旋轉密封件

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旋轉密封件

一、旋轉軸唇形密封圈（油封）

旋轉軸唇形密封圈俗稱油封。它是安裝在旋轉軸和靜止件之間，用于密封潤滑油外泄和防止外界塵土、雜物侵入設備內部的動密封元件。

普通油封的使用壓力小于0.5MPa，耐壓油封的工作壓力可達1~1.2MPa。

油封的工作溫度范圍

丁腈橡膠制作：-40~+120℃，氟橡膠制作：-25~+200℃，丙烯酸酯橡膠制作：-20~+150℃。油封的工作線速度一般小于15m/s。

油封的分類

按軸的旋轉線速度高低分類，可分為低速油封（小于6m/s)和高速油封（大于6m/s）

按油封所能承受的壓力高低分類，可分為常壓型油封和耐壓型油封。

按油封的結構及密封原理分類，可分為標準型油封和動力回流型油封。

按構成油封的組件材質分類，又可分為有骨架型油封和無骨架型油封；有彈簧型油封和無彈簧型油封。

通常，對油封的要求是：

1） 結構簡單，制作和裝拆容易；

2） 安裝腔體的尺寸緊湊，加工方便；

3） 密封性能好，能長時間保持密封效果；

4） 對軸的振擺、偏心的適應性能好。

1、 密封原理

油封在旋轉軸上的安裝情況，如下圖所示：

在自由狀態下，油封的內徑小于軸徑，有一定的過盈量。這樣，當油封裝到軸上后，即使沒有彈簧，也有一定的徑向力作用在軸上。為了保證密封的可靠性，在油封唇緣的上方，加裝一個彈簧。

依靠彈簧對軸的抱緊力來克服軸在旋轉狀態下，因振擺、跳動所造成的間隙，并使油封的唇緣能始終緊貼于軸的表面。

維持油封密封性能的關鍵是介于唇緣于軸表面之間的一層油膜。因此，油封的密封原理是建立在滑動軸承的潤滑理論上的。

在軸旋轉的動態過程中，油膜的厚度也在不斷變化，其變動量一般約在20%~50%之間。油膜厚度變化的原因是維持油膜存在的表面張力在不斷波動。而油膜的表面張力則與有的粘度、運動速度等因素有關。

一般認為油膜過后，容易泄露；油膜過薄，則會導致干摩擦。

最理想的情況是保持“臨界油膜厚度”，即始終保持臨界潤滑狀態。而“臨界油膜厚度”的形成與保持，與油封對軸的徑向力的大小及其分布狀況直接有關。

最理想的情況是：盡量采用最小的徑向力而得到最尖銳的“峰值”壓力分布，可獲得最佳的密封效果。

2、 油封的選用

選擇油封的材料時，必須考慮材料對工作介質、工作溫度及唇緣在軸高速旋轉時的適應性。

一般油封工作時若其唇緣的溫度高于工作介質溫度20~50℃，應引起重視。

常壓性油封的使用壓力一般不超過0.05MPa。當工作壓力超過0.05MPa時，應選用耐壓性油封。目前，國外耐壓型油封的使用壓力可達10MPa。

油封的形式和種類很多，可按工作條件與使用要求查閱有關設計手冊選用。

油封安裝時，為獲得適當的初始徑向力，應保證唇緣對旋轉軸的過盈量要求，其值如下圖所示：

二、旋轉軸格來圈

旋轉軸格來圈密封裝置由一個高級Turcn材料的密封環格來圈和一個彈性施力的O形密封圈組合而成，如下圖所示：

為適應高速和低速不同工況的需要，根據格來圈的截面大小不同，在油封面上加工了一個或兩個環形溝槽。

該溝槽具有以下功能：由于提高了密封表面的比壓，因此提高了密封效果；形成一個潤滑油腔，從而降低了摩擦力。

為了保證介質壓力能作用到O形密封圈上，在格來圈的側面開有若干條徑向溝槽，用以托住O形密封圈。格來圈的背面，設計成內凹弧形，使之增加接觸面，防止格來圈隨軸產生旋轉。

旋轉格來圈具有如下特點：

1）內圓密封或外圓密封均能適用；

2）具有潤滑腔，摩擦力小，無粘滯現象，啟動時不爬行；

3）抗磨性和尺寸穩定性好。

旋轉格來圈密封裝置應用于有旋轉擺動運動的軸、桿、銷、旋轉接頭等處的動密封。它可承受兩側壓力或交變壓力的作用。

工作壓力：不大于30MPa（1m/s時），或不大于20MPa（2m/s時）；工作溫度：-54~+200℃（取決于O形密封圈的材質）；工作介質：石油基液壓油、難燃液、環保安全液壓液（生物油）、水、空氣等。

三、旋轉Variseal密封圈

旋轉Variseal密封圈是一種用于旋轉軸處的單向作用密封圈。

它由一個用Turcon材料制作的U形密封圈和一個V形不銹鋼彈簧所組成，如下圖所示：

在密封圈的外部有一個凸緣，所以可以防止它在溝槽內旋轉；它的密封唇短而厚，降低了摩擦，延長了使用壽命，在粘度很高的工作介質中也有良好的密封效果。

在低壓和零壓時，初始密封力由彈簧產生。當系統壓力升高后，則主要密封力由系統壓力形成。因此，從零壓到高壓均能保證良好密封。

由于密封圈和彈簧的材質對工作介質都有較好的相容性，所以除液壓系統外，還可廣泛應用于化學、醫藥和食品等工業部門。

若在彈簧處的空腔內充填彈性硅膠，一防止污染物進入密封圈，并可進行消毒，便成為一種“潔凈型”的密封圈。這種結構還可用于泥渣、稀漿或膠質等場合，可防止砂礫進入密封圈空腔而妨礙彈簧工作。

旋轉Variseal密封圈的應用實例，如下圖所示：

密封圈的工作壓力：不大于15MPa（動負載時）或不大于25MPa（靜負載時）；工作速度：不大于2m/s（旋轉運動時）或不大于10m/s（往復運動時）；工作溫度：-100~+200℃；工作介質：各種液體、化學品和氣體。

旋轉Variseal密封圈的優點是：

1）旋轉、往復動密封和靜密封都能使用；

2）精確控制時無爬行現象；

3）具有良好的刮除效果；

4）具有良好的抗磨性能和尺寸穩定性；

5）能適應急劇的溫度變化；

6）可以消毒，對食品和藥液等不會污染。

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