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转轴密封用新型结构橡胶密封环和密封皮碗

时间:2019-10-31452 次浏览

信息摘要:橡胶皮碗密封唇的唇边对轴必要的压缩应力决定于三个方面,即皮碗密封唇的接触应力,带簧的作用力及密封介质的压力。

目前与旋转运动相关的橡胶密封环和密封皮碗,并非总能满足用户的要求,因此,许多外国企业都在这方面进行研究,以便进一步完善其性能。

俄罗斯生产的圆形断面橡胶环(前苏联国家标准IOCT9833-73),结构简单,尺寸小,适于圆周速度<0.5m/s转轴的密封。但是,它在密封介质的高压、高温作用下,密封环常被挤入密封间隙中而损坏。于是,在靠近橡胶密封环并与介质压力相对的一侧安装抗磨损的聚合物防护垫或防护环。如图1a所示,在转轴的轴壳的梯形槽内安装由圆断面密封环和直角梯形断面氟塑料防护环组成的密封件,当向壳腔中压入工作介质时,密封环3(见图16)在压力作用下压向防护环5,使之转动,以其断面上较长的那一边封住轴与壳体之间的间隙d。壳腔内液体介质的压力越高,防护环5对轴壳挤压得越紧密。

橡胶密封环断面

英国JH. Fener有限企业的密封环,是由抗摩性很高的橡胶弹性环制作的,对转轴的密封可靠。这种密封主要是方形断面的,环边均有倒角。环边都要加工一个半圆形断面槽,形成很窄的密封线。密封环位于P形断面腔中的金属壳体内,用压盖封住,组装后形成TT形断面。由聚四氟乙烯加工的壳盖具有防护垫的功能,预防密封环吸到转轴与壳盖的间隙中。壳腔内轴的尺寸大于轴的密封环断面的尺寸,以保证密封环在密封介质压力作用下沿转轴的轴向产生某些位移。轴向位移量受到轴壳压盖的限制。

德国Globus Gummiwerke GmbH企业的密封件为矩形断面的橡胶环。将矩形断面的橡胶环置于转轴的环形槽内,胶环变形,其中一个接触边突出在轴的表面,顶在轴壳壳孔的表面上,组装后的动连接件密封可靠。

法国Electra-unicind企业采用由两个同心环构成的密封件。外环为橡胶环,相对轴壳是静止的,内环是硬塑料环,相对轴是运动的。在内环的外侧安装带有几条突缘线的橡胶环,突缘进入外环的橡胶环中,使内环和外环固定可靠。突缘线的宽度不得超过内环宽度的1/4,突缘占有的总面积是环表面积的5~50%。

奥地利 Stoller Walter Ing企业研制了一种装配方便的组合式密封结构。适用于高温条件下的密封。如图2所示,这种密封结构包括一个圆断面抗摩橡胶环和一个聚四氟乙烯防护环,均安装在壳孔内。在盖孔内有一组可以随意套在轴上的盘簧。盘簧8和9的两端借助特种胶粘剂连结在一起,压盖与轴壳之间用螺钉连接固定。开始运转时,被密封在壳腔5内的热介质通过轴壳与轴之间的间隙抵达盘簧8和9,破坏粘接层,介质在盘簧8和9的边缘流散,通过防护环挤压密封环,密封环一旦变形,便会触压到轴上,使动连接达到可靠的密封。

橡胶密封环

轴转密封组合件为整体式(图3),更换方便。支撑环位于壳孔中,密封组合件为奇数密封套,例如五个,密封套4、5、6、7、8用聚合物材料加工而成,压环9通过弹簧10挤压弹簧盖11,形成恒定的压缩应力,保证转轴获得所要求的密封性,奇数密封套4,6,8由Spnnem硬度为20~70MPa的聚合物材料制成,如用高压聚乙烯或加有抗摩填料的氟塑料。偶数密封套5,7是用Spnnem硬度为150~250MPa的聚酰胺加工而成。支撑环2和压环9也是聚酰胺的用于防止密封套4,6,8从轴与轴壳之间的间隙中挤压出来。在弹簧和密封介质的压力作用下,奇数密封套4,6,8借助其聚合物材料具有的较高的塑性,填满接触面上所有微小的不平处,以确保动连接和固定连接具有足够的密封性。

