唇形密封圈及密封圈结构
唇形密封圈是一种历史悠久、用途广泛的密封形式,其结构特点是在密封圈断面中有一个或一个以上的唇口,工作时依靠唇部紧贴密封偶合件表面,阻塞泄漏通道而获得密封效果。最初这种密封是用皮革制作,形状如碗,故又称皮碗密封。唇形密封圈具有自密封作用,密封面的工作压力为预压紧力与流体压力之和。当被密封介质的压力增大时,唇口被撑开,更加紧密地与密封面贴合,密封性进一步增强。此外,唇边刃口还有刮油的作用,可以减小密封圈的磨损。
唇形密封圈主要用于往复动密封,与挤压型密封圈相比,唇形密封圈的压缩变形小、能自动补偿密封圈的磨损、使用可靠、寿命长,其主要缺点是只能用作单向密封。如果要用作双向密封,则要用两个密封圈,这样会使密封长度增加,沟槽结构复杂,而且两个密封圈之间会产生困油,引起密封圈损坏;而0形密封圈的断面形状左右对称,可以直接用作双向密封,体积较小,沟槽结构简单。
密封圈的工作条件
不同的密封圈及密封材料有各自的适用范围,因此在密封圈设计时必须考虑密封圈的工作条件,并进行分析比较,从而选择和设计出比较理想的密封圈。一般应考虑到如下几个方面:
(1)介质物理和化学特性。包括腐蚀性、易燃性和有毒性以及润滑特性、磨损特性。
(2)介质工作压力。介质压力可以是正压,还可以是负压,如真空泵管路的密封圈。
(3)表面滑动速度。对于接触式动密封圈,滑动速度增高会使得摩擦热增加,引起密封圈的温升,影响密封效果。
(4)介质温度。介质温度不但会改变密封圈材料的性能,还直接影响密封圈密封的寿命。
(5)介质的润滑性。被密封的液体通常作为润滑剂来润滑密封圈,以减小密封圈的磨损。
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。