組合密封與密封材料

袁成(濟寧技師學院，山東 濟寧 272000)

組合密封與密封材料

袁成(濟寧技師學院，山東 濟寧 272000)

密封的作用一是防止工作介質的泄漏，包括內泄漏與外泄漏；二是防止空氣、灰塵和水等外界異物進入密封機構內部。密封結構、密封元件與密封裝置的性能是影響機械設備能否正常工作因素之一，工作中個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。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成，結構如附圖所示。組合密封件結構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；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償塑性密封圈的磨損。

橡塑組合密封件已經在液壓傳動系統、建筑機械領域、機械領域等應用。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構形式

根據作用不同，組合密封件的形式也不同，基本結構形式有軸用、孔用、導向、防塵等。

3.1 軸用組合密封

軸用組合密封結構中，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緊力，見附圖a。工作時，O形圈密封件產生密封壓力，同時補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用，安裝在液壓缸端蓋內側防塵密封里面，與工作介質（液壓油）直接接觸，避免外泄漏的發生，要求靜態時具有良好的保壓性能，動態中具有較高的承壓能力，同時要具有密封性好，摩擦因數小，抗擠出能力強等優良特性。

3.2 孔用和導向組合密封

結構如附圖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償。一般情況下，方形塑性密封圈與導向環配合使用，目的是防止活塞碰撞缸壁。導向環的作用是引導活塞做直線運動，防止活塞走偏引起內泄漏，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

結構如附圖c。密封介質為密封系統外的塵埃、砂灰、水及冰霜等。防塵用組合密封的防塵圈設計成馬鞍形防塵圈（DAM），制作材料為高彈性的丁腈膠或者是塑性復合材料，其作用是防止這些污物進入密封機構內部，并為工作介質（油液）回流進潤滑系統提供保障。防塵的同時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點是阻力低、耐壓、無爬行現象等。缺點如下：①用于桿件密封時，易發生較高泄漏量，需增設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易出現劃擦痕，影響密封性能。④彈性小、殘余變形大、易產生劃痕，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，是新興的有機高分子材料，稱為“第五大塑料”，在輕工、化工、電子、紡織、醫療、建筑、建材、汽車、國防、航天、航空等眾多領域均有應用。

4.2.2 聚氨酯材料的特點

聚氨酯材料的優質特點包括：性能有寬泛的的可調性；抗磨性高；強度大；粘接性好；彈性好，復原性好，；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，優越性如下：聚氨酯和PTFE硬度相仿，但聚氨酯應變模量比PTFE低10%，安裝時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，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，在使用中隨時間增長而逐漸減小。由此，工作中PTFE易產生連續磨損現象，最終發生泄漏；與，在抗拉強度方面，聚氨酯比PTFE較高，抗擠壓性能好，因而降低磨損。

5 結語

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點的基礎上，密封效果得以進一步提升，獲得下列良好的綜合性能：

①具有優良的密封性能；

②結構簡單，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，組合密封結構中，新型密封材料聚氨酯已經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.化學工業出版社(第二版).2006.5.1

[2]李新華.密封元件選用手冊.機械工業出版社.2011年1