高压叶片泵聚四氟乙烯矩形密封圈的密封原理分析

冀宏;兰博杰;任小青;王峥嵘

【摘要】PTFE rectangular sealing ring is separately used to seal the radial clearance between high and low pressure region in high-pressure vane pump. The basic sealing principle was analyzed based on aperture flow theory,the two-dimensional axisymmetric finite element model of the rectangular seal was established by ANSYS, and its deformation and stress distribution under hydrostatic pressure were simulated. The results show that greater contact stress is existed in the small region on the low-pressure side of the seal and the external cylindrical surface of the seal is the main seal surface. The part with the maximum contact stress plays a major role in sealing. There is strong zone of Von Mises stress near to the low-pressure side of the seal and the shape of the rectangular section is turned into a similar diamond-shaped one. When there are changes in hydrostatic pressure distribution caused by its shape and position errors in the main seal surface,the remarkable change of the stress distribution would take place as well as the sealing performance.%高压叶片泵中单独应用聚四氟乙烯矩形密封圈进行高低压区间的径向间隙密封,基于缝隙流动理论分析其密封的基本原理,进而建立此矩形密封圈的二维轴对称ANSYS有限元模型,对密封圈在液体压力作用下的变形和应力分布进行数值模拟.结果表明:矩形密封圈在密封面低压侧的局部区域有较大的接触应力,密封圈的外圆柱面为主密封面,应力最大的接触区起主要密封作用,密封圈截面由矩形变为近似菱形,在低压侧密封圈局部有

Von Mises应力强区,当主密封面由于形位误差造成其油膜压力分布发生变化时,总压力分布会发生显著变化,密封性能随之改变.

【期刊名称】《润滑与密封》

【年(卷),期】2011(036)009

【总页数】5页(P30-33,37)

【关键词】聚四氟乙烯;矩形密封圈;密封原理;有限元分析

【作者】冀宏;兰博杰;任小青;王峥嵘

【作者单位】兰州理工大学能源与动力工程学院甘肃兰州730050;兰州理工大学能源与动力工程学院甘肃兰州730050;兰州理工大学能源与动力工程学院甘肃兰州730050;兰州理工大学能源与动力工程学院甘肃兰州730050

【正文语种】中文

【中图分类】TH137

液压泵工作压力高，高、低压油腔之间的可靠密封对保证液压泵容积效率有重要作用。液压泵的高压出口与吸油口之间的静密封一般多采用O形橡胶密封圈或O形圈与塑料挡圈组合的密封结构［1］。而在高压子母叶片泵中，单独采用了硬质的聚四氟乙烯矩形密封圈对泵芯与泵壳之间的径向间隙进行密封，它的密封性能好坏直接影响着液压泵的容积效率。目前，有关单独应用硬质的矩形密封圈进行间隙密封的密封原理及密封性能分析方面的文献还未见报道。本文作者基于缝隙流动理论和ANSYS有限元分析软件研究了此种密封圈的密封原理，获得了无预压缩量的硬质矩形密封圈的接触应力分布和变形规律，研究结果对提高液压泵的容积效率及该

种密封圈密封原理的推广应用具有一定的指导意义。

1 矩形密封圈的密封原理

聚四氟乙烯是一种高性能密封材料，因其具有化学稳定性好、电绝缘性高、非黏着性和自润滑性好以及摩擦因数低等特性，成为理想的密封材料。然而它的耐磨性和抗蠕变性差、导热性能低、线胀系数大、易塑性变形、弯曲和压缩强度低等，其应用受到一定限制。用玻璃纤维填充PTFE复合材料可显著提高其机械性能、耐磨性和尺寸稳定性［1－3］。本文作者所研究的高压叶片泵泵芯配流盘与泵壳之间的

径向间隙密封采用了此种材料矩形密封圈。

1.1 矩形密封圈

图1给出了高压叶片泵及其密封结构示意图。如图1(a)所示，泵芯与泵壳之间有

两处径向间隙需要密封，其中B处为O形橡胶密封圈和塑料挡圈组合的密封结构，C处为聚四氟乙烯矩形密封圈。如图1(b)所示，O形圈的自锁密封机制依赖于弹

性体材料的弹性、不可压缩性和预压缩的存在，O形圈密封表面的总压力具有近

似抛物线分布，最大总压力几乎保持在接触面的中心，且接触起点的总压力高于流体压力［4］。基于一般公认的 O 形圈失效准则［5］，可总结出如下3条O形密封圈密封的有效准则:

(1)最大总压力应大于液体压力;

(2)最大剪切应力小于剪切强度值;

