，系统简单，制造维修方便，成本低廉。大多数密封件是易损件，应保证互换性，实现标准化，系列化。wRg8g1.4 密封材料1.4.1 密封材料的种类及用途“B KE#uD5LW8J密封材料应满足密封功能的要求。由于被密封的介质不同，以及设备的工作条件不同，要求密封材料的具有不同的适应性。对密封材料的要求一般是：
4、1 材料致密性好，不易泄露介质；| 电厂锅炉、汽轮机、电气、水处理等热电行业技8| F2） 有适当的机械强度和硬度；i!3Fj1G,x+ _-F1.4.2.1 丁腈橡胶丁腈橡胶具有优良的耐燃料油及芳香溶剂等性能，但不耐酮，酯和氯化氢等介质，因此耐油密封制品以及采用丁腈橡胶为主。LJ E ib$Z1.4.2.4 氟橡胶氟橡胶具有突出的耐热（200250），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-70260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
5、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。 M pa/8AMI3p F3.2.1.1 橡胶型此类密封胶以橡胶为基料。常用橡胶有聚硫橡胶，硅橡胶，聚氨酯橡胶，氯丁橡胶和丁基橡胶等。3.2.1.2 树脂型 $m p4aS9q8uR6a+I此类密封胶以树脂为基料。常用树脂有环氧树脂、不饱和聚酯树脂、酚醛树脂、聚丙烯酸树脂、聚氯乙烯树脂等。|电厂锅炉、汽轮机、电气、水处理等热电行业技术交流na(;qPq1o3.2.1.3 油基型此类密封胶以油料为基料。常用的油类有各种植物油如亚麻油，蓖麻油和桐油，以及动物油（如鱼油）等。3.2.2 按密
6、封胶硫化方法分类 KZH: QCVnY此类密封胶系列利用空气中的水分进行硫化。它主要包括单组分的聚氨酯、硅橡胶和聚硫橡胶等。其聚合物基料中含有活性基因，能同空气中的水发生反应，形成交联键，使密封胶硫化成网状结构。大气中的湿气作为硫化反应中的催化剂。热电技术联盟!ct og8iazp Gp3.2.2.2 化学硫化型密封胶双组分的聚氨酯、硅橡胶、聚硫橡胶、氯丁橡胶和环氧树脂密封胶都属于这一类，一般在室温条件下完成硫化。某些单组分的氯磺化聚乙烯和氯丁橡胶密封胶以及聚氯乙烯溶胶糊状密封胶（如汽车用点焊胶），则须在加条件下经化学反应完成硫化。3.2.2.3 热转变型密封胶用增塑剂分散的聚氯乙烯树脂和含有
7、沥青的橡胶并用的密封胶是两个不同类型的热转变体系 。乙烯基树脂增塑体在室温下是液态悬浮体，通过加热转化为固体而硬化；而橡胶沥青并用密封胶则为热熔性的。X+jL-U0K:Am$3VO3.2.2.4 氧化硬化型密封胶 5jS$?B(q Ctp表面干燥的嵌缝或安装玻璃用密封胶属这种类型，主要以干性和半干性植物油为基材。着中类油料可以是精制聚合的、吹制的或化学改性的。用环烷酸钴作催干剂加速表面干燥而内部不硬化；环烷酸铅可使表面和内部都硬化；而环烷酸锰使内部硬化更有效。3.2.2.5 溶剂挥发凝固型密封胶这是以溶剂挥发后无粘性高聚物为基料的密封胶。这一类密封胶主要有丁基相交、高分子量聚异丁烯、一定聚合程
8、度的丙烯酸酯、氯磺化聚乙烯以及氯丁橡胶等密封胶。;d%Yn-y+x+j fmb3.2.2.6 不干性能够永久塑性密封胶这类密封胶通常包括以聚丁烯、中等分子量的聚异丁烯、高粘度的非氧化性粘接料如苯乙烯基油、不干性植物油、吹制半干性油或丁基橡胶为基料的密封胶。3.2.3 按密封胶形态分类3.2.3.1 膏状密封胶 |电厂锅炉、汽轮机、电气、水处理等热电行业技术交流 RfF I?.M+H这类密封胶属低级别密封胶，通常采用 3 种主要材料：油和树脂；聚丁烯；沥青。常用于密封小窗户的固定玻璃，其接缝移动变形量最大为 +5%或-5%，使用有效期一般为 2 年。3.2.3.2 液态弹性体密封胶这类密封胶包括