橡胶密封环

橡胶和类似橡胶材料加工的密封皮碗具有各种断面。未径增强的皮碗用在安装时必须发生变形的转轴密封;增强皮碗多用在工程上,属于橡胶金属模压件。增强皮碗采用的骨架要用磷酸盐或其它方法进行化学清洗,然后涂覆增粘剂,同橡胶皮碗一起硫化。在动连接中,轴与皮碗接触的严密程度要靠皮碗密封唇材料的弹性以及皮碗的相应尺寸和结构来保证。为了使皮碗的工作唇边在有无介质压力作用下与转轴保持恒定的接触,通常要安装带簧或塑料弹簧,参数稳定,不会老化。

皮碗密封唇应朝向密封介质。如果是防尘皮碗,其密封唇的唇线应朝向环境介质。安装皮碗时必须借助心轴,防止皮碗穿过转轴时被沟槽、键槽、螺纹线等碰伤。

在规定使用期内具有良好的密封性能是对皮碗的基本要求。在使用期限内,密封性受到破坏与许多因数有关,如径向应力、皮碗弹性元件的几何形状、滑动速率、介质温度与压力密封介质的性能及所采用的弹性体、转轴表面处理情况、静态和动态偏心率、皮碗缺陷等。

这种皮碗与用其它弹性材料制成的各种类型的接触式密封件相比,泄漏率更低。影响皮碗选择的因素有转轴的速率、密封介质与轴面和润滑系统质量有关的条件、与密封件配套的钢件表面徽观不平整程度(必须在0.5~2μm)。表面不平,易形成“油囊”,有损于密封润滑条件。

德国Busak-Luyken GmbH und Co企业的皮碗密封件[1],结构简单、价格便宜。由两个复杂的环形垫组成。第一个垫片由粘弹性抗摩材料制成,第二个垫片由弹性材料制成。垫片借助于安裝在垫片外侧的金属环固定。由垫片和金属环构成的这组密封件置于轴壳的壳孔内固定。带有余量的密封轴插入垫片孔中,垫片的边翻到密封腔一侧,形成密封唇,贴压在轴面上,这种密封件的使用寿命很长。

瑞士Rebel企业生产一种工作性能可靠,使用寿命长的KEI型径向密封皮碗[4],这种皮碗适用直径4到70mm的转轴密封,可防止轴承润滑剂外流和杂质进入轴承。这是一种P型断面金属环增强的橡胶金属模压件。皮碗密封唇的唇边对轴必要的压缩应力决定于三个方面,即皮碗密封唇的接触应力,带簧的作用力及密封介质的压力。皮碗外柱面的环形沟槽可使其方便地压入壳孔,达到可靠密封。

橡胶皮碗

组合式密封件结构简单,可保证轴与轴壳之间的动连接实现可靠密封,它由轴壳3中的橡胶皮碗2(图4)、磁铁7和铁磁液6组成。皮碗2有护唇1。借助带簧5压向轴8的密封唇4。位于唇1和唇4之间腔内的磁铁7的断面尺寸和形状与密封轴8同心。与该腔的断面相适应。为将铁磁液装入腔内,对着轴8的磁铁表面需加工成凹形。来自磁铁7的磁通要经过磁轴8和磁铁与轴之间的铁磁液6接通。在铁磁液工作时,吸引转轴8沿周向均匀地配置在皮碗2的唇边1和唇边4之间的腔内,保持在磁铁7的磁场内。由于磁铁7上的凹形面,在铁磁液6的离心力作用下,形成的磁场中心集中在磁铁7和轴8的中央,并在此处形成密封层,对穿孔具有很高的稳定性和可靠性。由于它受到密封唇1的防护,外来杂质、自身含有的杂质、固体杂质等均不会直接作用于铁磁液层和使之遭到破坏。在低温下,动连接密封对橡胶唇1和4所要求的弹性会降低,铁磁液具有保护这种弹性的作用,它在-50℃下性质是稳定的。可见,组合式密封件提高了它在污染介质中和零下温度条件下的可靠性。


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