Полный анализ герметичных основ: материалы, выбор и классификация и применение
В работе машин и оборудования и уплотнении различных систем технология уплотнения является ключевым звеном в обеспечении стабильности оборудования и предотвращении утечки среды. Будь то трубопроводы в промышленном производстве, сосуды под давлением или основные компоненты прецизионных приборов, проблема утечки должна решаться с помощью разумных решений уплотнения. Эта статья будет исходить из базового понимания уплотнения, системы расчесывают классификацию уплотнения, выбор материала, характеристики различных форм уплотнения и сценарии применения, чтобы обеспечить всестороннюю ссылку на практическое применение технологии уплотнения.
I. Основополагающее познание уплотнения: принцип утечки и уплотнения
Утечка является общей неисправностью машин и оборудования, его производство происходит из двух основных факторов: во - первых, в процессе механической обработки поверхность детали должна иметь дефекты, внешний вид и отклонение размера, что приводит к образованию зазора на стыке детали; Во - вторых, существует разность давления с обеих сторон уплотнения, и рабочая среда просачивается вдоль зазора. Таким образом, уменьшение или устранение зазора является основной идеей предотвращения утечки, суть уплотнения заключается в том, чтобы достичь эффекта утечки, запечатав зазор на стыке, изолировав канал утечки, увеличив сопротивление утечке или установив в канале равновесный перепад давления рабочего элемента.
Для вакуумной системы, в дополнение к обычной утечке диэлектрика непосредственно через герметичную поверхность, необходимо также обратить внимание на две специальные формы утечки: во - первых, утечка, то есть под действием перепада давления, утечка диэлектрика через капилляр уплотнительного материала; Во - вторых, диффузия, то есть под действием плохой концентрации, среда передается через материал через герметичный зазор или капилляр материала. Эти две формы утечки предъявляют более высокие требования к точности уплотнения вакуумной системы.
Классификация уплотнений: по состоянию движения и структурным характеристикам
Различные способы классификации уплотнений, наиболее важным является то, что в соответствии с состоянием движения поверхности соединения разделены на две категории: статическое уплотнение и динамическое уплотнение, в разных категориях есть формы разделения, адаптированные к различным сценариям применения.
(i) Статическое уплотнение: уплотнение относительно неподвижных стыков
Статическое уплотнение используется для соединения деталей без относительного движения, таких как фланец трубопровода, крышка сосуда под давлением и т. Д., В основном разделены на три основные категории:
Точечное уплотнение: уплотнение достигается локальным точечным контактом, подходящим для сценариев с небольшой площадью уплотнения и низким давлением.
Клеевое уплотнение: использование герметика для заполнения зазора, адаптация к нерегулярному стыку, герметичность гибкая.
Контактное уплотнение: уплотнение, основанное на полном контакте уплотнения с поверхностью соединения, является основной формой статического уплотнения.
В соответствии с рабочим давлением статическое уплотнение далее делится на статическое уплотнение среднего и низкого давления и статическое уплотнение высокого давления: обычно используемый материал сцены среднего и низкого давления более мягкий, прокладка более широкая уплотнительная прокладка (например, резиновая прокладка, асбестовая прокладка); В сценариях высокого давления используются металлические прокладки с более жестким материалом и узкой контактной шириной (например, медные прокладки, прокладки из нержавеющей стали), чтобы выдерживать давление уплотнения при высоком давлении.
(ii) Двигательное уплотнение: уплотнение относительно движущихся стыков
Двигательное уплотнение используется для сцепления деталей с относительным движением, таких как ось вращения, поршневой стержень и т. Д., В зависимости от формы движения и контактных характеристик можно разделить:
По видам спорта:
Вращающееся уплотнение: приспособлено к вращающемуся движению деталей осевого типа, таких как поворотный вал центробежного насоса, уплотнение шпинделя двигателя, общая форма уплотнения наполнителя, сальника, магнитогидродинамического уплотнения.
возвратно - поступательное уплотнение: прямое возвратно - поступательное движение подходящей детали, например, поршневой стержень гидравлического цилиндра, поршневое уплотнение цилиндра, обычно используется губное уплотнительное кольцо (например, Y - образный, U - образный круг).
Распределение по контактным характеристикам:
Контактное уплотнение: уплотнение находится в прямом контакте с движущимися деталями, хорошо герметично, но ограничено трением и износом, подходит для сценариев с более низкой скоростью линии (например, уплотнение наполнителя низкоскоростного вала).