9、经硫化可形成弹性状态的液态聚合物。他们具有承受重复的接缝变形能力。液态弹性体密封胶使用寿命一般为 1520 年。这类密封胶具有高的粘接力和剪切强度，室温下具有良好的柔软性。其缺点为价格高，通常情况下需要底胶，双组分密封胶现场混合不方便，硫化时对温度和湿度敏感等。M)7Yp#V)T L;q3.2.3.3 热熔密封胶热熔密封胶又称为热施工型密封胶，是指以弹性体同热塑性树脂掺合物为基料的密封胶。热电技术联盟8mKz#Y3e热熔密封胶可配制成性能接近于液体弹性密封胶，但它比液体弹性体密封胶优越的是不需要加入硫化剂。7U i(WzOx3.2.3.4 液体密封胶这类密封胶主要用于机械结合面的密封，以代替固
10、体密封材料（纸片、石棉、软木和硫化橡胶），以防止机械内部流体从结合面泄露，所以液体密封胶又称为液体垫圈。|电厂锅炉、汽轮机、z.fA3.2.4 按密封胶施工后性能分类3.2.4.1 固化型密封胶 JX$DhB U这类密封胶又可分为刚性和柔性两类。刚性密封胶硫化或凝固后形成的固体，很少具有弹性；柔性密封胶在硫化后具有弹性及柔软性。刚性密封胶的特点是不能弯曲，通常接缝不可移动。热电技术联盟-x? :n8Y柔性密封胶经硫化后保持柔软性。(F s3btE 9jPm3.2.4.2 非固化型密封胶 P#%t43f fK这类密封胶是软质凝固性的密封胶，施工后仍保持不干性（增粘剂不断地迁移到表面）状态。这种胶
11、通常为膏状，可用刮刀或刷子施用到接缝中，可以配合出不同粘度和不同性能的密封胶使用。3.3 常用密封胶的种类在前面密封胶的分类中列举了多种方法，其中应用最广泛的是将密封胶分为硫化型和非硫化型两大类。在硫化型密封胶中应用最广泛的是室温硫化型，加温硫化型用的较少。非硫化型密封胶有液体密封胶和腻子。此外，在加上常用的厌氧胶。|电厂锅炉、汽轮机、电气、水处理等热电行业技术交流J.y Pu l(g i3.4 液体密封胶的选用和施工工艺热电技术联盟 1 1NgtXwZ密封胶的选用，应根据使用条件、密封件的材料和密封面状态、密封介质的种类和特性以及涂敷工艺等要求综合考虑。一般情况下当受力较大，且受冲击力及交变
12、力时，应选用强度较高的密封胶；当变温差很大时，应选用韧性好的密封胶。3.4.1 液体密封胶的施工方法液体密封胶的施工方法可根据胶的状态选用。膏状密封可用刮刀刮涂或注射枪注射施工；液体密封胶采用的刷子刷涂或喷涂施工；膜状密封胶用铺贴方法施工。热电技术联盟p,B qK3.5 国产密封胶3.5.1 室温硫化聚硫橡胶密封胶为多组分材料，室温硫化成弹性体，为干性粘着型密封胶，常用的有 XM 系列密封胶。3.5.2 室温硫化硅橡胶密封胶 f+rEH2S a_0Gn硅橡胶密封胶的有多种特殊性能，如耐高温、耐低温性能，良好的电绝缘性能。 u:-g Y-23.5.3 厌氧胶3.5.4 其他硫化型密封胶| 电厂锅
13、炉、汽轮机、电气、水处理等热电行业技术交流c xd,?)F7Vi3.5.5 非硫化型密封胶lWRF2E r Ys非硫化型密封胶大部分为不干性和半干性，其中呈腻子状的又称非硫化型腻子。这类胶对温度敏感性小，在使用温度范围内密封胶不变形，不开裂，不结皮，而且长期储存性好，但力学性能低，适用于可拆卸部位或紧固联接接合面密封、沟槽密封及填堵较大的结构空隙，在液体密封垫中占主要地位，广泛应用于可拆卸部位的密封。OU8e+mQ!b基础知识 填料密封 3f7Rz/cWJR L m填料蜜密封是一种最古老的密封方式，在中国已有上千年的历史。它最早以棉、麻的纤维填塞在泄露通道内来阻止液流泄露，主要用作提水机械的密
