旋转密封件 一、旋转轴唇形密封圈(油封) 旋转轴唇形密封圈俗称油封。它是安装在旋转轴和静止件之间,用于密封润滑油外泄和防止外界尘土、杂物侵入设备内部的动密封元件。 普通油封的使用压力小于0.5MPa,耐压油封的工作压力可达1~1.2MPa。 油封的工作温度范围 丁腈橡胶制作:-40~+120℃,氟橡胶制作:-25~+200℃,丙烯酸酯橡胶制作:-20~+150℃。油封的工作线速度一般小于15m/s。 油封的分类 按轴的旋转线速度高低分类,可分为低速油封(小于6m/s)和高速油封(大于6m/s) 按油封所能承受的压力高低分类,可分为常压型油封和耐压型油封。 按油封的结构及密封原理分类,可分为标准型油封和动力回流型油封。 按构成油封的组件材质分类,又可分为有骨架型油封和无骨架型油封;有弹簧型油封和无弹簧型油封。 通常,对油封的要求是: 1) 结构简单,制作和装拆容易; 2) 安装腔体的尺寸紧凑,加工方便; 3) 密封性能好,能长时间保持密封效果; 4) 对轴的振摆、偏心的适应性能好。 1、 密封原理 油封在旋转轴上的安装情况,如下图所示: 在自由状态下,油封的内径小于轴径,有一定的过盈量。这样,当油封装到轴上后,即使没有弹簧,也有一定的径向力作用在轴上。为了保证密封的可靠性,在油封唇缘的上方,加装一个弹簧。 依靠弹簧对轴的抱紧力来克服轴在旋转状态下,因振摆、跳动所造成的间隙,并使油封的唇缘能始终紧贴于轴的表面。 维持油封密封性能的关键是介于唇缘于轴表面之间的一层油膜。因此,油封的密封原理是建立在滑动轴承的润滑理论上的。 在轴旋转的动态过程中,油膜的厚度也在不断变化,其变动量一般约在20%~50%之间。油膜厚度变化的原因是维持油膜存在的表面张力在不断波动。而油膜的表面张力则与有的粘度、运动速度等因素有关。 一般认为油膜过后,容易泄露;油膜过薄,则会导致干摩擦。 最理想的情况是保持“临界油膜厚度”,即始终保持临界润滑状态。而“临界油膜厚度”的形成与保持,与油封对轴的径向力的大小及其分布状况直接有关。 最理想的情况是:尽量采用最小的径向力而得到最尖锐的“峰值”压力分布,可获得最佳的密封效果。 2、 油封的选用 选择油封的材料时,必须考虑材料对工作介质、工作温度及唇缘在轴高速旋转时的适应性。 一般油封工作时若其唇缘的温度高于工作介质温度20~50℃,应引起重视。 常压性油封的使用压力一般不超过0.05MPa。当工作压力超过0.05MPa时,应选用耐压性油封。目前,国外耐压型油封的使用压力可达10MPa。 油封的形式和种类很多,可按工作条件与使用要求查阅有关设计手册选用。 油封安装时,为获得适当的初始径向力,应保证唇缘对旋转轴的过盈量要求,其值如下图所示: 二、旋转轴格来圈 旋转轴格来圈密封装置由一个高级Turcn材料的密封环格来圈和一个弹性施力的O形密封圈组合而成,如下图所示: 为适应高速和低速不同工况的需要,根据格来圈的截面大小不同,在油封面上加工了一个或两个环形沟槽。 该沟槽具有以下功能:由于提高了密封表面的比压,因此提高了密封效果;形成一个润滑油腔,从而降低了摩擦力。 为了保证介质压力能作用到O形密封圈上,在格来圈的侧面开有若干条径向沟槽,用以托住O形密封圈。格来圈的背面,设计成内凹弧形,使之增加接触面,防止格来圈随轴产生旋转。 旋转格来圈具有如下特点: 1)内圆密封或外圆密封均能适用; 2)具有润滑腔,摩擦力小,无粘滞现象,启动时不爬行; 3)抗磨性和尺寸稳定性好。 旋转格来圈密封装置应用于有旋转摆动运动的轴、杆、销、旋转接头等处的动密封。它可承受两侧压力或交变压力的作用。 工作压力:不大于30MPa(1m/s时),或不大于20MPa(2m/s时);工作温度:-54~+200℃(取决于O形密封圈的材质);工作介质:石油基液压油、难燃液、环保安全液压液(生物油)、水、空气等。 三、旋转Variseal密封圈 旋转Variseal密封圈是一种用于旋转轴处的单向作用密封圈。 它由一个用Turcon材料制作的U形密封圈和一个V形不锈钢弹簧所组成,如下图所示: 在密封圈的外部有一个凸缘,所以可以防止它在沟槽内旋转;它的密封唇短而厚,降低了摩擦,延长了使用寿命,在粘度很高的工作介质中也有良好的密封效果。 在低压和零压时,初始密封力由弹簧产生。当系统压力升高后,则主要密封力由系统压力形成。因此,从零压到高压均能保证良好密封。 由于密封圈和弹簧的材质对工作介质都有较好的相容性,所以除液压系统外,还可广泛应用于化学、医药和食品等工业部门。 若在弹簧处的空腔内充填弹性硅胶,一防止污染物进入密封圈,并可进行消毒,便成为一种“洁净型”的密封圈。这种结构还可用于泥渣、稀浆或胶质等场合,可防止砂砾进入密封圈空腔而妨碍弹簧工作。 旋转Variseal密封圈的应用实例,如下图所示: 密封圈的工作压力:不大于15MPa(动负载时)或不大于25MPa(静负载时);工作速度:不大于2m/s(旋转运动时)或不大于10m/s(往复运动时);工作温度:-100~+200℃;工作介质:各种液体、化学品和气体。 旋转Variseal密封圈的优点是: 1)旋转、往复动密封和静密封都能使用; 2)精确控制时无爬行现象; 3)具有良好的刮除效果; 4)具有良好的抗磨性能和尺寸稳定性; 5)能适应急剧的温度变化; 6)可以消毒,对食品和药液等不会污染。
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