Бесконтактное уплотнение: уплотнение не имеет прямого контакта с движущимися деталями, имеет небольшое трение, подходит для высокоскоростных сценариев, но имеет относительно плохую герметичность (например, магнитогидродинамическое уплотнение, лабиринтное уплотнение).
III. Герметичные материалы: требования к характеристикам и часто используемые типы
Производительность герметичного материала напрямую определяет эффект уплотнения, должен быть выбран в соответствии с характеристиками среды, рабочей температурой, давлением и другими условиями, основные требования включают: хорошая плотность, нелегко просочиться; Соответствующая механическая прочность и твердость; Превосходная сжимаемость и обратная упругость, небольшая постоянная деформация; Высокая и низкая стабильность; Коррозионная стойкость, хорошая износостойкость; Хорошая совместимость с герметичностью; Удобная обработка, контролируемая стоимость.
(i) Классификация и характеристики обычно используемых герметичных материалов
Резиновые материалы: наиболее широко используемые герметичные материалы, различные типы подходят для различных сценариев:
Бутинил - нитрильный каучук: топливостойкие масла, ароматические растворители, непереносимость к кетонам, эфирам, подходит для маслостойких уплотнений (например, сальник, кольцо типа O).
Хлорбутадиен: маслостойкий, стойкий к погодному старению, стойкий к озону, подходит для дверных и оконных уплотнителей, вакуумных уплотнителей, хорошо переносит неорганические кислоты.
Натуральный каучук: отличные механические свойства, высокая возвратность, хорошая холодостойкость, непроницаемость к минеральному маслу, подходит для уплотнения тормозной системы, обычный герметик.
Фторированный каучук: высокотемпературная стойкость (200 - 250°C), выдающаяся стойкость к маслу, подходит для уплотнительного кольца гильзы цилиндра, уплотнения в высокотемпературных условиях.
Силиконовый каучук: Высокая и низкая температура (- 70 - 260°C), озоностойкость, маслостойкость, низкая механическая прочность, подходит для уплотнения конструкции тепловой машины (например, прокладка абажура), высокотемпературное вакуумное уплотнение.
Трехкомпонентный этиленпропиленовый каучук: стойкий к старению, паровой стойкости, химической коррозии, низкой плотности, подходит для запчастей стиральной машины, герметичных полос дверей и окон, паровых мембран.
Полиуретановый каучук: износостойкость, хорошая герметичность, диапазон температуростойкости - 20–80°С, подходит для сальников, o - образных колец, диафрагмы.
Хлорэфирный каучук: комбинированная маслостойкость, термостойкость, озоностойкость, подходит для средне - и низкотемпературных сальников, уплотнительных колец.
Акрилатный каучук: высокотемпературное масло (длительное использование 175 ° C), плохая холодостойкость, подходит для герметизации высокотемпературного масла в нетермических районах.
Прочие уплотнительные материалы:
Графит: высокотемпературная, коррозионная стойкость, подходит для высокотемпературного уплотнения высокого давления (например, уплотнения клапана, уплотнения реактора).
Политетрафторэтилен: стойкий к химической коррозии, устойчивый к высоким и низким температурам, с небольшим коэффициентом трения, подходит для уплотнения сильно коррозионной среды (например, уплотнения химических трубопроводов).
Металлические материалы: например, медь, нержавеющая сталь, углеродистая сталь, высокая прочность, высокая температура, подходит для герметизации высокого давления (например, металлическая прокладка сосуда под давлением).
Асбест, пробка: низкая стоимость, подходит для сценариев среднего и низкого давления, низких температур (например, обычные прокладки трубопровода), но асбест из - за экологических проблем применения постепенно уменьшается.
IV. Основные формы уплотнения: структура, характеристики и применение
В соответствии с конструкцией уплотнения и принципом работы, общая форма уплотнения может быть разделена на уплотнение прокладки, герметик, уплотнение наполнителя, уплотнение формованного наполнителя, магнитогидродинамическое уплотнение, уплотнение высокого давления и т. Д. Все формы имеют четкие применимые сцены и эксплуатационные требования.
(i) Прокладочное уплотнение: классическая форма статического уплотнения
Прокладочное уплотнение широко используется в трубопроводах, сосудах под давлением, стыковой поверхности корпуса, через зазор заполнения прокладки для достижения уплотнения, в соответствии с материалом делится на неметаллические уплотнительные прокладки (резиновые, асбестовые, полифторэтиленовые), неметаллические - металлические комбинированные уплотнительные прокладки (резиновые покрытые металлическими прокладками), металлические уплотнительные прокладки (медные, прокладки из нержавеющей стали) три категории.