14、封。填料密封主要用作动密封。它广泛用作离心泵、压缩机、真空泵、搅拌机和船舶螺旋桨的转轴密封，往复式压缩机、制冷机的往复运动轴封，以及各种阀门阀杆的旋动密封等。为了适应上述设备的工作条件，填料密封必需具备下列条件：.wH| W)G*f D1） 有一定的塑性，在压紧力作用下能产生一定的径向力并紧密与轴接触。2） 有足够的化学稳定性，不污染介质，填料不被介质泡胀，填料中的侵渍剂不被介质溶解，填料本身不腐蚀密封面。|,dup a:G0Q鼓形密封圈又称活塞密封圈，它是为单向和双向工作的活塞而设计的。密封圈的截面、衬套或挡环的结构与活塞的设计有很大关系。由于有各种性能的要求，所以鼓形密封圈的结构也不可能是
15、一致的。3|C )“fi1Np0L M5.5 J 形和 L 形密封圈 热电技术联盟O$x:M$?.v4tJ 形和 L 形密封圈，都是用于工作压力不大于 1MPa 的气压或液压机械设备的密封。J 形密封圈的是用于活塞杆密封。AtKi*Vd:fB2） 油封的安装位置小，轴向尺寸小，容易加工。$_-d1V*e8_T9Z3） 密封性能好，使用寿命较长，对机器的振动和主轴的偏心都有一定的适应性。8d?)NO(d/f t4） 拆卸容易，检修方便。-Y%g!c|-cl5） 价格便宜。0e8$mI4 !Gd7F_q6.2 防尘密封 OM5MQA7v?kV油封可作防尘密封的件使用。但是在粉尘严重或是为了保护其他
16、密封件时，常常使用专门的防尘密封。-A ?QX6SI:S防尘密封的材料，油压机械多用橡胶，气压机械多用毛毡，飞机和寒带工作的油缸为了对付活塞杆外部结冰而用金属，化工部门为防止活塞杆上的粘着物也用金属。HU*dtZ1W防尘密封对保护关键性的液压设备是十分重要的。渗入尘土，不仅磨损密封件，而且会大大的磨损导向套和活塞杆。此外，杂质进入液压介质中，也会影响操作阀和泵的功能，在最坏的情况下，也可能损坏这些装置。防尘圈能除掉活塞杆表面上的尘土和杂物，但损坏活塞杆上的油膜，这对密封件的润滑也有一定作用SxH$?$Q+Z x*p;s础知识 磁流体密封7.1 磁流体7.1.1 磁流体的组成1995 年由美国帕
17、佩尔（Papell）发明的磁性流体，是把磁铁矿等强磁性的微细粉末（约100）在水、油类、酯类、醚类等液体中进行稳定分散的一种胶态液体。这种液体具有在通常离心力和磁场作用下，既不沉降和凝聚又能使其本身承受磁性，可以被磁铁所吸引的特性。磁流体由 3 种主要成分组成：|电厂锅炉、汽轮机、电气、水处理等热电行业技术交流 0a4ET5|7ovz1）固体铁磁体微粒（Fe3O4）； j#I5 K6Mn;A7i2包覆着微粒并阻止其相互凝聚的表面活性剂（稳定剂）；3）载液（溶媒）。7.1.2 磁流体的特性磁流体是一种叫胶体溶液。作为密封用的磁流体，其性能要求是：稳定性好，不凝聚、不沉淀、不分解；饱和磁化强度高；
18、起始磁导率大；粘度和饱和蒸气低，其他如凝固点、沸点、导热率、比热和表面张力等也有一定的要求。o! ?/x+?KQr影响磁流体稳定的主要因素有：微粒力度大小、表面活性剂和载液以及它们的合理配比。稳定性是磁流体各种特性存在的前提。7.2 磁流体密封的工作原理-usm6J1XKe0S8a圆环形永久磁铁，极靴和转轴所构成的磁性回路，在磁铁产生的磁场作用下，把放置在轴与极靴顶端缝隙间的磁流体加以集中，使其形成一个所谓的“O”形环，将缝隙通道堵死而达到密封的目的。这种密封方式可用于转轴是磁性体和转轴是非磁性体两种场合。前者磁束集中于间隙处并贯穿转轴而构成磁路，而后者磁束比不通过转轴，只是通过密封间隙中的磁
