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    轉軸密封用新型結構橡膠密封環和密封皮碗

    時間:2019-10-311092 次瀏覽

    信息摘要:橡膠皮碗密封唇的唇邊對軸必要的壓縮應力決定于三個方面,即皮碗密封唇的接觸應力,帶簧的作用力及密封介質的壓力。

    目前與旋轉運動相關的橡膠密封環和密封皮碗,并非總能滿足用戶的要求,因此,許多外國公司都在這方面進行研究,以便進一步完善其性能。

    俄羅斯生產的圓形斷面橡膠環(前蘇聯國家標準IOCT9833-73),結構簡單,尺寸小,適于圓周速度<0.5m/s轉軸的密封。但是,它在密封介質的高壓、高溫作用下,密封環常被擠入密封間隙中而損壞。于是,在靠近橡膠密封環并與介質壓力相對的一側安裝抗磨損的聚合物防護墊或防護環。如圖1a所示,在轉軸的軸殼的梯形槽內安裝由圓斷面密封環和直角梯形斷面氟塑料防護環組成的密封件,當向殼腔中壓入工作介質時,密封環3(見圖16)在壓力作用下壓向防護環5,使之轉動,以其斷面上較長的那一邊封住軸與殼體之間的間隙d。殼腔內液體介質的壓力越高,防護環5對軸殼擠壓得越緊密。

    橡膠密封環斷面

    英國JH. Fener有限公司的密封環,是由抗摩性很高的橡膠彈性環制作的,對轉軸的密封可靠。這種密封主要是方形斷面的,環邊均有倒角。環邊都要加工一個半圓形斷面槽,形成很窄的密封線。密封環位于P形斷面腔中的金屬殼體內,用壓蓋封住,組裝后形成TT形斷面。由聚四氟乙烯加工的殼蓋具有防護墊的功能,預防密封環吸到轉軸與殼蓋的間隙中。殼腔內軸的尺寸大于軸的密封環斷面的尺寸,以保證密封環在密封介質壓力作用下沿轉軸的軸向產生某些位移。軸向位移量受到軸殼壓蓋的限制。

    德國Globus Gummiwerke GmbH公司的密封件為矩形斷面的橡膠環。將矩形斷面的橡膠環置于轉軸的環形槽內,膠環變形,其中一個接觸邊突出在軸的表面,頂在軸殼殼孔的表面上,組裝后的動連接件密封可靠。

    法國Electra-unicind公司采用由兩個同心環構成的密封件。外環為橡膠環,相對軸殼是靜止的,內環是硬塑料環,相對軸是運動的。在內環的外側安裝帶有幾條突緣線的橡膠環,突緣進入外環的橡膠環中,使內環和外環固定可靠。突緣線的寬度不得超過內環寬度的1/4,突緣占有的總面積是環表面積的5~50%。

    奧地利 Stoller Walter Ing公司研制了一種裝配方便的組合式密封結構。適用于高溫條件下的密封。如圖2所示,這種密封結構包括一個圓斷面抗摩橡膠環和一個聚四氟乙烯防護環,均安裝在殼孔內。在蓋孔內有一組可以隨意套在軸上的盤簧。盤簧8和9的兩端借助特種膠粘劑連結在一起,壓蓋與軸殼之間用螺釘連接固定。開始運轉時,被密封在殼腔5內的熱介質通過軸殼與軸之間的間隙抵達盤簧8和9,破壞粘接層,介質在盤簧8和9的邊緣流散,通過防護環擠壓密封環,密封環一旦變形,便會觸壓到軸上,使動連接達到可靠的密封。

    橡膠密封環

    軸轉密封組合件為整體式(圖3),更換方便。支撐環位于殼孔中,密封組合件為奇數密封套,例如五個,密封套4、5、6、7、8用聚合物材料加工而成,壓環9通過彈簧10擠壓彈簧蓋11,形成恒定的壓縮應力,保證轉軸獲得所要求的密封性,奇數密封套4,6,8由Spnnem硬度為20~70MPa的聚合物材料制成,如用高壓聚乙烯或加有抗摩填料的氟塑料。偶數密封套5,7是用Spnnem硬度為150~250MPa的聚酰胺加工而成。支撐環2和壓環9也是聚酰胺的用于防止密封套4,6,8從軸與軸殼之間的間隙中擠壓出來。在彈簧和密封介質的壓力作用下,奇數密封套4,6,8借助其聚合物材料具有的較高的塑性,填滿接觸面上所有微小的不平處,以確保動連接和固定連接具有足夠的密封性。

