液压与气动--组合式密封件

四、组合式密封件

   组合式密封件由两个或两个以上元件组成。一部分是润滑性能好、摩擦因数小的元件；另一部分是充当弹性体的元件，从而大大改善了综合密封性能。
       4.1 同轴密封圈
   同轴密封圈是结构与材料全部实施组合形式的往复运动用密封元件。它由加了填充材料的改性聚四氟乙烯滑环和作为弹性体的橡胶环（如O形圈、矩形圈、星形圈等）组合而成。按其用途可分为活塞用同轴密封圈（格来圈加O形密封圈）和活塞杆用同轴密封圈（斯特圈加O形密封圈），其结构形式如图5-18所示。

   格来圈和斯特圈都是以聚四氟乙烯树酯为基材，按不同使用条件、配以不同比例的充填材料（如铜粉、石墨、碳素纤维、石棉、二硫化钼、陶土等）制作而成。
   由于聚四氟乙烯树脂具有自润滑性能，因此同轴密封圈在各类往复运动密封圈中，是动摩擦阻力较小的一种，如图5-19所示。

      1. 特点
   同轴密封圈利用O形密封圈的良好弹性变形性能，通过其预压缩力将格来圈（或斯特圈）紧贴在密封耦合面上起密封作用。 O形密封圈不与密封耦合面直接接触，不存在密封圈翻转、扭曲及被挤入间隙等问题。
   因此，同轴密封圈具有如下特点：
1）格来圈和斯特圈具有极低的摩擦因数（0.02~0.04)，且动、静摩擦因数变化小。因此，运动平稳，无爬行；
2）自润滑性能好，与金属耦合面不易粘着；
3）密封性能良好；
4）根据使用条件，可改变聚四氟乙烯树脂充填材料配比和种类，以获得所需的物理性能。
      2. 应用
   同轴密封圈尺寸系列和公差及其安装沟槽形式、尺寸和公差都已有国家标准，分别是GB/T15242.1—2001《液压缸活塞和活塞杆动密封装置用同轴密封件尺寸系列和公差》和GB/T15242.3—2001《液压缸活塞和活塞杆动密封装置用同轴密封圈安装沟槽尺寸系列和公差》。
   同轴密封圈已被广泛应用于中、高压液压缸的往复运动密封装置。其适用范围为：工作压力不大于50MPa；运动速度不大于1m/s；工作温度-30℃~+120℃ 。
   使用同轴密封圈时，密封耦合面配合间隙的选择，与工作介质的压力高低有关。
   为防止格来圈和斯特圈被挤入密封耦合面的间隙中，应严格按标准规定的要求控制间隙值的大小。
   另外，密封性能的优劣也受耦合面加工精度和表面粗糙度的影响，应引起足够重视。
         4.2 新型格来圈
   本节将介绍一下两种新型格来圈：
  ◆T形Turcon格来圈；
  ◆HPR型Turcon格来圈
      4.2.1 T形Turcon格来圈
   T形Turcon格来圈是在保留传统的弹性体施力密封的优良特性基础上，改进其几何形状方面的弱点，从而可以满足液压缸在负载下精确定位的要求。它的制作材料为Turcon。这种新型密封圈的结构简单而紧凑，且可使活塞与液压缸壁之间保持较大的间隙。
     1. 特点
   T形格来圈的截面形状及其接触应力分布如图5-20所示。

   由于密封圈的侧面是斜的，导致密封圈有所“倾侧”。这样就可以把最大压力点移到高压侧密封圈边缘的位置（见图5-20）。相反，密封圈的低压侧，出现一个没有压缩或剪切负载的中间变形区，从而有效地减少了密封圈被挤入间隙的危险。
   T形Turcon格来圈具有如下优点：
1）静密封性能非常好；
2）允许有较大的配合间隙，故可降低加工费用，并能在有污物的介质中安全使用；
3）摩擦力小，无爬行；
4）可采用多种材料，对工作条件的适应性强；
5）可适用于最新环保安全的液压液（生物油）。
      2. 应用
   T形密封圈的安装沟漕形状简单，且沟漕尺寸符合ISO7425/1标准，可用于整体式活塞密封。工作压力不大于80MPa；工作速度不大于1.5m/s；工作温度-54~+200℃。应用实例如图5-21所示。

        4.2.2 HPR型Turcon格来圈
    HPR型Turcon格来圈密封装置以叠加的方式将丁腈橡胶弹性体、聚胺酯挡圈和Turcon格来圈组装在一起，使它在单一的沟槽中得到一种轻巧的密封结构，且具有极好的性能，如图5-22所示。

      1. 特点
   格来圈中丁腈橡胶弹性体2为一个形状匀称的释压环，它在径向对聚胺酯挡圈3和Turcon格来圈1施力。 HPR型Turcon格来圈密封装置作为主密封，具有释压能力，可防止密封元件间产生困压现象。当活塞杆伸出时，HPR型格来圈对下游的支承元件和副密封提供充分的润滑液膜，格来圈的均匀几何形状可在活塞杆缩回时产生回吸作用，从而也控制了润滑的状况。
   这种密封装置的优点是：
1）密封组件轻巧，安装方便；
2）抗挤出能力强，可适应较大的配合间隙，尺寸适应性好；
3）无粘着作用，长行程时工作可靠；
4）抗污染，和流体相容性好；
5）摩擦力小，耐磨性好，性能稳定；
6）具有释压能力。
     2. 应用
   HPR型Turcon格来圈适用于液压往复或螺旋运动的单向密封，采用整体式沟槽结构。工作压力不大于50MPa；工作速度不大于1.5m/s；工作温度-54~+135℃；工作介质：石油基液压油、水乙二醇。

        4.3 组合密封垫圈
   组合密封垫圈是由橡胶环和金属环整体粘合硫化而成的密封元件，如图5-23所示。

垫圈的金属外环起支承作用，橡胶内环承受压缩变形后起密封作用。内环厚度h与外环厚度s之差为橡胶的压缩量。
组合密封垫圈的优点是密封可靠，连接时的轴向压紧力小。承载的流体压力高，且无需加开密封安装沟漕，因此应用非常广泛。适用于工作压力不大于100MPa，工作温度范围为-30~+200℃的静密封。

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