旋转密封件

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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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