浅谈工程机械用密封垫及其选用

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浅谈工程机械用密封垫及其选用
密封元件有十多种,数密封垫的结构较简单,应用也较普遍.本文继简要介绍常 用密封垫之后较详细地说明各种石棉橡胶垫的结构,材料和使用性能,并简明地阐述 合理选用密封垫的原则及相关的影响因素,可供正确选用密封垫参考.
关键词
密封垫 石棉橡胶
1 密封垫的功用及材料
1.1 功用
密封垫广泛用于工程机械及柴油机的管道,壳体的结合面的 静密封中,以其弹性变形填补零件结合面的不平度,切断泄漏通 道,增加泄 阻力,或承受内外侧压力差等方式防止流动介质 (气体,冷却水,润滑油,齿轮油,液压油,制动液等)泄漏.如柴油 机的汽缸盖,正时齿轮室盖,油底壳,喷油泵侧盖,进排气管,工 程机械底盘中的变速箱盖,方向机侧盖,桥壳后盖,终传动壳体等.
1.2 材料
按材料密封垫有非金属密封垫,非金属与金属组合密封垫, 金属密封垫三大类,其常用材料有橡胶,皮革,石棉,纸,软木, 聚四氟乙烯,钢,铁,铝,铜和不锈钢等.用棉,麻,石棉,纸, 皮革等纤维素材质制成的密封垫,其组织疏松,致密性差,纤 维间有细微缝隙,很容易被流动介质浸透,在压力作用下流动介 质从高压侧通过这些细微缝隙渗透到低压侧,即形成渗透泄漏 (约占总泄漏量的10%~20%)
1.3 密封垫泄漏形式及原因
密封垫的泄漏有三种形式:界面泄漏,渗透泄漏和破坏性泄 漏,其中以前两种为主要形式.产生界面泄漏的原因是:结合面 粗糙和变形;密封垫没有压紧;结合面紧固螺栓伸长变形或松动; 密封垫发生塑性变形等.界面泄漏量约占总泄漏量的80%~90%; 材料老化,龟裂,变质等会促使密封垫破坏性泄漏,但安装,使 用不当是主要原因;如上所述,流动介质浸透到细微缝隙中,造 成纤维素材料制成的密封垫的渗透泄漏.
1.4 常用密封垫种类及适用范围
现将常用密封垫的种类,结构,材料及适用范围列于表1中.
表1 常用密封垫片种类及其适用范围
形式
种 类
材 料
适 用 范 围
压力/MPa
温度/ ℃
介 质
非金属密封垫
纸垫片
软钢纸板
<0.4
<120
燃料油,润滑油,水等
橡胶垫片
天然橡胶
1.33×10-10~0.6
-60~100
水,海水,空气,惰性气体,盐类水溶液,稀盐酸,稀硫酸等
普通橡胶板

-40~60
空气,水,制动液等
夹布橡胶垫片
夹布橡胶
≈0.6
-30~60
海水, 淡水,空气,润滑油和燃料油等
皮垫片
牛皮或浸油,蜡,合成橡胶,合成树脂
-60~100
水,油,空气等
软聚氯乙烯垫片
软聚氯乙烯板
≤1.6
<60
酸碱稀溶液及氨,具有氧化性的蒸气及气体
聚四氟乙烯垫片
聚四氟乙烯板
≤3.0
-180~250
浓酸,碱,溶剂,油类
橡胶石棉垫片
高压橡胶石棉板
中压橡胶石棉板
低压橡胶石棉板
≤6.0
≤4.0
≤1.5
≤450
≤350
≤200
空气,压缩空气,蒸气,氨,水,海水,冷凝水,液态氨, ≤98%硫酸,≤35%盐酸,盐类,硝氨液,硫氨液,甲胺液,烧碱,氟利昂,氢氰 酸,卡普隆生产介质,聚苯乙烯生产介质
耐油橡胶石棉板
≤4.0
≤400
油品(汽,柴,煤,重油等),油气,溶剂(包括丙烷,丙酮, 苯,酚,醛,异丙醇),浓度小于30%的尿素,氢气,硫化催化剂,润滑油,碱类
聚四氟乙烯包垫片
聚四氟乙烯薄膜包橡胶石棉板或橡胶板
≤3.0
-180~250
浓酸,碱,溶剂,油类
组合密封垫
夹金属丝(网)石棉垫
铜(钢或不锈钢)丝和石棉交织而成

