密封圈的密封机理
(1)初始密封阶段。在理论上,如果连接件的两个密封面完全光滑、平行,它们可以依靠紧固件夹持在一起,无需密封圈而达到密封的目的。但是在实际中,除研磨表面等高精度配合面,一般零件的密封面总是存在表面粗糙度,也不是平整的,为了弥补密封表面的缺陷,才需要在两密封面之间安装密封圈。显然,实现初始密封的基本要求是密封圈与密封面之间产生足够的压力(通常称为密封圈预紧力),并利用密封圈材料受压缩后发生的弹性或弹塑性变形填塞密封面的缺陷,以阻断介质发生界面泄漏的通道。
(2)工作密封阶段。密封装置工作时,由于介质压力的作用和螺栓的刚度,密封面将被迫发生分离,此时要求密封圈能产生足够的弹性变形,以弥补密封面的位移,并保持密封所需要的密封压力。此外,密封圈还要能补偿工作过程中可能发生的密封压力的松弛、零件不均匀热变形等现象,保持足够的密封能力。
安装0形圈的沟槽结构
0形密封圈安装在轴或孔上的沟槽内,其压缩量与拉伸量都由密封沟槽的尺寸来决定,所以正确地选择沟槽结构形式,确定沟槽的尺寸、精度和表面粗糙度,对0形密封圈的密封性和使用寿命影响很大。另外,对于动密封结构,还需要确定零件的运动间隙。安装0形密封圈的沟槽形式有矩形、三角形、燕尾形、半圆形和斜底形等,常用形式为矩形槽及三角形槽,以矩形槽的应用最为广泛。
矩形槽适用于静密封和各种运动条件的动密封场合;三角形槽能对0形圈产生较大的预压缩量,O形圈几乎完全填满沟槽的空间,流体不易泄漏、密封效果好,但0形圈的永久变形大,一般仅用于静密封;燕尾槽内安装的0形圈不容易产生脱落,适合在特殊位置(如法兰面等)及要求摩擦阻力小的动密封场合使用;半圆形槽一般仅用于旋转轴的密封;斜底形槽主要用于温度变化大,使O形圈有较大体积变化的场合。
O形圈的材料
工程上最常用的橡胶0形圈断面为圆形,用金属模具将橡胶热压成型并经硫化处理后制成,其密封结构简单、制造容易、成本低廉。对于大尺寸的0形密封圈可以先制成长带,然后根据需要截成一定长度,再将两端用胶粘接起来。对0形密封圈的材料主要有如下要求:
1)富有弹性和回弹性,以及一定的硬度和良好的耐磨性。
2)有适当的机械强度,包括抗拉强度、伸长率和抗撕裂强度等。
3)性能稳定,在介质中不易溶胀,热收缩率小,抗老化。
4)易加工成型,并能保持精密的尺寸。
5)不腐蚀接触面,不污染介质。
橡胶具备了0形密封圈所要求的优良弹性和较好的力学性能,还有一定的耐蚀性、耐油性和耐温性,其组织致密,容易模压成型。