(3)接触起点的总压力高于流体压力。

图1 高压叶片泵及其密封示意图Fig 1 High-pressure vane pump and seals

1.2 矩形密封圈的密封原理分析

图1(c)给出了矩形密封圈的密封原理图。此密封圈在初始安装时并无预压缩量，

可认为在初始安装时，矩形密封圈四周与固体壁面之间均存在缝隙，密封圈上、下两侧为同心环形密封δ1、δ3，密封圈左侧为平行平面缝隙δ2，固体壁面间的缝

隙记为h。在液体压力作用下，可产生如图1(c)所示的缝隙流动。缝隙流动往往属于层流范畴，缝隙中的液体压力沿流动方向呈线性分布［6］。固体壁面间的固定间隙h与密封圈左侧、上侧间隙的汇合点处液体压力记为p3，密封圈下侧、左侧缝隙交界点液体压力记为p2，密封圈右侧为液体压力p1。

由于缝隙流动的存在，矩形密封圈右侧压力大于左侧，密封圈在液体压力差作用下，密封圈整体首先会向左侧贴近壁面;左侧间隙δ2减小，使得p2升高，密封圈下侧缝隙δ3的液体压力大于上侧缝隙δ1的液体压力;若液体压力p1升高到一定值后，密封圈下侧、上侧间隙中液体压力差将克服矩形密封圈自身的弹性，使得密封圈向外膨大，使得上侧间隙δ1减小，而δ3会相应增大。综上所述，矩形密封圈是在

液体压力作用下由其2个平面进行密封。

2 有限元分析

2.1 模型的建立

为进一步揭示矩形密封圈的密封作用，采用ANSYS有限元分析软件进行数值计算。由于密封圈是轴对称结构，可以将其作为二维轴对称模型进行仿真计算［5，7－8］，矩形密封圈的二维轴对称初始模型如图 2所示。

图2 矩形密封圈有限元模型Fig 2 Finite element model of rectangular sealing ring

图中标号1、2、3、4分别代表矩形密封圈的4个面，其中1、3面与固体壁面的初始间隙均设为0.05 mm，固体间的径向配合间隙h取为0.05 mm(固定间隙)，密封面2会在液体压力作用下紧贴固体壁面，建模时2面处的初始几何间隙予以

忽略。设密封圈材料为各向同性，弹性模量取为1.2 GPa，泊松比取0.4，环境油压取为20 MPa。

2.2 模型的求解

结合图1和图2，由于密封圈在安装时无预压缩量，初始状态下，油液在p1(20

MPa)压力下分别经过1面及2、3面与固体壁面之间的间隙流至固定间隙处，且

油液压力降至p3，其中2、3面交接处的油液压力为p2。现假设:p2=15 MPa，

p3=10 MPa;密封圈各面处间隙内部油液压力呈线性分布。采用分步加载方式，分别对密封圈4面施加20 MPa的均匀载荷;对3、2、1面施加20～15、15～10、20～10 MPa的线性载荷以模拟密封圈不同面上的油液压力。

在上述油液压力分布情况下，仿真计算结果如图3所示。密封圈1、2面紧贴固体壁面，成为密封面，密封圈下侧与固体壁面的间隙增大，最大值达到了0.11 mm。密封圈截面形状由矩形变为近似菱形的形状，在靠近低压侧部分密封圈有被挤入固定间隙的变形现象。

图3 初始模型仿真变形图Fig 3 Simulation of the initial model deformation

由于密封圈1、2面与固体壁面贴紧，使得δ1，δ2≪δ3、δ1，δ2≪h(见图 3(a)和

图 1(c))，间隙中的压力分布随之发生变化。根据缝隙流动基本理论，可以进一步

改进模型和载荷条件:

(1)密封面内油膜静压呈线性分布;

(2)p3=0，p2=p1;

(3)密封圈密封面上的总压力等于固体接触力与油膜内油液静压的线性叠加;

(4)矩形密封圈四角均各有0.2 mm的圆角。

建立改进模型，仍采用分布加载方法分别对4、3面施加20 MPa的均匀载荷;1，

2面施加20～0 MPa的线性载荷用以模拟不同面上的油膜静压。

其中假设3在国内文献中未见提及。文献中普遍提到的密封面接触压力其实是固

体接触力与油膜静压力叠加，本文作者称为总压力，以密封面上的总压力作为密封准则参数。

2.3 仿真结果及分析

图4(b)是改进模型和载荷条件后仿真计算得到的1、2面固体接触应力分布云图，

可以看出两密封面均在低压侧的局部区域有较大的接触应力。提取密封面上均匀分布的节点上的接触应力，可得曲线如图4(a)，(c)所示。如图4(a)所示，密封面1

处的起始总压力大于20 MPa，中间部分的总压力略小于环境油压，在低压侧

(80#节点附近)总压力陡增，最大值为30.5 MPa，然后迅速降至0。如图4(c)所示，密封面2处的总压力均高于环境油压，在低压侧 (64#节点附近)总压力陡增，峰值达72.9 MPa。参照O形密封圈密封的有效准则，对矩形密封圈进行判断:密

封面1、2均起到密封作用，且密封面2的密封作用更加可靠;所以矩形密封圈的密封有效性主要取决于密封面1，本文称为主密封面，密封面2称为副密封面;其中，主密封面的总压力最大值和封油长度是决定矩形密封圈密封性能的重要指标。

