3D 密封件的妙用

文/ Diemar Siebler，Alexander Riedl

從表面掃描到計(jì)算機(jī)上的不平度測(cè)量計(jì)算和不平度補(bǔ)償，使得計(jì)算出來的數(shù)據(jù)幫助精確制造性能良好的密封件

有效解決密封件結(jié)合面的平整度難題——有時(shí)候結(jié)合面不平整的補(bǔ)償非常簡(jiǎn)單，但對(duì)于搪瓷器皿和連接法蘭的結(jié)合面，不平整會(huì)導(dǎo)致泄露等問題。新的多維密封方案能夠解決生產(chǎn)加工帶來的平整度難題。

對(duì)于某些化學(xué)品生產(chǎn)過程，依靠加工鋼材表面和保證平面度來解決流程工藝介質(zhì)的腐蝕性問題是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。因此，我們通常要在表面上涂覆一層搪瓷來防止化學(xué)的腐蝕。由于涂搪工藝技術(shù)的原因，搪瓷法蘭、搪瓷容器、搪瓷攪拌器和搪瓷蒸餾器的表面會(huì)因搪瓷工藝而出現(xiàn)變形和不平整的現(xiàn)象。尤其是當(dāng)法蘭直徑比較大時(shí)，這種不平整的現(xiàn)象會(huì)帶來很大的問題。根據(jù)法蘭直徑的大小，最大的搪瓷表面不平度誤差遠(yuǎn)大于5 mm，部分還超出了傳統(tǒng)密封件能夠補(bǔ)償?shù)墓罘秶?/p>

在某種涂搪工藝方法中，工作人員嘗試?yán)梅侄畏绞剑貌煌穸然蚶幂o助的密封材料來實(shí)現(xiàn)均勻的密封結(jié)合面。這種操作非常耗時(shí)且在功能性方面存在風(fēng)險(xiǎn)，幾乎不可能確保在整個(gè)圓周方向上實(shí)現(xiàn)真正均勻的密封壓力。因此，在真空工作環(huán)境中，部分密封件可能會(huì)被吸入到真空腔內(nèi)，在最壞的情況下還會(huì)產(chǎn)生大量的泄漏或者直接漏氣。

3D 密封

為了解決上述問題，人們開發(fā)了一種新型密封墊圈，即在未使用時(shí)，該密封墊圈有著類似搪瓷法蘭的不平度，并且在壓緊連接時(shí)呈線性接觸的密封形式。這樣一來只需將連接螺栓稍微擰緊就能達(dá)到密封連接的效果。加大螺栓連接的擰緊力會(huì)增加密封性，也能減少泄露、漏氣、吸入密封圈以及損毀搪瓷密封面的風(fēng)險(xiǎn)。不受連接法蘭幾何形狀的影響，3D Logic Seal 公司研發(fā)生產(chǎn)的這種3D 密封件能在整個(gè)器件的周圍均勻地承受壓力。同時(shí)不會(huì)產(chǎn)生應(yīng)壓力峰值而出現(xiàn)的“壓穿”密封件的現(xiàn)象，也沒有導(dǎo)致廢水泄露、密封件被吹走和吸入的應(yīng)力變低的“低谷點(diǎn)”。在整個(gè)圓周范圍內(nèi)，特殊的厚度準(zhǔn)確地與零件表面的不平度保持凹凸互補(bǔ)和平衡，從而實(shí)現(xiàn)了法蘭連接面之間的最小間隙。3D Logic Seal 研發(fā)生產(chǎn)的3D 密封件在整個(gè)密封寬度的直徑方向上有著相同的高度，這就能保證在裝配開始時(shí)在整個(gè)圓周上實(shí)現(xiàn)線接觸，保證低擰緊力時(shí)的密封。

為了實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格的密封，首先用3D 掃描儀和專業(yè)的測(cè)量方法記錄下密封表面平面度的不均勻數(shù)據(jù)，并利用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行計(jì)算和演示。利用掃描技術(shù)，可以將2 個(gè)獨(dú)立的法蘭連接表面，按照彼此裝配后精確配合的方向位置測(cè)定并保存表面凹凸不平度的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)再被匯總到3D-CAD系統(tǒng)的3D模型中，生成一對(duì)法蘭凸緣連接面最小間隙配合時(shí)的密封件圖形。然后利用計(jì)算出來的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)生產(chǎn)出在連接法蘭整個(gè)圓周方向上都有著最小間隙的線接觸密封圈。

另一個(gè)與傳統(tǒng)密封圈制造方法的區(qū)別，是利用算法語言可以在PTFE 聚四氟乙烯材料使用量最小的情況下生產(chǎn)出合格的3D 密封件。這就保證了法蘭連接時(shí)密封件的壓應(yīng)力損失可以降低到盡可能小的程度。另外，通過對(duì)零件表面不平度的測(cè)量保證了搪瓷法蘭連接的密封性，其裝配質(zhì)量與裝配工人無任何關(guān)系，保證隨時(shí)都能重復(fù)再現(xiàn)。因此，也在很大程度上避免了由人為因素而引起的錯(cuò)誤。

通過對(duì)最窄縫隙的對(duì)比曲線可以清楚地知道減少了密封件的厚度