组合密封与密封材料

袁成(济宁技师学院，山东 济宁 272000)

组合密封与密封材料

袁成(济宁技师学院，山东 济宁 272000)

密封的作用一是防止工作介质的泄漏，包括内泄漏与外泄漏；二是防止空气、灰尘和水等外界异物进入密封机构内部。密封结构、密封元件与密封装置的性能是影响机械设备能否正常工作因素之一，工作中个别密封件失效带来的后果和损失往往是巨大的。

组合密封件;塑性密封圈;橡胶O形圈密封件;聚四氟乙烯;聚氨酯

1 组合密封件概述

组合密封件一种全新密封系统。它形式新颖、成效卓越。橡塑组合密封件由塑性密封圈与橡胶O形圈密封件二种材料构成，结构如附图所示。组合密封件结构中的摩擦件用塑料材料制作，塑料的耐磨性能好；弹性件用橡胶材料制作，橡胶的弹性好，橡塑组合密封件与于普通橡胶密封圈密封相比较具有很大的优势：首先是，橡胶材料不直接参与摩擦，避免了橡胶密封件不耐磨的缺点；其次，橡胶O形圈密封件能够释放满足密封需求的密封压力；再次，橡胶O形圈密封件能够合理补偿塑性密封圈的磨损。

橡塑组合密封件已经在液压传动系统、建筑机械领域、机械领域等应用。一直以来，用于塑性密封圈的填充材料多为聚四氟乙烯，也称PTFE。在本文中，将介绍一种用于组合密封件的新材料——聚氨酯，聚氨酯的综合性能优异，能够取代聚四氟乙烯材料（PTFE），并能提升组合密封件的密封性能。

3 组合密封件的主要结构形式

根据作用不同，组合密封件的形式也不同，基本结构形式有轴用、孔用、导向、防尘等。

3.1 轴用组合密封

轴用组合密封结构中，采用唇形的塑性密封圈，这种形状的密封圈可以保障足够大的附加预紧力，见附图a。工作时，O形圈密封件产生密封压力，同时补偿塑性密封圈的磨损。此组合密封形式在高压液压缸与活塞杆的密封上广为应用，安装在液压缸端盖内侧防尘密封里面，与工作介质（液压油）直接接触，避免外泄漏的发生，要求静态时具有良好的保压性能，动态中具有较高的承压能力，同时要具有密封性好，摩擦因数小，抗挤出能力强等优良特性。

3.2 孔用和导向组合密封

结构如附图b。由方形塑性密封圈和O形橡胶密封圈组成。其中，O形橡胶密封圈既提供弹力以形成密封，又提供对方形塑性密封圈的磨损补偿。一般情况下，方形塑性密封圈与导向环配合使用，目的是防止活塞碰撞缸壁。导向环的作用是引导活塞做直线运动，防止活塞走偏引起内泄漏，材料为耐磨性好的塑性材料。这种组合密封形式适用于液（气）压缸柱塞、活塞、活塞杆。

3.3 防尘用组合密封

结构如附图c。密封介质为密封系统外的尘埃、砂灰、水及冰霜等。防尘用组合密封的防尘圈设计成马鞍形防尘圈（DAM），制作材料为高弹性的丁腈胶或者是塑性复合材料，其作用是防止这些污物进入密封机构内部，并为工作介质（油液）回流进润滑系统提供保障。防尘的同时兼有辅助密封的功能。这种组合密封用于低速、控制精度要求较高的系统中。

4 组合密封材料

4.1 聚四氟乙烯密封材料

聚四氟乙烯密封件的优点是阻力低、耐压、无爬行现象等。缺点如下：①用于杆件密封时，易发生较高泄漏量，需增设一对弹性密封来解决泄漏量高的问题。②相比之下，PTFE材料抗磨性差。③易出现划擦痕，影响密封性能。④弹性小、残余变形大、易产生划痕，增加装配难度。

4.2 聚氨酯新型密封材料

4.2.1 聚氨酯材料简介 聚氨酯是聚氨基甲酸酯的简称，是新兴的有机高分子材料，称为“第五大塑料”，在轻工、化工、电子、纺织、医疗、建筑、建材、汽车、国防、航天、航空等众多领域均有应用。

4.2.2 聚氨酯材料的特点

聚氨酯材料的优质特点包括：性能有宽泛的的可调性；抗磨性高；强度大；粘接性好；弹性好，复原性好，；低温柔性好；耐候性好，寿命长；抗油性好；抗老化性好；

4.2.3 聚氨酯与聚四氟乙烯性能对比

聚氨酯材料与PTFE材料相比，优越性如下：聚氨酯和PTFE硬度相仿，但聚氨酯应变模量比PTFE低10%，安装时不需要过高的安装力，易于安装；聚氨酯的弹性高出PTFE25%～30%，塑性形变和残余形变很小，密封性能好；聚氨酯的密封阻力与PTFE大致相当，但聚氨酯的密封阻力始终保持基本恒定，而PTFE密封阻力并不恒定，在使用中随时间增长而逐渐减小。由此，工作中PTFE易产生连续磨损现象，最终发生泄漏；与，在抗拉强度方面，聚氨酯比PTFE较高，抗挤压性能好，因而降低磨损。

5 结语

从上述对比分析可知：以聚氨酯替代聚四氟乙烯用于组合密封件，在保持聚四氟乙烯全部优点的基础上，密封效果得以进一步提升，获得下列良好的综合性能：

①具有优良的密封性能；

②结构简单，安装方便；

③阻力恒定，不粘附，无爬行；

④抗磨损，工作寿命长；

⑤抗高压、抗挤压。

可见，组合密封结构中，新型密封材料聚氨酯已经完全可以取代聚四氟乙烯。

[1]蔡仁良 顾伯勤 宋鹏云.过程装备密封技术.化学工业出版社(第二版).2006.5.1

[2]李新华.密封元件选用手册.机械工业出版社.2011年1