图4 密封面接触应力Fig 4 Contact stress of sealing surfaces

然而，由于固体配合面存在加工误差如圆柱度、同轴度、表面粗糙度等，主密封面内油膜静压分布存在复杂的非线性。假设主密封面内油膜静压的压差主要集中在后部 (如图5(a)油膜静压曲线)，仿真计算得到固体接触应力如图5(b)所示，主密封

面固体接触应力主要集中在低压侧小段区域。主密封面上70#～93#节点上的总压力曲线如图5(a)所示，总压力在70#至78#节点区段略大于环境油压，最大值有

所降低 (28.9 MPa，对比图4)，且密封长度变为0.5 mm(70#至93#节点)左右，所以密封能力有所下降。由此可见，主密封面内的油膜静压分布对密封性能影响较大。

图5 油膜静压分布对密封面接触应力的影响Fig 5 The effect of hydrostatic pressure on sealing surface contact stress

仿真结果中等效Von Mises应力分布反映了密封圈中各主应力差值的大小［3－4，6］。一般来说，Von Mises应力值越大的区域，材料越容易出现裂纹，造成其刚度下降并加速材料的松弛，从而导致密封圈损坏。图6为密封圈等效Von Mises

应力分布云图。密封圈Von Mises应力分布强区如局部放大图所示，最大应力达

30.1 MPa，此处为矩形密封圈易受剪切区。

图6 等效Von Mises应力分布云图Fig 6 The Von Mises equivalent stress distribution

图7给出了矩形密封圈主密封面上最大总压力和最大Von Mises应力与固定间隙大小的关系曲线，随着固定间隙的增大，主密封面最大总压力逐渐减小，而最大Von Mises应力总体上呈上升趋势。

图7 固定间隙对矩形密封圈应力的影响Fig 7 The effect of fixed gap on rectangular seal stress

3 结论

(1)矩形密封圈由于其周围间隙中的液体静压存在差值，使得2个密封面与固体壁面紧贴，从而起到密封作用。

(2)密封面在低压侧的局部区域有较大的接触应力，总压力最大的接触部位起到主要的密封作用;矩形密封圈的外侧密封面为主密封面，决定了径向间隙密封的有效性。

(3)当主密封面由于形位误差造成其中的油膜压力分布发生变化时，主密封面的总压力分布会发生显著变化，密封性能随之改变。

(4)矩形密封圈受环境油压作用时，其形状会变为近似菱形，在低压侧密封圈具有Von Mises应力强区，密封圈其他部位Von Mises应力较小。

参考文献

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密封知识

密封知识一、关于密封分类：被密封的部位是在两个需要密封的机械偶合面之间。通常根据此偶合面在机器运转时有无相对运动，可把密封分为动密封和静密封两大类。再按照密封件的制造材料、安装方式、结构形式等进一步分成不同的小类：静密封中有非金属静密封（O型密封圈、橡胶垫片、聚四氟乙烯带等），半金属密封（组合密封垫圈），金属静密封（金属密封垫圈），液态静密封（密封胶）；动密封中有自封式压紧型密封（O型密封圈、滑环组合密封圈、异形密封圈等），自封式自紧型密封（U型密封圈、组合U型密封圈、V型组合密封圈、复合唇形密封圈、双向组合唇形密封圈等），活塞环密封（活塞环），机械密封（机械密封圈），油封（旋转骨架油封、高压油封、黄油封等），防尘密封（防尘圈、骨架防尘圈）。二、关于密封原理：除了间隙密封外，都要使用密封件，使相邻两个偶合表面间的间隙控制在需要密封的液体能通过的最小间隙以下。此最小间隙由液体的压力、表面张力（粘度）、分子最等决定。自封式压紧密封，其作用是通过压紧力（预压缩力和介质工作压力所产生的）所得的密封件与偶合件间的接触压力（它自动随着介质工作压力的增加而增高），使密封圈在密封面上磨合，以阻塞泄漏通路，达到密封的目的；自封式自紧型密封（唇形密封）则是利用密封圈自身变形所产生的反力，进行初始密封，在介质压力作用下，撑开密封唇缘，使之紧贴偶合表面，其接触的压力，亦随介质工作压力的增加而增高，以达到密封的作用。三、关于选用原则：密封件及密封装置的设计或选用原则： ①基本要求： A、在工作压力下，应具有良好的密封性能，并随着压力的增加能自动提高其密封性能，即泄漏在高压下没有明显的增加； B、密封件长期在流体介质中工作，必须保持材质特性的稳定； C、密封的动、静縻擦阻力要小，縻擦系数要稳定，不能出现运动偶件卡住或运动不均匀等现象； D、磨损小，使用寿命长； E、制造简单，拆装方便，成本低廉。 ②影响密封性能的因素： A、工作介质的种类； B、使用油温（以密封部位的温度为准）； C、使用压力的大小和波形； D、密封偶合面的滑移速度； E、挤出间隙的大小； F、密封件与偶合面的偏心程度； G、密封偶合面的粗糙度、密封件和安装槽的形式、结构、尺寸、位置等。 ③设计选用原则：密封件的选择方法，首先要根据密封设备的使用条件和要求，如负载情况、工作压力及速度大小和变化情况、使用环境以及对密封性能的具体要求等，正确选择与之相匹配的密封结构型式；然后再根据所用工作介质种类和使用温度，合理选择密封件材料；此外在具有尘埃和杂质的环境中使用密封装置时，还必须根据污染情况和对防尘的要求，选择合适的防尘圈。 ④设计选用标准：在密封件的选用和设计时，应尽量选用国际标准ISO、中国国家标准GB、德国工业标

