密封件用途广泛,结构类型多,仍在不断发展。从各种特点上明确密封件的功能、特点、结构类型、工作状态和密封机制,便于深入了解和正确设计密封件。
1、动密封和静密封
密封偶合面之间的明显区别在于是否有相对运动。静密封的密封偶合面之间没有相对运动,而动密封的密封偶合面则有相对运动。这两种不同的密封工作状态对密封件的要求有很大的不同。动态密封不仅要承受介质的压力,还要承受相对运动造成的摩擦和磨损;既要保证一定的密封性,又要满足运动性能的要求。
静态密封可分为:平面密封(轴向密封)和圆柱形密封(径向密封),泄漏间隙分别为轴向间隙和径向间隙;平面密封,根据介质中的压力作用于密封圈的内径或外径,分为内压和外压(外流和内流),介质从内到外或从外到内泄漏。
根据密封偶合面之间的滑动或旋转运动,动态密封分为往复动密封和旋转动态密封。往复动密封很常见,如液压、气缸活塞与气缸之间的密封、活塞杆与气缸盖、滑阀阀心与阀体之间的密封,是一种简单、通用的动态密封类型。
根据密封件与密封面之间的接触关系,往复密封可分为孔密封(或外径密封)和轴密封(或内径密封)。孔密封件与孔相对运动,轴密封件与轴相对运动。
2、成形填料密封
根据密封件的形状和类型,密封分为成形填料密封和橡胶密封、带密封和填料密封。成形填料密封一般是指用橡胶、塑料等材料成型的环形密封圈,如O形密封圈、Y形密封圈等。其结构简单紧凑,品种规格多,工作参数范围广,使用方便,是液压系统中使用的一种密封形式。它不仅用于静态密封,也用于动态密封。橡胶密封是在结构复杂、不利于施工的缝隙中涂抹的液体密封胶。带密封是在管接头等处缠绕橡塑薄膜,堵塞接触面的不规则缝隙;填料密封是用固体软材料堵塞泄漏通道的密封方法,用于动态密封。这是一种古老的密封方法,现在不用于液压和气动,但在离心泵、压缩机、制冷机等设备的往复运动轴上仍有很好的应用。
3、接触密封和非接触密封
动态密封根据密封偶合面的接触类型分为接触式和非接触式密封。接触式密封在强制压力下附着在密封面上。密封面与密封面之间只有一层非常薄的油膜。这种密封方式密封性能好,但由于摩擦和磨损条件的限制,密封面的相对速度不宜过高。
液压和气动中的大多数往复密封都属于这种情况。接触密封分为压缩密封和压力赋能密封。压缩密封依靠挤压填料箱中的填料,沿径向膨胀,压在轴或孔上实现密封。压力赋能密封是一种具有自密能力的密封,成型填料密封圈中的O形圈和Y形圈属于这种密封。它们的工作原理是将密封圈放入槽中,并施加预压力。当密封件在一个方向受到密封介质的压力时,密封件进一步变形,接触压力增加,以适应密封介质压力的增加,保证密封。
压力赋能密封有两种:挤压型和唇型,代表形式。挤压型为O型密封圈,唇型为Y型密封圈,密封机理不同。
非接触式密封是一种间隙密封,因为密封偶合面之间没有接触和摩擦。这种密封摩擦小,磨损小,启动功率低,使用寿命长,但密封性能差。非接触式密封主要用于各种液压泵密封工作室和液压阀内的密封,防止内部泄漏。非接触式密封有迷宫密封、动力密封等多种类型。迷宫密封常用于液压元件,利用流体间隙中的节流效应限制泄漏。非接触式密封通过合理设计密封腔的压力和密封面的尺寸来获得流体力学的平衡,不涉及密封件。4、辅助密封
根据密封件在密封装置中的作用,可分为辅助密封和主密封。主密封起着主要的密封作用,辅助密封的作用是保护主密封不受损坏,延长密封的使用寿命,提高其密封性能。
1)防尘圈
防尘圈的作用是防止外界灰尘、流体飞溅、焊渣飞溅、雨雪、泥水等异物侵入机器,污染工作介质,损坏液压元件,清除活塞杆上的杂质,保护活塞杆密封件、导向环和支撑环免受这些杂质的磨损和侵蚀;同时,密封往复密封的少量泄漏油不会污染环境。
2)挡圈
挡圈的作用是防止材料较软的橡胶密封圈被挤入密封间隙而损坏。
3)导向支承环
导向支撑环在液压缸中起摩擦、导向作用,防止液压缸烧结,使运动平稳。
4)缓冲圈
缓冲圈又称减压圈。用于高压液压缸,位于密封装置的高压侧,可避免高压或压力峰等冲击压力直接作用于活塞或活塞杆密封装置,以保护密封圈。
5)防污保护圈
污染防护圈是缸体内的防尘圈,其作用是防止工作介质中的杂质接触密封圈或导向支撑环,以免被杂质划伤。许多新的密封方案通常将密封圈与各种辅助密封压在一起,形成组合密封或完善的密封装置。此外,密封可分为液压密封和气压密封,根据密封材料分为金属密封或橡胶密封,根据介质工作压力分为高压、低压密封或真空密封等。