密封環是一種帶有缺口的環狀密封件,靠被壓攏后所具有的彈性而抵緊在靜止件的內孔壁上起密封作用。
密封環是一種帶有缺口的環狀密封件,把它放置在套筒扳手的環槽內,套筒與軸一起轉動,密封環靠缺口被壓攏后所具有的彈性而抵緊在靜止件的內孔壁上,即可起到密封的作用。各個接觸表面均需經硬化處理并磨光。密封環用含鉻的耐磨生鐵制造,可用于滑動速度小于100m/s之處;若滑動速度為60~80m/s范圍內,也可以用錫青銅制造密封環。
種類
根據制造方法和材料的不同,密封環有整體式密封環(用同一種材料制造)、組合式密封環,表面堆焊鎢鋼和噴涂陶瓷等多種結構。
整體式
這種密封環因用同一種材料制成,材料的性能在密封環的各個部位均勻一致,沒有組合式密封環泄漏和分離的缺陷,也沒有電化學腐蝕的可能。制造軟環大都用石墨,制造硬環時可用各種合金鋼,如軸承鋼(GCr9)、高速鋼(W18Cr4V)及其他合金鋼(如1140Cr、3Cr13等),也有的用合金鑄鐵。(如硅、鉻和生鐵)。采用這些材料時,都要輔之以適當的熱處理工藝,以提高其硬度和耐磨性。這類材料價格較低,如果使用恰當,也有較長的壽命。為了進一步提高硬度和延長使用壽命,可采用鎢鋼制造。常用的硬質合金為鈷基碳化鎢,性能較好,但價格高。鋼結硬質合金的價格較低。為了提高在腐蝕介質中的耐蝕性,有鎳基碳化鎢,而哈氏合金有更高的耐蝕性,但價格昂貴。此外,還有用碳化硅及其他陶瓷材料制造的密封環。
組合式
碳化鎢等材料有優良的性能,但是價格高,加工困難,限制了它的使用。為解決這個矛盾,出現了組合式密封環。密封端面采用硬質合金,密封環的基體(稱為環座)則用普通材料制成。為解決硬質合金環和環座之間的聯接和密封,產生了熱裝式、帶密封圈式、焊接和焊四種組合式密封環。
⒈帶O形圈的密封環
這種組合式密封環在鎢鋼環與環座之間用H7/g8的滑動配合。在兩者配合圓柱面間置一聚四乙烯或合成橡膠制戚的。形密封圈,防止其間的密封流體泄漏,且將硬質合金環與環座組合在一起.在硬質合金環與環蠱街平面結合處設一銷釘,以傳遞扭矩。此種組合結構,無組合應力產生,也無由此引起的組合密封環的密封端面的變形,但是組合密封環零件的數量增加了,還需要在硬質合拿環上鉆孔或槽,給制造增加了難度,同時由于增設了。形圈,密封環的使用溫度受到了限制。
⒉功熱裝式密封環
為提高帶。形圈密封環的使用溫度,出現了熱裝式密封環。它是靠鎢鋼環和環座之間的過盈配合來傳遞扭矩并實現密封,是應用最多的一種密封環(圖23)。這種密封環組合時將環座加熱,環座孔受熱脹大,放入硬質合金環,冷卻之后兩者在過盈下完成組合,再在常溫下研磨和拋光密封端面到要求的精度。這種環的缺點是,隨著時間的推移,環境和使用溫度的變化,密封端面的平面度將發生變化而不符合要求。究其原因,一是熱裝結構本身存在過盈,且接觸應力不均勻,使之產生帆械變形;二是由予使用溫度較高(或過低),材料物理性能(主要是線膨脹系數)的差異使鎢鋼環和環座的配合部位不能同步脹縮,過盈量發生變化,接觸應力也隨著發生變化,這種變化對密封環的使用產生影響。密封端面變形破壞了平面度,更有甚者喪失過盈,使聯接失效,硬質合金環脫落。
熱裝式密封環有三種結構,圖1a是工廠早期生產的,結構較為簡單。但是由于硬質合金環和輔助密封圈接觸,一旦硬質合金環松脫,運轉時輔助密封圈被嚴重磨損,會出現大量泄漏。而圖23b是在圖23a的基礎上改進的,輔助密封圈不和鎢鋼環接觸,不存在上述缺陷,只是硬質合金環和環座之間有輕微泄漏。為了減少硬質合金環密封端面不均勻變形,環座的熱裝部位內外設置環形槽(圖23c),使硬質合金環外圓柱面的接觸應力趨予均勻,以減少碳化鎢環的變形,使用效果較好。
⒊焊接的組合式密封環
為克服熱裝式密封環松脫的缺陷,出現了焊接的密封環(圖2)。所用的硬質合金是以Cr3C2為硬質相、Ni為粘結相的燒結合金材料。耐腐蝕優于YG6等硬質合金,高溫下具有優異的抗氧化性能,在1000℃空氣中加熱2小時無任何變化。但是導熱性能較差,僅為YG6的1/3,線膨脹系數大,比YG6大1倍多,為10.2*10/℃(10~500℃時)。這兩點決定了耐熱沖擊性能不如YG6好。正因為線膨脹系數較大,和馬氏體不銹鋼接近(10~500℃時為11*10/℃),為和環座焊接提供了有利條件。焊接時需在環和座之間鋪放一層鎳基粉末,置于真空電阻爐中,經1100℃高溫熔焊,然后進行圓火處理,以消際焊接應力。出于是焊接的密封環,鎢鋼環厚度可以比YG6薄,毛坯的厚度也只有3~3.6mm。又因密度小,是YG6的一半(7~7.5g/cm),因此,可節約貴重金屬,價格較低。這種合金的牌號為CNIS,其中Cr中國強制性產品認證285%、Ni15%,由北京硬質合金廠研制成功。
⒋釬焊的組合式密封環
為持碳化鎢的優良性能,韻缺陷,出現了釬焊的密封環。座上開坡口,用一種低熔點焊料,在環和座之間施焊,焊料熔化后將環和座聯接在一起,并實現兩者之間的密封。這種密封環的突出優點是鎢鋼克服熱裝密封環變形和松脫圖3為這種環的結構。在環環不變形。一方面環和座之間圖3釬焊的密封環韻配合面上無擠壓應力;另一方面采用激光焊接,熱量高度集中在焊料處,加熱時間短,環和座幾乎不被加熱,更不可能在髂化的情況下完成焊接。焊料塑性很好,僅存的焊接應力已被焊料吸收。
要求
密封環是動環和靜環的總稱(下同),是構成機械密封最主要的元件。密封環在很大程度上決定了水泵機械密封的使用性能和壽命,因此,對它提出了一些要求。
⑴有足夠的強度和剛度。在工作條件下(如壓力、溫度和滑動速度等)不損壞,變形應盡量的小,工作條件波動時仍能保持密封性。
⑵密封端面應有足夠的強度和耐腐蝕性,以保證工作條件下有滿意的使用壽命。
⑶密封環應用良好的耐熱沖擊能力。為此,要求材料有較高的導熱系數和較小的線膨脹系數,承受熱沖擊時不至于開裂。
⑷密封環匹配應有較小的摩擦系數和良好的自潤滑性,密封環材料與蜜蜂屬流體還要有很好的浸潤性。工作中如發生短時間的干摩擦,不損傷密封端面。
⑸密封環應力求簡單、對稱并優先考慮用整體型結構。也可采用組合式(如鑲裝式)密封環,盡量避免用密封端面噴涂式結構。
⑹密封環要容易加工制造,安裝和維修要方便,價格要低廉。
參考資料 >