密封技术知识

密封技术密封通常按运动状态来分，分为静密封与动密封两大类。（主要与我们化工生产的数据统计有关，比如密封点的统计），其它的分类方法很多（比如泵的密封、反应釜的密封等）。一、静密封（一）、垫片密封：按密封原理分可分为强制型密封，自紧式密封和半自紧式（常用于高压状态下）三类，我们常见的是强制型密封（比如法兰密封）。 1、垫片密封（属于强制型密封） 1）、垫片的种类：按材料来分分为非金属垫片、金属复合型垫片及金属垫片三大类。（1）、非金属垫片：有橡胶板、石棉橡板，柔性石墨、聚四氟乙烯。 A、橡胶板（本公司为氯丁橡胶，能耐弱酸碱，有一定的耐油性）。通常使用在≤1.568Mp，≤90℃。而氟橡胶则进行了改性处理，其耐酸、碱、温度等方面有显著的提高。 B、石棉橡胶板：石棉橡胶板价格低,但在高温下易粘结在法兰密封面上。国内主要有五个品种：普通型： XB450（紫）通常用在t（250~300℃），P（3~3.5MPa） XB350（红）通常用在t（150~200℃），P（1~1.5MPa） XB200（灰）通常用在t（50~100℃），P≤1MPa 耐油型: NY300(绿或黑) t≤150℃P≤2.5MPa 400号(黑) t≤350℃P≤4Mpa *实际型号上的数字就代表使用的最高温度，但通常在实际使用中都会降等级使用。 *要注意,耐油石棉橡胶板由于硫含量多,通常用在油性介质中,而不宜用在非油介质中,否则容易产生原电池反应腐蚀。 C、聚四氟乙烯：一般用于低压、中温、强腐蚀以及不允许污染的介质。t≤150℃P≤1MPa。由于聚四氟乙烯在温度长高时，材料易发生冷流及蠕变，而使密封面的压紧应力下降，产生“应力松驰现象”，所以在密封时，可采取凹凸式法兰结构。（2）、金属复合垫片：我司所用大部分为金属缠绕垫，而金属包覆垫较少。 A、金属缠绕垫：有四种类型：（a）基本型（b）带内环（c）带外环（d）带内外环。(见图1)我公司只用基本型。（热电车间用在高温高压下）

密封基础知识聚四氟乙烯以及聚四氟乙烯密封圈完整版

密封基础知识聚四氟乙烯以及聚四氟乙烯密封圈 Document serial number【NL89WT-NY98YT-NC8CB-NNUUT-NUT108】

密封基础知识-----(聚四氟乙烯)以及(聚四氟乙烯密封圈) 聚四氟乙烯聚四氟乙烯是四氟乙烯的聚合物。英文缩写为PTFE。聚四氟乙烯的基本结构为. - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 -. 聚四氟乙烯广泛应用于各种需要抗酸碱和有机溶剂的,它本身对人没有毒性，但是在生产过程中使用的原料之一全氟辛酸铵(PFOA)被认为可能具有致癌作用。聚四氟乙烯相对分子质量较大，低的为数十万，高的达一千万以上，一般为数百万（聚合度在104数量级，而聚乙烯仅在103）。一般结晶度为90～95％，熔融温度为32 7～342℃。聚四氟乙烯分子中CF2单元按锯齿形状排列，由于氟原子半径较氢稍大，所以相邻的CF2单元不能完全按反式交叉取向，而是形成一个螺旋状的扭曲链，氟原子几乎覆盖了整个高分子链的表面。这种分子结构解释了聚四氟乙烯的各种性能。温度低于19℃时，形成13／6螺旋；在19℃发生相变，分子稍微解开，形成15／7螺旋。虽然在全氟碳化合物中碳-碳键和碳-氟键的断裂需要分别吸收能量和／mol，但聚四氟乙烯解聚生成1mol四氟乙烯仅需能量。所以在高温裂解时，聚四氟乙烯主要解聚为四氟乙烯。聚四氟乙烯在260、370和420℃时的失重速率（％）每小时分别为1×10-4、4×10-3和9×10-2。可见，聚四氟乙烯可在 260℃长期使用。由于高温裂解时还产生剧毒的副产物氟光气和全氟异丁烯等，所以要特别注意安全防护并防止聚四氟乙烯接触明火。力学性能它的摩擦系数极小，仅为聚乙烯的1／5，这是全氟碳表面的重要特征。又由于氟-碳链分子间作用力极低，所以聚四氟乙烯具有不粘性。聚四氟乙烯在-196～260℃的较广温度范围内均保持优良的力学性能，全氟碳高分子的特点之一是在低温不变脆。