内燃机用
缠绕垫片
金属带:紫铜,铝,08(15)钢,2Cr13,0Cr13,1Cr13,1Cr 18Ni9Ti非金属带:石棉,聚四氟乙烯,陶瓷纤维等
≤6.4
≈600
蒸气,氢气,压缩空气,天然气,油品,溶剂,重油,丙烯,烧碱,酸,碱,液化气, 水
金属包平垫片
金属:紫铜,软钢,铝,不锈钢,合金钢
非金属:石棉板,棉胶石棉板,聚四氟乙烯板,陶瓷纤维
≤6.4
≈600
蒸气,氢气,压缩空气,天然气,油品,溶剂,重油,丙烯,烧碱,酸,碱,液化气, 水
波形金属垫片
金属密封垫
金属平垫片
紫铜,铝,铅,软钢,不锈钢,合金钢
1.33×10-10~20
≈600
蒸气,氢气,压缩空气,天然气,油品,溶剂,重油,丙烯, 烧碱,酸,碱,液化气,水
金属齿形垫片
08(10)钢,铝,合金钢,1Cr13(0Cr13)
≥4.0
≈600
蒸气,氢气,压缩空气,天然气,油品,溶剂,重油,丙烯, 烧碱,酸,碱,液化气,水
金属八角垫
10钢,1Cr13,合金钢,不锈钢等
≥6.4
≈600
蒸气,氢气,压缩空气,天然气,油品,溶剂,重油,丙烯,烧碱,酸,碱,液化气,水
金属透镜垫
金属椭圆垫
2 石棉橡胶密封垫
石棉橡胶密封垫包括普通石棉橡胶密封垫,耐油石棉橡胶密 封垫,增强石棉橡胶密封垫,石棉钢片密封垫,混合石棉橡胶密 封垫和复合石棉橡胶密封垫等.
2.1 普通石棉橡胶密封垫
普通石棉橡胶密封垫是用石棉,橡胶,结合剂等经辊压而成 的各种零件结合面间所用的密封垫,如发动机汽缸垫,管道法兰 盘密封垫等.普通石棉橡胶密封垫因配料,工艺,性能及用途不 同分为高压石棉橡胶密封垫(如XB450),中压石棉橡胶密封垫 (如XB350)和低压石棉橡胶密封垫(如XB200)三种.其中高压石 棉橡胶密封垫可以用来密封高温(450℃),高压(6MPa)的流动介 质,中压石棉橡胶密封垫可用于温度350℃,压力4MPa的流动介质的密封;而低压石棉橡胶密封垫只用于一般低压冷却水或蒸气 的密封.
普通石棉橡胶密封垫单张成型厚度一般为≤3mm.
2.2 耐油石棉橡胶密封垫
耐油石棉橡胶密封垫是以石棉,耐油橡胶和结合剂为主要材 料经辊压而成的密封垫,有Ny300型和Ny 400型两种.Ny300型耐油石棉橡胶密封垫适用于中 小功率发动机燃油系,润滑系及冷却系的密封,而Ny 400型耐油石棉橡胶密封垫可用于温度400℃,压力4MPa的油料,溶剂,碱 类介质的密封.
耐油石棉橡胶密封垫单张成型厚度有1,2,3mm三种.
2.3 增强石棉橡胶密封垫
增强石棉橡胶密封垫是由石棉橡胶板和一层或多层镀锌钢丝 网(或不锈钢丝网)组成,分为耐油增强和高压增强两种.钢丝网夹在石棉橡胶中,以增加拉伸强度,使之承受高压和高温.
增强石棉橡胶密封垫单张成型厚度一般不超过3mm.
2.4 石棉钢片密封垫
石棉钢片密封垫是两面为耐油石棉橡胶板,中间夹入冲眼不 锈钢片作骨架,经压制,硫化,表面均匀涂敷润滑剂的密封垫.耐 油石棉橡胶板为未经硫化的一面光滑,另一面拉毛,厚度约0. 5mm.不锈钢片厚度为0.2mm,孔眼直径0.1~1mm,孔眼排列为 每100mm36~40孔.目前,石棉钢片密封垫多使用在体积小,质 量轻,功率大的高速二冲程发动机上.
