文档介绍：概述
§11-1 概述
一、密封的分类
密封是位于机械零件结合面之间起封堵隔离作用,有效减小或消除间隙、防止泄漏的装置,是现代机械产品中重要的零部件。被密封的工作介质可以是气体、液体或固体粉末。密封性能是评价机械产品质量的一个重要指标。
工业上应用弹塑性材料作为机械零件密封件始于19世纪的蒸汽机。随着工业技术的发展,对密封件的性能也提出了越来越高的要求,针对密封件在不同工作环境下的应用,开发出了许多具有优良性能的密封材料,以及不同类型、不同用途的密封结构。
密封可以分为相对静止的零件表面之间的静密封和相对运动的零件表面之间的动密封两大类型,见图11-1。
按密封件与其作相对运动的零部件是否接触,密封还可为接触式密封和非接触式密封两种类型,
二、常用密封材料
制造密封件的密封材料一般应具有良好的物理和机械性能,回弹性高、塑形变形小、加工方便、不易老化。其主要的性能要求为:
1. 有较好的柔软性或流动性,易于与密封面结合;
2. 致密性好,不易泄漏介质,能达到气密、水密目的;
3. 有适当的机械强度和硬度,回弹性好,压缩永久变形小;
4. 在工作温度范围内物理和机械性能稳定、不在零件表面粘附;
5. 耐蚀性能好,在特定介质中能长期工作;
6. 接触式动密封要求密封材料的摩擦系数小,耐磨性好;
7. 耐老化性好,经久耐用,密封性能稳定;
8. 加工制造方便,价格适中。
橡胶是最常用的密封材料,如丁腈橡胶、氯丁塑胶、氟橡胶、硅橡胶。适合于做密封材料的还有石墨、聚四氟乙烯、聚氨酯、尼龙以及毛毡、皮革等,见表11-1。
表11-1 常用密封材料及用途
类别
材料
用途
液体
高分子材料
液体密封胶、厌氧胶、热熔密封胶
纤维
植物纤维
棉、麻、纸、软木
垫片、填料、防尘密封件、夹布橡胶密封件
动物纤维
毛、毡、皮革
垫片、填料、成型填料、油封、防尘密封件
矿物纤维
石棉
垫片、填料
人造纤维
有机合成纤维、玻璃纤维、碳纤维、陶瓷纤维
填料、夹布橡胶密封件
弹塑性体
橡胶
天然橡胶、合成橡胶
垫片、成型密封件、油封、填料、防尘密封件
塑料
氟塑料、尼龙、聚乙烯、酚醛塑料、氯化聚醚、聚苯硫醚
垫片、成型密封件、油封、填料、硬垫料、活塞环、机械密封、防尘密封件
密封胶
液态密封胶、厌氧胶
垫片、导管联接、螺纹密封
无机材料
柔性石墨
天然石墨
垫片、填料、密封件
碳石墨
焙烧碳、电化石墨
机械密封、硬填料、动力密封、浮环密封
工程陶瓷
氧化铝瓷、滑石瓷、金属陶瓷、氧化硅、硼化铬
机械密封、硬填料、动力密封、间隙密封
金属
有色金属
铜、铝、铅、锌、锡及其合金
垫片、填料、机械密封、迷宫密封、硬填料、间隙密封
黑色金属
碳钢、铸铁、不锈钢、堆焊合金、喷涂粉末
垫片、硬填料、机械密封、活塞环、间隙密封、防尘密封件、全封闭密封件、成型填料
硬质合金
钨钻、钨钴钛硬质合金
机械密封
贵金属
金、银、铟、钽
高真空密封、高压密封、低温密封
垫片密封
§11-2 垫片密封
垫片密封是在机械零件密封面之间垫上由弹塑性材料制成、具有一定厚度的密封垫片,利用螺栓等装置压紧使垫片产生变形,以填塞密封面的不平处,达到密封目的。
图11-2 垫片密封的结构
一、垫片材料
密封垫片是以金属或非金属板状材质,经切割,冲压、裁剪包覆、缠绕等工艺制成,用于管道之间的密封连接,机器设备的机件与机件之间的密封元件。密封垫片按其构造的主体材料分为非金属垫片、半金属垫片和金属垫片三大类。
非金属垫片包括纸垫片、橡胶垫片、石棉垫片、石棉橡胶垫片、柔性石墨垫片和聚四氟乙烯垫片等,其特点是质地柔软,在预紧力下容易产生弹性或塑性变形,从而堵塞流体泄漏通道。非金属垫片的特点是耐腐蚀、价格便宜,但耐温和耐压性能差。多用于常温和中温的中、低压容器或管道的法兰密封。
金属密封垫片具有耐高温、耐高压、耐油、腐蚀等优点,对于高温、高压及载荷循环频繁等苛刻工作条件仍是密封垫片的首选。常用的有铜、铝、普通低碳钢、不锈钢、铬镍合金钢、钛、蒙乃尔合金等。
半金属垫片是用不同材料的金属薄板把非金属材料包裹起来压制成型的。金属材料在外层,可耐高温;非金属材料在内层,使垫片具有良好的弹性和回弹性。这样组合后的垫片可同时满足高温和较高压力的使用要求。
垫片密封常作为压力容器、化工动力管道法兰等机械设备连接面的密封结构。垫片密封通常与螺栓组合使用,靠螺纹连接压紧密封垫片,使其发生弹塑性变形,以填满密封面上的微观凹凸不平,来保证密封性能。
二、垫片密封面的形式
密封垫片与法兰密封面的配合形式有全平面、突面、凹凸面、榫槽面,如图所示。其中以突面、凹凸面法兰密封结