矩形密封圈沟槽

矩形密封圈沟槽 1. 介绍矩形密封圈沟槽是一种用于密封和连接两个或多个部件的结构。它通常由一个矩形槽和一个密封圈组成。矩形槽位于一个部件上，而密封圈则安装在另一个部件上。当两个部件连接在一起时，密封圈填充矩形槽，形成一个密封的连接。矩形密封圈沟槽通常用于工业设备、机械和汽车等领域。它们在密封和防水方面具有重要的作用。在某些情况下，矩形密封圈沟槽还可以提供减震、隔热和防尘等功能。 2. 结构和工作原理矩形密封圈沟槽由两个主要部分组成：矩形槽和密封圈。 2.1 矩形槽矩形槽通常位于一个部件上，例如机械设备的外壳或连接件。它是一个长方形的凹槽，用于容纳密封圈。矩形槽的尺寸和形状可以根据具体的应用需求进行设计。 2.2 密封圈密封圈是一个环形的弹性材料，通常由橡胶或塑料制成。它的形状和尺寸与矩形槽相匹配，以确保良好的密封效果。当两个部件连接在一起时，密封圈填充矩形槽，形成一个完全密封的连接。密封圈的工作原理是利用其弹性和变形能力。当两个部件连接时，密封圈被压缩，填充矩形槽，并形成一个紧密的密封。密封圈的材料选择和设计可以根据具体的应用需求进行优化，以确保良好的密封性能。 3. 应用矩形密封圈沟槽广泛应用于各个领域，包括工业设备、机械和汽车等。以下是一些常见的应用场景： 3.1 工业设备在工业设备中，矩形密封圈沟槽通常用于连接和密封管道、阀门和容器等部件。它们可以确保流体或气体在设备内部的密封性，从而防止泄漏和污染。 3.2 机械在机械中，矩形密封圈沟槽通常用于连接和密封传动轴、活塞和阀门等部件。它们可以确保机械部件之间的密封性，从而防止润滑油或其他液体的泄漏。

全氟橡胶密封圈设备工艺原理

全氟橡胶密封圈设备工艺原理密封圈是一种用于防止流体或气体泄漏的关键元件，广泛应用于各种机械设备中。由于工作环境和介质的不同，不同种类的密封圈需要选择不同的材料。全氟橡胶密封圈具有优异的耐腐蚀性能，成为各种化工设备中的首选密封材料。本文将介绍全氟橡胶密封圈制作的设备工艺原理。 1. 全氟橡胶材料的特性全氟橡胶，即FKM（Fluororubber)材料，是一种氟化高分子材料，具有优异的耐化学性和高温耐性，可在 -20°C 至 300°C 的温度下长期工作。此外，全氟橡胶具有以下特性： •良好的密封性能，能有效防止液体和气体泄漏； •良好的耐油性，耐燃油、耐润滑油、耐转向油等液态烃类介质； •良好的抗老化性能，可在紫外线、氧化、臭氧等环境下稳定工作。 2. 全氟橡胶密封圈的制作工艺全氟橡胶密封圈的制作工艺分为成型和硫化两个主要步骤。 2.1 成型全氟橡胶密封圈的成型包括挤压成型和压延成型两种方法。

2.1.1 挤压成型挤压成型是利用挤出机将全氟橡胶料通过模具挤出成型，然后进行截断。具体步骤如下： 1.将全氟橡胶颗粒和加工助剂通过混合机进行混合； 2.将混合好的料通过送料系统输入挤出机； 3.在挤出机的高压下，将全氟橡胶料挤出成型； 4.成型后的橡胶密封圈进入截断机进行截断； 5.对截断后的密封圈进行检查和筛选。 2.1.2 压延成型压延成型是利用压延机将全氟橡胶料压制成规定的板材，再用模具进行冲压成型。具体步骤如下： 1.将全氟橡胶颗粒和加工助剂通过混合机进行混合； 2.将混合好的料通过送料系统输入压延机； 3.在压延机上，将全氟橡胶料压制成规定的板材； 4.将板材通过模具冲压成型； 5.对压延成型的全氟橡胶密封圈进行检查和筛选。 2.2 硫化硫化是将成型后的全氟橡胶密封圈进行加热，使其化学结构发生变化，从而提高其物理性能和耐热性能的过程。