2.5 混合石棉橡胶密封垫
混合石棉橡胶密封垫是由耐油石棉橡胶板,普通石棉橡胶 板,增强石棉橡胶反以及钢架石棉板等复合加工而成的密封垫, 可用于各种状态的零件结合面如光滑面,凹凸面及榫槽面等密封,性能优越,但结构复杂,制 造成本高.
2.6 复合密封垫
复合密封垫是充分发挥聚四氟乙烯和非金属材料的优点, 利用普通石棉橡胶板和增强石棉橡胶板等制成的密封垫,具有耐 高温,耐高压(11~45MPa),弹性好,强度高,垫片系数(开始发生 泄漏时密封垫的有效压紧力与内压之比)小等优点,其结构如图 所示.
复合垫片
1-聚四氟乙烯;2-石棉橡胶板
3 密封垫的选用
3.1 选用原则
密封垫的选用原则是,对于要求不高的场合可凭经验选用, 不合适时再更换.但对那些要求严格的场合,如压力爆发,可燃 气体温度高,有腐蚀性的流动介质,流速高且有一定压力和温度 的管道等,则应根据工作压力,工作温度,流动介质腐蚀性以及 零件结合面的状态和形状来选用.
一般来说,常温低压条件下选用非金属软密封垫,中压高温 时选用金属与非金属组合的密封垫或金属密封垫;在温度和压力较 大波动条件下,应选用弹性好的或自紧式密封层;在低温,腐蚀性 介质或真空条件下,应选用具有特殊性能的密封垫.
3.2 选用密封垫的影响因素
由上述可知,零件技术状况及工作条件,密封垫材料及密封 性能等对合理选用密封垫有一定影响,现举例一二予以说明.
1)零件结合面状态.零件结合面状态不同,要求使用的密封 垫也不同.例如:光滑的零件结合面,一般应选用低压,软质和较 薄的密封垫;高压工作条件下,零件强度足够时应选用厚而软的密 封垫,不宜采用金属密封垫.因为这时要求的压紧力过大,导致 螺栓较大的变形,零件压紧力减小,反而使密封垫有效性下降.只 有在零件结合面狭窄而光滑的情况下可使用金属密封垫,因为此 时在相同螺栓拧紧力的情况下密封垫有较大的压紧力,可以保持 足够的密封度.
2)零件结合面粗糙度.这对密封效果影响很大,特别是当采 用非软质密封垫时.这是因为零件结合面粗糙度大是造成泄漏的 主要原因之一.软质密封垫对零件结合面粗糙度要求较低,这是因为它容易变形,能堵住两零件 结合面微凸体相互接触而形成的泄漏通道,从而保证了良好的密 封效果.
3)零件结合面与密封层的硬度差.使用密封垫的目的是使密 封垫产生弹性或塑性变形,以填补零件结合面的微小凹凸不平, 阻止流动介质的泄漏发生.因此应使密封垫硬度低于零件硬度, 二者相差越大,实现密封就越容易.例如,当使用金属密封垫时, 为了保证良好的密封效果,应尽可能选用较软的材料,使金属密 封垫硬度比零件硬度40HRS以上为宜.
4)黑色金属零件结合面应选用铜质金属密封垫,而不能采用 铝质金属密封垫,以免黑色金属零件遭受电腐蚀损坏.
为便于各种条件下合理选择密封垫,以获得对流动介质良好 密封效果,现将密封垫选用标准列于表2中.
表2 密封垫选用标准
介 质
公称压力P/MPa
介质温度t/C
密封面形式
选用垫片名称
垫片材料
油气,油品,液化气,
氢气,硫化催化剂,
溶剂(丙烷,丙 酮,
苯,酚,醛,异丙醇),
小于25%的尿素
≤1.6
≤200
