橡胶密封件知识培训
聚四氟乙烯密封圈
V形密封填圈 V形角a1=800，小于金属座a=900 填圈外径D=2.5d, H=(D-d) V形密封填圈一般是3～10个串联使用。 阀芯的V形密封填圈的有关参数见P460表 16-3
聚四氟乙烯密封圈
弹性体有独特的密封性能，各种橡胶 和热塑性弹性体又有性能差
异。
1 密封性能
橡胶有低的弹性模量为4-20MPa,大的扯i断伸长率达100% 。
密封件的硬度在邵氏A60-90的范围。 泊松比有0.46-0.4995; 低的剪切弹性模量G=1-2 MPa, 使用温度在Tg-Tf之内.
2、密封材料
聚四氟乙烯密封圈
（1） 聚四氟乙烯盘根带 截面尺寸 ( 4mm×4mm) ～(25mm×25mm) 分散聚合的聚四氟乙烯与石墨助剂混合后，以糊膏挤出，经 拉伸、编织和整形而制成长带。耐温可达2880C，密封压力在
4MPa以上，它适用于较高速度的转轴。
容器内无内压时，密封垫只受到端盖紧固螺栓的预紧力F。 当内压P1作用于端盖时，使密封垫与端盖的接触压力降低F1，此
时密封垫受到的压力为F2，即密封垫所受到的总压力，即装配预
紧力F为
F=F1+F2=Лd2P1/4+Л(D2-d2)P2/4
D、d——密封圈的外径、内径mm
P1——容器内介质的压力MPa P2—密封垫在内压作用时的接触压力MPa
密封系数K=P2/P1≥(2-8) 平宽垫圈K=2-4; 宽槽内垫圈K=3-6; 笮槽内垫圈K=3-8
聚四氟乙烯密封圈
密封垫圈应有一定的厚度，以保证垫圈在厚度方向有一定的
变形量。纯聚四氟乙烯抗蚀性虽好，但易产生蠕变，然后的应力 松驰使密封性不稳定。改性的聚四氟乙烯垫圈弹性不足，变形量 不易掌握。因此采用氟橡胶或聚四氟乙烯复合垫圈。在橡胶石棉 垫圈表面包覆以0.3mm左右的聚四氟乙烯层此种密封圈的厚度， 视内径的大小有3～20mm，厚度方向的预压变形量可达20%～ 30%.
16.1.2 密封件的自紧机理 密封件的自紧机理。依赖弹性体材料的弹性 和预压缩。
实现自紧密封时，界面上的接触应力σp总是 比被密封介质的压力P要高出预压缩应力σ0。这 就要求密封圈橡胶材料的泊松比很接近0.5.
σp=P+σ0。
密封弹性体材料
橡胶的密封
高温高压下内燃机的活塞中，活塞环用球
墨铸铁或耐热合金钢制成。
采用增强的PTFE活塞环有自润滑作用。
O形橡胶密封圈
O形圈密封
橡胶O形圈是一种挤压型密封件，具有自紧密封功能；有
良好的密封性，且有较宽的使用范围。
O形圈用于静密封时，从真空到50 MPa的高压，几乎没有泄
4 O形圈的预拉伸率
ε=（Dg-Di）/Di×100﹪ Dg-沟槽底的直径
Di-O形圈自由状态下的内径。 1％＜ε＜10％
O形橡胶密封圈
5 O形圈的压缩率
当g＜d时，O形圈截面d有压缩率E=（d-g）/d
装配后的槽深g=（Dh-Dg）/2 槽深 Dh-盖的孔径 g-装配后的
聚四氟乙烯密封圈
显然，密封力F大于内压力F1的2-3倍，才能保证介质压力P1作用 时，密封连接压力P2足够。
密封系n=F/F1≥（2-3 ) 当P1=1 MPa时n=2 P1=5 MPa n=3
密封垫设置的结构：平宽垫圈、槽内垫圈。 截面宽度b=0.5((D-d)
橡胶的密封
影响密封功能的因素： ① 是被密封介质的压力、温度、密度、粘度 和化学性能。
② 密封件的弹性和硬度、耐油和耐水、耐热 和耐寒、耐化学性和耐磨性；
③ 密封运动界面的运动状态和几何形状、密 封件与界面间的间隙、界面上的润滑状态和摩擦 和磨损。
橡胶的密封
聚四氟乙烯密封圈
填料密封
填料密封主要用于动态密封。
1 阀芯填圈 阀芯填圈是用模具压制成的各种大小的塑性填圈。将石棉 或帆布涂上橡胶，叠合卷曲后加热模压成型。采用聚四氟乙烯 或改性的聚四氟乙烯模压填圈，有耐化学侵蚀、摩擦小的特点； 但弹性差压紧后径向分力不大；导热性差，热膨胀大容易抱轴。 因此其用于运动速度低的芯杆，并采用V形密封填圈。
橡胶的密封