密封圈防水原理

密封圈防水原理密封圈是一种用于防水和密封的零部件，它被广泛应用于各种机械和设备中。密封圈可用于在机械和设备中封闭液体、气体和粉尘等物质，以保护机械和设备的内部零部件，防止外部元素损坏和污染。密封圈的原理是利用圆形橡胶、塑料或金属的弹性，并与机器元件的接触面密合，以阻止液体、气体或粉尘的流动。密封圈有不同的类型和形状，在设计和制造中考虑到不同的应用场景。密封圈的材料和形状可根据所需的密封级别和对温度和化学品的耐受性来进行选择。冷冻食品深冷储存设备的密封圈需要抗冻效果，汽车引擎的密封圈需要抗高温和化学溶剂，而挡水板和窗户密封圈则需要柔软性和弹性。密封圈防水原理的实现，取决于密封圈周围介质的类型和性质。对于液体介质，防水密封圈需要填充两个相邻机械部件之间可能产生的缺口。当对液体进行密封时，要使用O 形圈、X形圈、U形圈、V形圈、波形圈和十字形圈等不同形状的密封圈。液压和气压系统需要使用特殊的密封圈来更好地抵御高压。对于气体介质，防水密封圈需要保持周围环境的密闭性。密封圈必须适合洁净的高温或低温工作条件。离子蒸气、惰性气体和氧气是对合成材料有危险的化学品。因此制造出符合材质和形状要求的密封圈非常重要。密封圈的防水原理可以使用两种方法来实现：静态密封和动态密封。静态密封是指机械部件的形状和材料使得液体或气体不能通过或只能通过很小的缺口。通常使用O形圈或波形密封圈等圆形密封圈来实现静态密封。动态密封是指机械部件和密封圈的接触面通过相对运动实现密封。通常使用活塞密封圈和钻杆密封圈等来实现动态密封。密封圈的选用应该考虑到如下因素：材料性质、形状、安装条件、密封松紧度和温度等。正确的密封圈可以提供有效的密封保护，防止液体、气体和粉尘等环境元素侵入机械设备中，减少机械故障和维修成本，提高生产效能和操作安全性。密封圈的防水原理是利用圆形橡胶、塑料或金属的弹性，并与机器元件的接触面封闭物质。密封圈的选用应该考虑到如上所述的材料性质、形状、安装条件、密封松紧度和温度等因素。正确的密封圈可以提供有效的密封保护，减少机械故障和维修成本，提高生产效能和操作安全性。密封圈是一种重要的机械和工业零部件，广泛应用于各种领域和行业。随着现代工业的不断进步和技术的发展，密封圈的材料和制造技术也在不断改进和升级。密封圈的防水原理和技术已经得到了很好的解决，但随着技术的不断进步，复杂的环境和应用场景对密封圈的要求也越来越高。

水泵机械密封工作原理

水泵机械密封的工作原理一、什么叫机械密封机械密封是一种液体旋转机械的轴封装置，它是由两个和轴垂直的相对运动的密封端面进行密封的，所以也叫端面密封。在国家有关对机械密封的标准中是这样定义的：“由至少一对垂直于旋转轴线的端面在液体压力和补偿机构弹力（或磁力）的作用以及辅助密封的配合下保持贴合并相对滑动而构成的防止液体泄漏的装置。” 二、机械密封的结构主要由四部分组成：（具体如附图所示） 1、第一部分是由动环和静环组成密封端面，有时也称为摩擦副。 2、第二部分是由弹性原件为主要零件组成的缓冲补偿机构，其作用是使密封端面紧密贴合。 3、第三部分是辅助密封圈，其中有动环和静环密封圈。 4、第四部分是使动环随轴旋转的传动机构。三、机械密封如何实现密封？如示意图所示：轴通过传动座和推环，带动动环旋转，静环固定不动，依靠介质压力和弹簧力使动静环之间的密封端面紧密贴合，阻止了介质的泄漏。摩擦副表面磨损后，在弹簧的推动下实现补偿。为了防止介质通过动环与轴之间泄漏，装有动环密封圈；而静环密封圈则阻止了介质沿静环和压盖之间的泄漏。四、机械密封的材料机械密封主要是由动环和静环组成，一般制造这二两个环所用的材

料硬度不同，一个材料的硬度较低，如石墨或石墨填充剂；一个材料的硬度较高，如钢、堆焊硬质合金、陶瓷等。五、为何常用碳-石墨来做摩擦副？因为石墨有较高的导热性；较低的线膨胀系数；良好的耐腐蚀性；极好的自润滑性；抗拉强度较低，抗压强度较高，属于一种脆性材料；其缺点是气孔率较大，一般在18%--22%，为弥补缺点，实际应用的石墨都是浸渍过的，以堵塞气孔，提高密封性。六、机械密封的特点优点：密封性能好，泄漏量少，使用寿命长，轴和轴套不易损坏，功率消耗小，泵的效率比较高等，缺点：构造复杂，价格贵，制造、安装时要求比较高。七、检修离心泵时对机械密封有什么要求？在安装机械密封时应注意以下几点： 1、轴的径向跳动最大不超过0.03~0.05mm，转子的径向跳动分别为，叶轮口环不超过0.05~0.10mm，轴套等部位不超过 0.04~0.06mm。 2、各部件的相对位置公差：密封箱与轴的同轴度0.10mm 密封箱与轴的垂直度0.05mm 转子的轴向串量0。30压盖与密封箱配合止口同轴度0.10mm 3、与电机的同心度：电机单独运转时其振幅不超过0.03mm；工作温度下泵与电机的同心度，轴向0.08mm，径向0.10mm；立式