Утечка прокладочного уплотнения имеет три основные формы: утечка интерфейса (утечка диэлектрика вдоль зазора прокладки и стыка), утечка проникновения (утечка диэлектрика через капилляр прокладочного материала), разрушительная утечка (утечка из - за повреждения прокладки), первые два из которых являются основными объектами управления. При выборе необходимо выбрать полифторэтиленовую прокладку в соответствии с давлением и температурой, такими как металлическая прокладка для сцены высокого давления и полифторэтиленовая прокладка для сцены сильной коррозии.
ii) Герметик: гибкое уплотнение, приспособленное к нерегулярному зазору
Герметик используется для заполнения сложных или неудобных строительных зазоров, в зависимости от формы, разделенных на сульфидные резиновые прокладки, несульфидные уплотнительные ленты, пастообразные / шпаклевидные жидкие герметики, основным преимуществом является сильная адаптивность, может справляться с нерегулярными поверхностями соединения.
1. Классификация герметиков
Распределение по основным материалам:
Каучуковый тип: полисернистый каучук, силиконовый каучук, полиуретановый каучук и т. Д. В качестве основного материала, хорошая эластичность, сильная герметичность, подходит для динамических или вибрационных сцен.
Тип смолы: эпоксидная смола, ненасыщенная полиэфирная смола в качестве основного материала, высокая прочность, стойкость к старению, подходит для статического уплотнения высокой прочности (например, уплотнение корпуса оборудования).
Тип масляной базы: растительное масло, масло животного происхождения в качестве основного материала, низкая стоимость, подходит для низковольтных низкотемпературных сценариев (например, обычное уплотнение трубопровода).
Распределение по типу вулканизации:
Атмосферный тип вулканизации: однокомпонентный полиуретан, силиконовый каучук, использование воды в воздухе для вулканизации, удобное строительство.
Химическая сульфидная форма: двухкомпонентный полиуретан, эпоксидная смола, требует смешанной реакции вулканизации, подходит для высокопрочного уплотнения.
Тепловращающийся вариант: пластификатор поливинилхлоридной смолы, нагрев и отверждение, подходит для высокотемпературных сценариев.
Окислительно - отвержденный тип: сухой клей на основе растительного масла, опирающийся на окислительное отверждение, подходит для установки стекла, уплотнения швов.
Растворительная летучая прическа: бутадиеновый каучук, полиизобутиленовый клей, растворитель после испарения отверждается, подходит для уплотнения низкого давления.
Несухой пластичный тип: полибутен, неоксидантный клей на основе связующего материала, который сохраняет пластичность в течение длительного времени, подходит для уплотнения съемных частей (например, отверстие для ремонта оборудования).
2. Выбор и строительство герметиков
Выбор должен сочетаться с условиями использования (давление, температура, среда), уплотнительным материалом, процессом строительства, например, большим напряжением, большой перепадой температур сцены выбора резинового герметика с хорошей вязкостью; При строительстве в соответствии с методом выбора формы, пастообразный клей скребок или инъекция пистолета, жидкий клей с кистью кисти или распыление, мембранный клей непосредственно растягивается, чтобы обеспечить равномерное покрытие, отсутствие пузырьков.
(iii) уплотнение наполнителя: традиционная форма динамического уплотнения
уплотнение наполнителя является старейшим методом динамического уплотнения, путем наполнения наполнителя в канале утечки для достижения уплотнения, широко используется в центробежных насосах, компрессорах, роторах вакуумного насоса, поршневых стержнях поршневых компрессоров, клапанных клапанах и других сценах.
Классификация и характеристики наполнителей
Вешающий наполнитель: асбестовая проволока скручена, простая конструкция, подходит для низковольтных низкотемпературных сцен (например, обычное уплотнение насоса).
Связанные наполнители: хлопчатобумажное, льняное, асбестовое волокно прядения, пропитанные смазочные материалы или полифторэтилен, герметичность и износостойкость улучшаются, подходит для сценариев среднего и низкого давления.
Пластический наполнитель: прессованное формование формы, высокая плотность, хорошая герметичность, подходит для сцены среднего и высокого давления (например, поворотный вал компрессора).