19、流体而构成磁路。D pnR/G2y7.2.3 极限条件热电技术联盟“Z8m-G-v“ij8M磁流体密封在工作时会受到下列条件的限制：1）蒸发。磁流体由磁性微粒、表面活性剂和载液 3 部分组成，载液的蒸发是决定密封极限旋转频率和使用寿命的主要因素。因为密封是靠有限的磁流体工作的。为此，应选用蒸汽压低的载液，使蒸发损失为最小值。-“V4M$f-“W 2）温升。温度升高会导致磁铁退磁和磁流体的蒸发。因为温度升高，粘度降低，功率消耗也就降低，这是有利的一面。但是温度的、升高，磁饱和强度下降，也可能使密封的耐压能力有些下降，因此，磁流体温度一般不应高于 105，否则应采用冷却措施。 |电厂锅炉、汽轮机、
20、电气、水处理等热电行业技术交流 bF Fauw3）极限真空度。磁流体密封极限真空度取决于载液的挥发度，用二脂润滑剂作成的载液可满足 1.33310-7Pa 超高真空技术的要求。|电厂锅炉、汽轮机、电气、水处理等热电行业技术交流 YTxK!Y按密封材料性能，高压密封又可分为使密封元件产生塑性变形的塑性密封，使密封元件产生弹性变形的弹性密封。目前，压力容器常用的密封型式有如下几种：热电技术联盟 8.ws,yH(Q1） 强制密封有平垫密封，卡扎里密封和八角垫密封；!D4E_ q4i 2） 半自紧密封有双锥密封；热电技术联盟 5KD)e0c/w$?3） 自紧密封有楔形密封，五德密封，空心金属 O 形环
21、密封，C 形环密封，B 形环密封，三角垫密封，八角垫密封，平垫自紧密封及橡胶 O 形圈密封等。基础知识 真空密封真空联机密封性能取决于联接处的泄露和真空材料的放气。对任何真空系统总希望漏、放气量与密封形式、密封材料、加工精度及装配质量等诸多因素有关，故在联接处总会存在一定的漏、放气量，因此可根据真空系统工作的性质，真空室工作工作应力的高低及其出口处抽气速度的大小提出要求。;K6Z;JY$YC.a+3G3km真空系统中的压力在高于 10-5Pa 真空范围内广泛使用合成橡胶、环氧树脂和塑料。当真空度提到压力 10-7Pa 的真空范围时，这些密封材料就不能用了，需要应用超高真空的密封材料如金或铜作垫
22、圈，而真空壳体不能用软刚需要改用不锈钢。,h.d;wvA_%A超真空气体内的气体状态是动态平衡状态。系统内的压力极限，一方面与泵的有效抽速有关，另一方面与来自真空壳体及其内部的零部件的气流量有关。因虽有系统的有效抽速由于泵有结构尺寸和费用的原因，总存在实际限制。所以，减少气流量就成为达到超高真空状态的基本设计目标，成为选择超高真空材料的主要准则。作为真空系统内部用的材料，要求饱和蒸汽压低，为了减少慢性解吸和体出气，要求能耐450高温烘烤，而不降低机械强度和不发生化学和物理损伤。作为真空系统壳体材料，要求能忽略气体渗透，承受得住大气压的压力，烘烤期间耐空气侵蚀和不发生漏气。此外，要求选用材料，加
23、工制作容易，价廉易得。对于真空度低于 10-7Pa 的超高真空，虽然天然和合成橡胶是理想的密封圈材料，弹性好，装配成真空密封后法兰螺栓受力很小，而且可以多次重复使用。但由于超高真空系统要求密封圈材料耐 250烘烤，实际上可可供选用的几种橡胶材料都不能满足要求。真空度更高（即压力更低）的超高真空，则必须采用金属密封。9.1 真空用橡胶密封圈 P4k N)J r-w-Nys接触式真空动密封的结构，最常用的有下面几种类型：1）J 型真空用橡胶密封。J 型真空用橡胶密封圈工作表面应平整光滑，不允许有气泡杂质、凹凸不平等缺陷。2O 型真空用橡胶密封圈。3骨架型真空用橡胶密封圈|电厂锅炉、汽轮机、电气、水处理等热电行业技术交流*Z?dZqOS“U4）真空用 O 形橡胶密封圈 6F )lQ!u