聚四氟乙烯密封圈的特性及与橡胶密封圈的比较

聚四氟乙烯密封圈的特性及与橡胶密封圈的比较一、材质优点聚四氟乙烯（PTFE）又名特氟龙/铁氟龙或塑料王（F4）,是四氟乙烯单体的共聚物，它具有下列优点； 1. 化学稳定性：几乎所有的化学抗性，强酸、强碱或强氧化剂及有机溶剂等对它均不起作用。 2. 热稳定性：裂解温度在400 C以上，因此，它能够在 -200 °C ~+350 C范围内正常工作。 3. 减磨性：PTFE材料摩擦系数极低，仅0.02，是橡胶的1/40。 4•自润滑性：PTFE材料表面具有突出的自润滑性，几乎所有的粘性物质均不能粘附到它的表面上去。二、填充改性但是纯PTFE不耐磨，要是它具有实用性，必须对它填充改性处理。我们采用两种方法：一种是无机物填充改性，在PTFE里加入玻璃纤维、碳素纤维、石墨、二硫化钼等。另一种是有机物填充改性，在PTFE里加入聚苯酯、聚苯硫醚等。通过改性使PTFE耐磨性能提高了2000倍，又增加了刚性、导热性，使油封达到高寿命要求。三、密封原理 PTFE油封唇口在加工时被拉成喇叭状，由于PTFE经拉制后具有记忆收缩能力，在工作中产生的摩擦热使唇口会不断收缩，所以不需要

弹簧的帮助，它会紧紧抱在轴上，不让它与轴表面有间隙存在，又能补偿磨损。四、产品优点聚四氟乙烯（PTF巳油封与橡胶油封比较有以下优点： 1、橡胶油封采用弹簧压紧的尖唇口，与轴接触面宽仅为 0.3 —0.5mm，PTFE油封采用无弹簧的宽唇动力结构，与轴接触面宽为5—7mm，这样可以保持一个足够的油膜，而且对轴的偏心不敏感，在径向跳动0.4mm工况下仍可正常工作。 2、PTFE油封内壁刻有与轴转向相反的螺纹槽，当轴旋转时会产生一个向内推力，阻止流体外流。这个推力很高，致使能圭寸住 1.0MPa（单唇）、3MPa （双唇）流体的压力，橡胶油封仅为0.03MPa。 3、PTFE油封极佳的抗磨擦性，特别适用于无油或少油状态工作，即使长期停机后再度启用，也能立即拥有低磨擦特性，橡胶油封仅适合有油状态工作。 4、PTFE油封特别适用于高速旋转应用，线速度可达30m/s , NBR 橡胶油封最高线速度10m/s。 5、PTFE油封最高使用温度可达350 C,氟橡胶油封最高使用温度200 °C。 6、PTFE油封可密封水、酸类、碱类、溶剂类、瓦斯气体等，橡胶油封仅可密封油、油脂类。

密封原理详解

密封的目的在于，对一处有可能发生泄漏而要对其施以密封的地方，设置一个完善的物理壁垒。静密封件是无泄露密封件。欲达此目的，密封件须有足够的弹性，以能够流（嵌）入和填满被密封面上的任一凹凸不平之处，同时还要保持足够的刚性，以防止在系统满载密封压力下挤入表面间的间隙之中。此两项要求长时间得到满足。弹性流动是通过压紧加载而形成的，密封件经压缩处于受力状态。于是，贮存在整个密封系统中的弹性应变就能维持了接触压力。系统中可能会产生的任何应力松弛都会使性能降低。这种情况有可能由于密封材料本身的应力松弛（这可能还伴随着蠕变滑入间隙）、不均匀热膨胀，或者在采用垫圈的情况下，由于法兰挠曲或螺栓拉伸而引起。所有弹性环形密封件都需要密封材料在装配状态下与配合件之一有过盈配合。例如，就以诸如O形圈或矩形圈之类的实心橡胶密封圈来说，材料可以处于受正压或受正拉状态，或者处于部分受压、部分受拉状态。同样，一个柔性唇形密封件，也可以处于受压或受拉状态，视该断面是外径密封，还是内径密封而定。因此，不管密封的结构形式如何，在密封触点与配合面之间都会产生一种载荷。这种界面载荷的大小，取决于组装密封件时的过盈量或所造成的“压缩量”以及材料的弹性模量。在唇形密封件的情况下，界面载荷会随着唇边径向厚度、挠性腿部长度以及材料的弹性模量而变化。界面载荷的分布与截面的几何形状有关，如图1所示。这种载荷曲线表明了摩擦与泄漏特性的大体情况。对于动密