Металлические наполнители: полуметаллические (металлическо - неметаллические комбинации) или цельные металлы, высокая прочность, стойкость к высокой температуре и высокому давлению, подходит для экстремальных условий (например, клапанный стержень высокотемпературного клапана).
Заполнители из углеродного волокна: новые высокопроизводительные наполнители, самосмазывающиеся, высокие и низкие температуры, стойкие к химической коррозии, хорошая эластичность, существует только небольшая утечка проникновения (пропитанный полифторэтилен может быть улучшен), подходит для высокоточного оборудования высокого класса (например, уплотнения аэрокосмического оборудования).
2. Выбор и наполнение наполнителей
Выбор должен учитывать тип оборудования, характеристики среды (коррозионная, температура), рабочее давление и скорость вращения, например, сценарий сильной коррозии выбирает полифторэтиленовый пропитанный наполнитель, высокотемпературный сценарий выбирает металлический или углеродный волокнистый наполнитель; При наполнении необходимо очистить полость наполнителя, проверить поверхность вала (без царапин заусенцев), заполнить круг за кругом (запрещается одновременная загрузка несколькими кругами), каждый разрез имеет наклон 45° и разрез, и, наконец, предварительно сжать крышкой, чтобы убедиться, что наполнитель плотно прилегает к оси и не имеет чрезмерного трения.
(4) уплотнение формованных наполнителей: стандартизированное высокоэффективное уплотнение
Формальное уплотнение наполнителя - это кольцевое уплотнительное кольцо, обработанное прессованием или током, разделенное на экструзионное уплотнительное кольцо (кольцо типа О, квадратное кольцо) и губчатое уплотнительное кольцо (кольцо типа V, типа U, типа Y) в соответствии с рабочими характеристиками, разделенное на резиновые, пластмассовые, кожаные и металлические классы в соответствии с материалом, преимущество заключается в стандартизации конструкции, удобстве установки, герметичности стабильности.
Характеристики и применение типичных формовочных наполнителей
О - образные уплотнительные кольца: самые классические экструзионные уплотнительные кольца, простая конструкция, легкий вес, самоуплотняющийся эффект, статическое уплотнение почти без утечки, сопротивление трению при движении мало, стандартизация размеров, низкая стоимость, широко используются в гидравлических, пневматических системах, статическое уплотнение и низкоскоростных динамических уплотнений сцены (например, поршень цилиндра, уплотнение клапана).
V - образное уплотнительное кольцо: губчатое уплотнительное кольцо, хорошая герметичность, ударопрочная вибрация, может перекрываться несколькими кругами с использованием регулируемого сжатия, подходит для возвратно - поступательного движения (например, поршневой стержень гидравлического цилиндра), недостатком является большое сопротивление трению.
уплотнительное кольцо типа Y: губное уплотнительное кольцо, короткая губа, толщина основания, преодоление проблемы неустойчивости установки U - образного кольца, высокая прочность, стойкость к разрыву, подходит для уплотнения поршня и поршневого штока, подходит для сцены среднего и высокого давления.
уплотнительное кольцо типа J / L: уплотнительное кольцо низкого давления, рабочее давление 1 МПа, тип J подходит для уплотнения поршневого стержня, тип L подходит для уплотнения пневматического / гидравлического оборудования низкого давления.
v) Магнитогидродинамическое уплотнение: высококачественное бесконтактное уплотнение
Магнитогидродинамическое уплотнение - это использование магнитных свойств магнитной жидкости для достижения уплотнения, подходит для высокоскоростных, высоковакуумных сценариев (таких как прецизионные двигатели, ось вакуумного оборудования), его основным преимуществом является отсутствие контакта, отсутствие износа, сильная герметичность, подходит для высокой периферической скорости (30 - 80 м / с).
1. Состав и характеристики магнитной жидкости
Магнитогидроид состоит из твердых ферромагнитных частиц (Fenenenebk O, около 100 а), поверхностно - активных веществ (предотвращающих конденсацию частиц), переносчиков (воды, масла, эфиров), которые должны соответствовать требованиям хорошей стабильности (неконденсация, нерастворимость), высокой намагниченности насыщения, низкой вязкости, низкого давления насыщенного пара, давление пара в несущей жидкости напрямую влияет на срок службы уплотнения и вакуум.
