一種用于機械密封的新型墊圈

摘 要：在工程應用中機械密封的結構形式十分常見，其密封墊圈是整個系統保證密封效果的關鍵零件。文章提出一種新型結構形式的密封墊圈，對其重點結構進行詳細論述。

關鍵詞：機械密封；新型；密封墊圈；結構

引言

密封技術被廣泛的應用于航空航天、核能發電等高新技術領域，以及石油、化工等國民經濟各行業。密封技術雖然不是領先性技術，但往往確是決定性關鍵技術，它決定了機械設備運行的安全性、可靠性和耐久性。機械密封（又稱端面密封）是流體機械和動力機械不可或缺的零部件，它對整臺機械設備、整套裝置的安全運轉影響很大，尤其是在航空領域，一旦密封失效，介質泄露，不但污染環境、影響產品性能，還會引起火災、爆炸和機毀人亡的重大事故。隨著密封技術的發展，傳統的密封技術不斷的改進，新密封技術不斷推陳出新，密封發展方向乃是零泄漏、高性能、高可靠性以及長壽命化。

1 應用背景

應用于航空發動機的熱端部位的外部管路接口處多數采用標準結構的法蘭面接頭與機匣通過連接螺栓緊固連接，與對象件之間為面對面接觸，故需要進行端面密封，如圖1所示。

現有用于管接頭密封的零件通常有兩種，一種利用非金屬橡膠（多數為O型密封圈）良好的彈性實現密封，橡膠制品保質期短、不耐高溫、易老化、易永久變形、易溶脹變形、易扭轉或擠出損傷，每裝配一次都必須更換新件，所以橡膠制品密封件主要用于冷端部件密封；另一種鋁金屬平墊圈利用產品表面受到擠壓時產生的變形來實現密封，但鋁制平墊圈由于其本身材料的固有屬性，使用過程中裝配力矩小無法使其壓緊，容易發生流體泄露；裝配力矩大，經過一次裝配使用后墊圈已發生塑性變形，難以實現回彈必需更換新件?？紤]到上述兩種密封零件在系統端面密封中的先天不足，文章著重介紹一種新型結構金屬材質的密封墊圈，它能耐高溫、端面密封效果好、可多次重復使用。

2 結構形式

如圖2所示，新型的密封墊圈，由1Cr18Ni9Ti不銹鋼金屬薄片沖壓成形，包括了墊圈本體和設置于墊圈本體上的環形凸槽（V型槽-1），且密封墊圈設有貫通的對接孔，凸槽與對接孔同軸線。法蘭面上開有兩個貫通的安裝孔，用于連接螺栓穿過后對其緊固連接。密封墊圈上下兩個表面鍍有銀層。

3 實施方式

起到密封效果的關鍵在于在平面上增加了凸起的V型槽-1。當密封墊圈在工作過程中，由于預加的裝配載荷，密封墊圈上下兩個面同時受壓，凸起的V型槽-1首先受壓變形，與待密封件的接觸面緊密貼合，形成了一圈無間斷帶狀密封空間，且待密封件與密封墊圈接觸時是線接觸，故用較小的安裝力矩就能將密封墊圈壓緊，從而起到較好的密封效果，由于安裝力矩小，所以對密封墊片本身的損害小，可重復使用。此結構簡單，密封可靠。解決了橡膠制品不耐高溫，易老化，易損壞的缺點；為防止密封墊與上下兩端面間材料的咬合，在密封墊兩表面增加鍍銀工序，提高了防腐性、表面接觸性和密封可靠性。

4 設計優點

（1）結構設計新穎實用，通過簡單的V型槽-1結構達到良好的密封效果，快捷有效，節約裝配時間?？煽啃愿摺⒚芊庑Ч?。

（2）采用不銹鋼材料，強度較高，剛性好，材料屈服極限較鋁制墊圈高，耐磨耐用；拉伸率較低，受壓后不容易產生永久變形且容易恢復，同時，其材料介質性好，耐油、耐高低溫、工藝性高。

（3）產品使用后體積磨損變化量小，重復使用率高，損耗小，節約了生產成本，提高了使用質量和延長使用壽命。

（4）表面鍍銀層保護密封墊圈本身免受腐蝕，同時防止金屬密封墊圈與上下兩端面間待密封件之間材料的咬合，保證了面面接觸良好性和密封可靠性。

5 結束語

文章重點研究了用于端面密封的新型密封墊圈的結構、材料及表面鍍覆。此密封墊圈已經在某型航空發動機上進行了較長時數的應用，使用結果表明新型密封墊圈密封效果好，安全可靠，使用壽命長，重復使用后密封效果無明顯弱化。所以，用此方法設計出的新型密封墊圈可直接應用于航空發動機熱端區外部管接頭的端面密封并可以推廣應用。

參考文獻

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