封件来说，为求得使密封组件运动的动力载荷，须以摩擦系数去乘密封件造成的载荷，这种动力载荷实质上是一种功率损失。至少从理论上说，接触压力愈大，密封件所贮蓄的弹性应变能也愈大，因而，可用来抑制使用当中所产生的松弛的余地也就愈大，直至密封材料本身由于过度受压而损坏并彻底丧失工作能力为止，这基本上是符合实际情况的。虽然由于弹性材料本身是不可压缩的（即能够容许变形而不能减少体积），而只能在此极限之内被预加压力，但是这种情况在使用垫圈时比使用其他形式的静密封件更易出现。有关一个动密封件的这些要求彼此是有抵触的，因而需要通盘考虑。以接触型密封件而论，良好的密封性需要被密封面上有足够大的接触压力（这与被密封的介质压力大小有关）；同时，密封件要最大限度地减少摩擦和磨损。在采用一个压缩型密封件的情况下，较大的预加载荷和较大的摩擦力是不可避免的。通过选用适当的填料或密封材料，可以将摩擦力减小到一定程度，在采

密封的原理及分类

密封概述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。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面泄露外，还要考虑下面两种泄露形式：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。 1。4 密封材料

密封圈密封原理

密封圈密封原理密封圈作为一种常见的密封元件，广泛应用于各种机械设备中。其主要作用是实现机械设备的密封，防止液体、气体等介质泄漏或进入设备内部，保证设备的正常运行。密封圈的密封原理是什么？本文将从密封圈的种类、材料、结构和应用等方面进行探讨。一、密封圈的种类密封圈按照材料分为橡胶密封圈和非金属密封圈两类。其中橡胶密封圈又分为硅橡胶密封圈、氟橡胶密封圈、丁晴橡胶密封圈、丁苯橡胶密封圈、丁腈橡胶密封圈、天然橡胶密封圈、氯丁橡胶密封圈等。非金属密封圈又分为聚四氟乙烯密封圈、聚酯密封圈、聚酰亚胺密封圈、聚醚酮密封圈、聚酰胺密封圈等。不同的密封圈材料具有不同的耐温、耐油、耐酸碱等性能，应根据具体的使用条件选择合适的密封圈。二、密封圈的材料密封圈的材料有橡胶、塑料、金属等。其中橡胶材料是最常用的密封圈材料，具有良好的弹性、密封性和耐磨性。常用的橡胶材料有丁晴橡胶、氯丁橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶、硅橡胶、氟橡胶、天然橡胶等。塑料材料密封圈主要有聚四氟乙烯、聚酯、聚酰亚胺、聚醚酮、聚酰胺等。金属材料密封圈主要有波纹管、金属缠绕垫、金属橡胶复合垫等。三、密封圈的结构密封圈的结构有多种，常见的结构有O型圈、U型圈、V型圈、Y

型圈、梯形圈、扁平圈、波纹管等。其中O型圈是最常用的一种密封圈，其截面为圆形，具有良好的密封性和弹性。U型圈截面呈U形，常用于密封液压缸活塞杆。V型圈截面呈V形，常用于密封旋转轴。Y型圈截面呈Y形，常用于密封旋转轴和活塞杆。梯形圈截面呈梯形，常用于密封液压缸活塞杆。扁平圈截面呈长方形，常用于密封管道和阀门。波纹管是一种金属密封圈，具有良好的弹性和耐压性，常用于密封高压管道和容器。四、密封圈的应用密封圈广泛应用于各种机械设备中。常见的应用有汽车、航空、船舶、电力、石化、冶金、纺织、食品等行业。汽车中常用的密封圈有发动机密封圈、变速器密封圈、轮毂密封圈、油封等。航空中常用的密封圈有发动机密封圈、液压系统密封圈等。船舶中常用的密封圈有舵机密封圈、船舶柴油机密封圈等。电力中常用的密封圈有变压器密封圈、电缆接头密封圈等。石化中常用的密封圈有管道密封圈、压力容器密封圈等。冶金中常用的密封圈有炉门密封圈、炉底密封圈等。纺织中常用的密封圈有纺纱机密封圈、织机密封圈等。食品中常用的密封圈有密封罐盖密封圈、输送带密封圈等。五、密封圈的密封原理密封圈的密封原理是利用其弹性变形和挤压变形，填补机械设备中的间隙，防止介质泄漏或进入设备内部。以O型圈为例，其密封原理是将O型圈装配在密封槽内，当机械设备工作时，介质压力作用在O型圈上，使其变形，填补密封槽和活塞杆之间的间隙，形成密封。