③ 相对作小于360的来回周向运转的密封称震荡密封。 泄漏主要有渗漏和扩散两种：渗漏是共同边界的两个区域压力差 引起介质的压力流通过密封间隙冒滴，其渗漏率随压力梯度的增加而 增大，随流体的粘度增加而减小。
扩散是在浓度差的作用下，被密封介质通过密间隙或密封件材料的
空隙扩散。
（2）聚四氟乙烯石棉盘根带 截面尺寸 ( 3mm×3mm) ～(25mm×25mm)
耐温可达2500C，密封压力在12MPa以上，系石棉线浸渍
聚四氟乙烯分散液后，经干燥编织并整形而成。
聚四氟乙烯密封圈
16.1.3 活塞环
活塞的运动特点是往复运动。
如果机械零件的边界不存在相对运动，两个静止表面维持压力降 的密封称静密封。所采用的橡胶密封件为静密封件。
机械零件边界上有一个相对滑动，就需要动态密封。按相对运动 状态有三种：
①沿轴线的两个方向作相对运动，其表面维持压降的密封称往复 密封。
②相对作圆周运动的密封称旋转密封。
聚四氟乙烯密封圈
PTFE橡胶或改性PTFE可以车削或模压烧结成矩 形、V形、O形或楔形密封圈。此密封圈可长期在
200℃高温下和高压下工作，并有自润滑性。
聚四氟乙烯密封圈
16.2.1 端盖密封垫 垫密封广泛用于管道、压力容器及各种壳体接合面的静密封。 垫密封泄漏主要是界面泄漏和渗漏。
橡胶的密封
天然橡胶（NR）、氯丁橡胶（CR）、丁基橡胶（IIR）、丁腈 橡胶（NBR）、乙丙橡胶（EPR）、硅橡胶（MQ）、氟橡胶 （FPM）。
16.2
聚四氟乙烯密封圈
纯聚四氟乙烯有很低的磨擦系数，并有优良的抗蚀和抗老化 性能，抗压模量达500 MPa。但有不耐磨、易蠕变和热导电率低 的缺点，常需添加适量填料。使其抗蠕变性能、硬度、抗压强度 和模量均有明显提高。其性能见P458表16-2
漏；
动密封时能在24 MPa压力下，用于往复运动和转动。 在复杂的动态密封装置中，O形圈被用作副密封。
O形橡胶密封圈
选用新型的橡胶密封材料乙丙橡胶、氟橡胶和硅橡胶，使用温 度范围可在-60～200℃。
1 O形圈密封材料 （1） O形圈橡胶 见P464表16-6 （2） O形圈硬度
根据标准系列决定O形圈的直径，然后选取O形圈截面直径。 静密封时取较小的截面直径，动密封取较大的截面直径。并 参考P469表16-10，考虑转轴的线速度。
O形橡胶密封圈
第二步：由O形圈的截面直径，查得沟槽的宽度和深度等 尺寸与公差。
第三步：进行预拉伸率、预压缩率和压缩率的校核计算。 3 O形圈的密封间隙 Cmax等于孔直径与轴直径之差。见P465图16-8
2 编织盘根
这种填料环大都是以棉麻或石棉纤维绞结或编结而成的方形 长带，浸入润滑剂或聚四氟乙烯。有用聚四氟乙烯编织，浸入 石墨等润滑剂盘根。它们耐化学侵蚀、但热膨胀长，当线 速度 超过3.5m/s时，密封部位温度过高，会出现粘轴现象。
化工设备中对转动轴和移动轴，常用的各种方形截面的盘 根带有两类聚四氟乙烯制品：
O形圈材料的弹性是首要的密封性能。但压缩率和压缩永久
变形检测困难。硬度因易于检测和配方调节，成为主要性能。 硬度对O形圈的耐压和抗挤压，及抗磨是重要的。
O形橡胶密封圈
2 O形圈和沟槽的确定
O形圈及其沟槽的尺寸系列有国家标准、国际标准
第一步：由密封装置的工作直径，或者轴与孔的配合尺寸，
界面泄漏是界面的不均匀变形和结合面粗糙；也有密封垫圈 的塑性变形、老化和龟裂。
密封垫圈有金属和非金属、复合材料。
非金属垫片或垫圈有纸、橡胶、夹布橡胶、皮革、软聚氯乙 烯和橡胶石棉。但聚四氟乙烯是对于浓酸碱、溶剂等侵蚀性流体
的最好选择。
聚四氟乙烯密封圈
16.3.2 静态密封设计 盖板静态密封的两种设计：
O形圈在径向压缩下密封；
轴向压缩的O形圈，折卸时无摩擦力。 大多数静态密封，采用O形圈仅受径向压缩。
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橡胶的密封
密封和泄漏
泄漏通常被认为是流体向外流过密封，一般是检测密封装 置附近的流体浓度范围来判断泄漏程度。为防止介质流失和污
染环境，可通过密封件使机械零件界面之间间隙减小到适当的
程度。
橡胶的密封