Принцип работы и предельные условия
Во время работы постоянный магнит, полярные сапоги и ось вращения образуют магнитный контур, магнитное поле концентрирует магнитную жидкость в зазоре, образуя кольцо « О», блокируя канал утечки. Предельные условия включают:
испарение: испарение балластной жидкости уменьшает количество магнитной жидкости, необходимо выбрать низкопаровой балласт (например, дижировая смазка, подходит для 1.333×10 ⁻Pa сверхвысокого вакуума).
Повышение температуры: температура выше 105°C (избегайте размагничивания магнита, чрезмерного испарения несущей жидкости), сверхтемпература должна быть охлаждена.
Периодическая скорость: обычно 80 м / с (учитывается теплоотдача и выносливость к давлению).
vi) уплотнение под высоким давлением: специальные формы для борьбы с экстремальным давлением
уплотнение высокого давления используется в сосудах высокого давления, трубопроводах, разделенных на принудительное уплотнение и самозатягивающееся уплотнение в соответствии с принципом работы, адаптированных к различным уровням давления и условиям работы.
1. Обязательное уплотнение
Опираясь на предварительное натяжение болтов, чтобы герметичный элемент и поверхность соединения создавали контактное давление, применимое к сценариям среднего и высокого давления, общая форма:
Плоское уплотнение прокладки: простая конструкция, прокладка для резины, асбеста или металла, подходит для среднего и низкого давления (10 МПа).
Kazari уплотнение: металлические прокладки + прессованные крышки, хорошая герметичность, подходит для высокого давления (10 - 30 МПа).
уплотнение восьмиугольной прокладки: металлическая восьмиугольная прокладка, небольшая контактная площадь, концентрация давления, подходит для высокого давления (≥30 МПа).
2. Автоуплотнение
Чем выше давление, тем больше давление контакта герметичного элемента с поверхностью соединения, тем лучше герметичность, подходит для сценариев высокого давления (≥20 МПа) или колебаний давления, общая форма:
Полуавтяжное уплотнение: двойное коническое уплотнение, опираясь на коническое соприкосновение, конструкция более проста, подходит для среднего и высокого давления.
Полное самозатягивающееся уплотнение: клиновидное уплотнение, C - образное уплотнение, O - образное уплотнение полых металлических колец, зависит от деформации самого элемента, отличная герметичность, но сложная конструкция, сложность изготовления, подходит для сцены высокого давления (≥50 МПа) или сверхвысокого давления.
V. Выбор и обслуживание уплотнения: ключ к обеспечению эффекта уплотнения
Выбор уплотнения должен соответствовать принципу « Соответствие условиям работы, учет себестоимости», основные соображения включают:
Параметры режима работы: давление (высоковольтное обогащение металлической прокладки, самозатягивающееся уплотнение, низковольтное обогащение резиновой прокладки, уплотнение наполнителя), температура (высокотемпературный фтористый каучук, металл, углеродное волокно, низкотемпературный силиконовый каучук, натуральный каучук), среда (сильнокоррозионный сепаратор тефлэтилена, фтористый каучук, масляный бутадиен - нитрильный каучук), состояние движения (уплотнение неподвижной прокладки, герметик вращающегося уплотнения, сальник возвратно - поступательного отбора
Требования к производительности: герметичность требует высокоизбирательного контактного уплотнения, формовочного наполнителя, высокоскоростного выбора бесконтактного уплотнения (магнитогидродинамического уплотнения), съемной сцены выбора несыханного герметика, уплотнения наполнителя.
Затраты и техническое обслуживание: обычная сцена выбирает стандартизированные формовочные наполнители, резиновые прокладки (низкая стоимость, легко заменяемые), высококачественные сцены выбирают углеродное волокно, магнитогидродинамическое уплотнение (приоритет производительности).
Полный анализ герметичных основ: материалы, выбор и классификация и применение
В работе машин и оборудования и уплотнении различных систем технология уплотнения является ключевым звеном в обеспечении стабильности оборудования и предотвращении утечки среды. Будь то трубопроводы в промышленном производстве, сосуды под давлением или основные компоненты прецизионных приборов, проблема утечки должна решаться с помощью разумных решений уплотнения. Эта статья будет исходить из базового понимания уплотнения, системы расчесывают классификацию уплотнения, выбор материала, характеристики различных форм уплотнения и сценарии применения, чтобы обеспечить всестороннюю ссылку на практическое применение технологии уплотнения.