    橡膠密封環

    橡膠和類似橡膠材料加工的密封皮碗具有各種斷面。未徑增強的皮碗用在安裝時必須發生變形的轉軸密封;增強皮碗多用在工程上,屬于橡膠金屬模壓件。增強皮碗采用的骨架要用磷酸鹽或其它方法進行化學清洗,然后涂覆增粘劑,同橡膠皮碗一起硫化。在動連接中,軸與皮碗接觸的嚴密程度要靠皮碗密封唇材料的彈性以及皮碗的相應尺寸和結構來保證。為了使皮碗的工作唇邊在有無介質壓力作用下與轉軸保持恒定的接觸,通常要安裝帶簧或塑料彈簧,參數穩定,不會老化。

    皮碗密封唇應朝向密封介質。如果是防塵皮碗,其密封唇的唇線應朝向環境介質。安裝皮碗時必須借助心軸,防止皮碗穿過轉軸時被溝槽、鍵槽、螺紋線等碰傷。

    在規定使用期內具有良好的密封性能是對皮碗的基本要求。在使用期限內,密封性受到破壞與許多因數有關,如徑向應力、皮碗彈性元件的幾何形狀、滑動速率、介質溫度與壓力密封介質的性能及所采用的彈性體、轉軸表面處理情況、靜態和動態偏心率、皮碗缺陷等。

    這種皮碗與用其它彈性材料制成的各種類型的接觸式密封件相比,泄漏率更低。影響皮碗選擇的因素有轉軸的速率、密封介質與軸面和潤滑系統質量有關的條件、與密封件配套的鋼件表面徽觀不平整程度(必須在0.5~2μm)。表面不平,易形成“油囊”,有損于密封潤滑條件。

    德國Busak-Luyken GmbH und Co公司的皮碗密封件[1],結構簡單、價格便宜。由兩個復雜的環形墊組成。第一個墊片由粘彈性抗摩材料制成,第二個墊片由彈性材料制成。墊片借助于安裝在墊片外側的金屬環固定。由墊片和金屬環構成的這組密封件置于軸殼的殼孔內固定。帶有余量的密封軸插入墊片孔中,墊片的邊翻到密封腔一側,形成密封唇,貼壓在軸面上,這種密封件的使用壽命很長。

    瑞士Rebel公司生產一種工作性能可靠,使用壽命長的KEI型徑向密封皮碗[4],這種皮碗適用直徑4到70mm的轉軸密封,可防止軸承潤滑劑外流和雜質進入軸承。這是一種P型斷面金屬環增強的橡膠金屬模壓件。皮碗密封唇的唇邊對軸必要的壓縮應力決定于三個方面,即皮碗密封唇的接觸應力,帶簧的作用力及密封介質的壓力。皮碗外柱面的環形溝槽可使其方便地壓入殼孔,達到可靠密封。

    橡膠皮碗

    組合式密封件結構簡單,可保證軸與軸殼之間的動連接實現可靠密封,它由軸殼3中的橡膠皮碗2(圖4)、磁鐵7和鐵磁液6組成。皮碗2有護唇1。借助帶簧5壓向軸8的密封唇4。位于唇1和唇4之間腔內的磁鐵7的斷面尺寸和形狀與密封軸8同心。與該腔的斷面相適應。為將鐵磁液裝入腔內,對著軸8的磁鐵表面需加工成凹形。來自磁鐵7的磁通要經過磁軸8和磁鐵與軸之間的鐵磁液6接通。在鐵磁液工作時,吸引轉軸8沿周向均勻地配置在皮碗2的唇邊1和唇邊4之間的腔內,保持在磁鐵7的磁場內。由于磁鐵7上的凹形面,在鐵磁液6的離心力作用下,形成的磁場中心集中在磁鐵7和軸8的中央,并在此處形成密封層,對穿孔具有很高的穩定性和可靠性。由于它受到密封唇1的防護,外來雜質、自身含有的雜質、固體雜質等均不會直接作用于鐵磁液層和使之遭到破壞。在低溫下,動連接密封對橡膠唇1和4所要求的彈性會降低,鐵磁液具有保護這種彈性的作用,它在-50℃下性質是穩定的??梢?,組合式密封件提高了它在污染介質中和零下溫度條件下的可靠性。


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