光滑式
耐油橡胶石棉垫片
耐油橡胶石棉板
≤1.6
201~300
光滑式
缠绕式垫片
08(15)钢带,石棉带
2.5
≤200
光滑式
耐油橡胶石棉垫片
耐油橡胶石棉板
4.0
≤200
光滑式
(凹凸式)
1.缠绕式垫片
2.波形铁包石棉垫片
08(15)钢带,石棉带,马口铁,石棉板
2.54
201~450
2.54
451~600
缠绕式合金垫片
0Cr13(1Cr13)或2Cr13合金钢带,石棉带
6.4~16.0
≤450
梯形槽式
(椭圆槽式)
1.椭圆形截面钢垫圈
2.八角形截面合金钢垫圈
08(10)钢
451~600
1Cr18Ni9(1Cr18Ni9Ti)合金钢
蒸气
10.2
≤250
光滑式
(凹凸式)
1.缠绕式垫片
2.波形铁包石棉垫片
08(15)钢带,石棉带,马口铁,石棉板
2.54
251~450
10.0
450
梯形槽式
(椭圆槽式)
1.椭圆截面钢垫圈
2.八角形截面钢垫圈
08(10)钢
水
6.4~16.0
≤100
盐水
≤1.6
≤6.0
光滑式
橡胶垫片
橡胶板
≤150
橡胶石棉垫片
中压橡胶石棉板
气态氨,流态氨
2.5
≤150
凹凸式
空气,压缩空气,惰性气体
≤1.6
≤200
光滑式
≤98%硫酸,
≤35%盐酸
≤1.6
≤90
光滑式
液碱
≤1.6
≤90
光滑式
1.橡胶石棉垫片
2.橡胶垫片
中压橡胶石棉板,橡胶板
橡胶垫片: NBR、SBR、CR、EPDM... 橡胶垫片具有耐油、耐酸碱、耐寒热、耐老化等性能，可直接切割成各种形状的密封垫片，广泛应用于医药、电子、化工、抗静电、阻燃、食品等行业。
　　硅橡胶垫片（WMQ）：硅橡胶具有突出的耐高低温性能，在-70℃—+260℃的温度范围内保持良好的使用弹性，并有耐臭氧、耐天候老化等优点，宜作热机械中的密封衬垫。因无任何毒性可制作绝热、绝缘制品及医用橡胶制品。同时具有防水、阻燃、耐高温、导电、耐磨、耐油等多种优良性能，广泛用于机械、电子、水暖等多种行业。
　
　　丁腈橡胶垫片（NBR）：是由丁二烯和丙烯腈经乳液共聚而成的聚合物。丁腈橡胶垫片以其优异的耐油性(但不耐酮、酯和氯代烃等介质)而著称，同时还具有良好的耐磨性、耐老化性及气密性，因而在橡胶工业中应用广泛。
　　氟橡胶垫片（FPM）：具有耐高温性，可在-30℃－+250℃环境中使用，耐强氧化剂、耐油、耐酸碱。通常用于高温，高真空及高压环境中，也适宜于油类环境。由于具有各种优异的性能，氟橡胶广泛地用于石油、化工、航空、航天等部门。
　　其他橡胶垫片：氯丁橡胶垫片（CR）、天然橡胶垫片（NR）、三元乙丙橡胶垫片（EPDM）、丙烯酸酯橡胶垫片及其它特种橡胶。具有耐油、酸、碱，耐磨，耐高、低温等特性。适用范围: 机械、电器、仪表、液压系统、管道系统。可根据用户要求设计、制造异形密封垫圈。
详细内容见http://baike.machine365.com/doc.php?action=view&docid=4357

[ 本帖最后由 jxcjxc 于 2008-6-1 19:54 编辑 ]

wangzhen08

非常不错啊,很有用啊

hbycwya

非常好的资料，我看了！