密封结构设计

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密封材料常用以下几种： 金属：铜垫片、钢垫片（冲压成型，用于发动机缸体
等密封），纯铜垫（液压系统的静密封）。 聚四氟乙烯：成型件主要用于重要的阀门等；生料带，
用于水暖管、燃气管道接头等螺纹密封。 橡胶：用于水截门、低压无腐蚀管道对接头等密封。 密封圈：有O形圈、V形圈、Y形圈、唇形圈等，由橡
胶、聚氨酯等制成，标准化零件，广泛用于液压、 气动系统的动、静密封。 毛毡：机械系统油封等。 密封胶：有环氧树脂、酚醛树脂、氯丁胶等，按连接 材料和密封要求选用。
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三、O形圈密封
O形圈有系列化产品供应，使用方便。O形圈的材料有多种，耐 油橡胶材料制品最常见。此外还有聚氨酯、聚四氟乙烯和金属 等制成的。
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图5-5为非金属Biblioteka O形圈密封常用 结构。12
图5-6为金属O形圈密封的常用结构。 13
金属O形圈分为充气式和自紧式两种。充气式为在环内充惰性气 体，可增加环内的回弹力，用于高温场合。自紧式是在环的内 侧圆周上制有若干小孔，介质进入环内使环具有自紧性，用于 高压场合。 金属O形圈密封性能优良，适于高温、高压、高真空和低温等条 件。
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图5-12为唇形 圈安装时的要 求，根据具体 使用场合，条 件可以有变化。
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图5-13为几个唇形圈使用图例。 23
三、成型圈密封
成型圈密封外观上与唇形圈相似，但一般没有骨架且用途与唇形圈大小不相同。图5-14为 常见成型密封圈的结构类型，一般成型密封圈按其截面形状命名，如V形圈、Y形圈、U形 圈、L形圈等。
动密封指运动接触面间的密封，典型例子就是活塞与缸筒之间 的密封。动密封的方法很多，按密封状态可分为接触密封、无 接触密封等；按实施方式和结构特点，可分为填料密封、机械 密封、动力密封、迷宫密封等。
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二、密封结构的材料
可用于密封的材料种类和形式很多，需合理选用。 选择密封材料的主要因素包括： 产品的特点（如工作温度、接触介质、运动状况等） 密封的要求（可靠性、耐久性等） 密封方式，维护维修（装拆方便性、互换性、频繁程度等） 加工、制造工艺性和成本因素等
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成型密封圈常用材料为合成橡胶、夹布橡胶、合成塑料等，也 可用皮革、铝、铜、不锈钢制作，一般采用模压成型，塑料、 金属制密封圈也可以采用机加工成型。
成型密封圈主要用于液压缸、气缸等的活塞杆、活塞的动密 封，分别用于密封轴和孔。可单个使用，也可成组使用，结构 简单、摩擦阻力小。成型密封圈内、外径尺寸有一定余量，安 装后产生一定变形，并可借助介质的压力形成自紧密封。轴用 和孔用成型密封圈的安装结构有所不同。
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5.2、静密封结构
一、垫片密封
在密封结合面间夹入金属或非金属垫片，实现密封。垫片密封 需要一定的压力施加在垫片上，使垫片变形后充满间隙。垫片 密封通常用螺纹紧固件施加预紧力，机械结构上采用法兰形式 较简单、有效。
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图5-1为常用的法兰连接垫片密封结构形式。其中，图5-1（a）~图5-1（d）的垫片为非金 属软垫片，适于设备和管道连接密封，垫片面积大，法兰受力均匀，但需螺栓预紧力大。 图5-1（e）采用金属垫，主要用于压力管道连接接头。
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二、填料密封
填料密封使用橡胶等柔软材料，通过挤压变形填充密封间隙。
图5-3为几种填料密封结构。图5-3（a）用于可拆刚性管连接密封，密封位置可调；图5-3 （b）与螺纹连接密封联合使用，用于不重要、小管径密封；图5-3（c）允许管道接头轴向 伸缩，用于非重要的管道连接密封。
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图5-4为两种可 用于重要管道 连接的填料密 封结构，如啤 酒、饮料、化 工原料生产设 备的输送管道 等。
第五章、密封结构设计
5.1概述 5.2静密封结构 5.3动密封结构 5.4特殊密封结构
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5.1、概述
一、密封结构的功能与种类
密封结构的作用是造成一个相当封闭的空间。对不同的产品， 密封的功能和要求不同。
对于依靠封闭实现功能或进行、完成工作的产品，密封结构的 主要功能是保证产品可靠工作、实现产品设计功能和效率。如 液压、气压系统、发动机、空压机等的密封。通常这类产品对 密封的要求较高。对于容纳、储存、传输物料的产品，密封的 主要功能是防止泄露。如冰箱门、打印机墨盒、暖气片、输油 管道、燃气输送系统等的密封。此类产品的密封要求主要取决 于泄露造成的影响程度，泄露影响越大，密封要求越高。
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机械设备、液压系统 等使用的螺纹连接的 密塞、管接头也使用 垫片密封，如图5-2所 示。图5-2（a）~图52（c）用非金属软垫 片，垫片在紧螺纹时 易变形，用于低压场 合。图5-2（d）、图 5-2（e）用非金属软 垫片时，适用于低 压，用金属垫片可用 于高压场合。图5-2 （f）用金属锥形垫 片，适用于高压管 道，压力可达250MP。
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密封的方法很多，可以按密封材料、工艺、结构特征、效果等 划分。由于产品的密封结构通常都是在结合面上，通常按密封 结构的运动状态，将密封结构划分为静密封和东密封两种。
静密封指在相对静止的结合面上的密封结构。静密封主要用于 各种固定连接处，需要以一定的压力密合保持密封效果。静密 封又可按具体实施方式与方法分为垫片密封、填料密封、胶密 封、螺纹密封、管箍密封、自紧密封等。
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四、其他密封结构
自紧密封依靠 介质压力增加 密封性，压力 越大，对密封 件的作用越大。 图5-7为几种自 紧密封结构。
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如图5-8所示，螺 纹连接密封一般 需在螺纹处放置 密封胶、麻线或 聚四氟乙烯生料 带等提高密封效 果，常用于水暖 管件连接。
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研合面密封指 依靠结合面精 密研配消除间 隙，再通过螺 栓等施加压力 形成密封的结 构，如图5-9所 示，常用于不 能用垫片密封 的场合。
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5.3、动密封结构
一、毛毡密封
毛毡密封主要用于伸出的机械旋转转轴轴承盖内、滑动部件与 导轨接合的裸露端部等，起保护作用。 毛毡密封结构简单，成本低，但容易脏污失效，不适于高速场 合。
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图5-10为毛毡密封 用于轴承盖的几种 结构。
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二、唇形圈密封
唇形圈因截面形状呈纯状而得名。如图5-11所示，一般唇形圈 都带有金属骨架和螺旋弹簧，起自紧作用。唇形圈为系列化产 品，有各种截面和结构形式，尺寸系列可在设计手册中查到， 图5-11为常见的唇形圈类型。唇形圈主要用于旋转轴的密封， 特别是机械内采用液体油脂方式润滑的场合，密封效果好，俗 称油封。