I. Основополагающее познание уплотнения: принцип утечки и уплотнения
Утечка является общей неисправностью машин и оборудования, его производство происходит из двух основных факторов: во - первых, в процессе механической обработки поверхность детали должна иметь дефекты, внешний вид и отклонение размера, что приводит к образованию зазора на стыке детали; Во - вторых, существует разность давления с обеих сторон уплотнения, и рабочая среда просачивается вдоль зазора. Таким образом, уменьшение или устранение зазора является основной идеей предотвращения утечки, суть уплотнения заключается в том, чтобы достичь эффекта утечки, запечатав зазор на стыке, изолировав канал утечки, увеличив сопротивление утечке или установив в канале равновесный перепад давления рабочего элемента.
Для вакуумной системы, в дополнение к обычной утечке диэлектрика непосредственно через герметичную поверхность, необходимо также обратить внимание на две специальные формы утечки: во - первых, утечка, то есть под действием перепада давления, утечка диэлектрика через капилляр уплотнительного материала; Во - вторых, диффузия, то есть под действием плохой концентрации, среда передается через материал через герметичный зазор или капилляр материала. Эти две формы утечки предъявляют более высокие требования к точности уплотнения вакуумной системы.
Классификация уплотнений: по состоянию движения и структурным характеристикам
Различные способы классификации уплотнений, наиболее важным является то, что в соответствии с состоянием движения поверхности соединения разделены на две категории: статическое уплотнение и динамическое уплотнение, в разных категориях есть формы разделения, адаптированные к различным сценариям применения.
(i) Статическое уплотнение: уплотнение относительно неподвижных стыков
Статическое уплотнение используется для соединения деталей без относительного движения, таких как фланец трубопровода, крышка сосуда под давлением и т. Д., В основном разделены на три основные категории:
Точечное уплотнение: уплотнение достигается локальным точечным контактом, подходящим для сценариев с небольшой площадью уплотнения и низким давлением.
Клеевое уплотнение: использование герметика для заполнения зазора, адаптация к нерегулярному стыку, герметичность гибкая.
Контактное уплотнение: уплотнение, основанное на полном контакте уплотнения с поверхностью соединения, является основной формой статического уплотнения.
В соответствии с рабочим давлением статическое уплотнение далее делится на статическое уплотнение среднего и низкого давления и статическое уплотнение высокого давления: обычно используемый материал сцены среднего и низкого давления более мягкий, прокладка более широкая уплотнительная прокладка (например, резиновая прокладка, асбестовая прокладка); В сценариях высокого давления используются металлические прокладки с более жестким материалом и узкой контактной шириной (например, медные прокладки, прокладки из нержавеющей стали), чтобы выдерживать давление уплотнения при высоком давлении.
(ii) Двигательное уплотнение: уплотнение относительно движущихся стыков
Двигательное уплотнение используется для сцепления деталей с относительным движением, таких как ось вращения, поршневой стержень и т. Д., В зависимости от формы движения и контактных характеристик можно разделить:
По видам спорта:
Вращающееся уплотнение: приспособлено к вращающемуся движению деталей осевого типа, таких как поворотный вал центробежного насоса, уплотнение шпинделя двигателя, общая форма уплотнения наполнителя, сальника, магнитогидродинамического уплотнения.
возвратно - поступательное уплотнение: прямое возвратно - поступательное движение подходящей детали, например, поршневой стержень гидравлического цилиндра, поршневое уплотнение цилиндра, обычно используется губное уплотнительное кольцо (например, Y - образный, U - образный круг).
Распределение по контактным характеристикам:
Контактное уплотнение: уплотнение находится в прямом контакте с движущимися деталями, хорошо герметично, но ограничено трением и износом, подходит для сценариев с более низкой скоростью линии (например, уплотнение наполнителя низкоскоростного вала).
Бесконтактное уплотнение: уплотнение не имеет прямого контакта с движущимися деталями, имеет небольшое трение, подходит для высокоскоростных сценариев, но имеет относительно плохую герметичность (например, магнитогидродинамическое уплотнение, лабиринтное уплотнение).
III. Герметичные материалы: требования к характеристикам и часто используемые типы
Производительность герметичного материала напрямую определяет эффект уплотнения, должен быть выбран в соответствии с характеристиками среды, рабочей температурой, давлением и другими условиями, основные требования включают: хорошая плотность, нелегко просочиться; Соответствующая механическая прочность и твердость; Превосходная сжимаемость и обратная упругость, небольшая постоянная деформация; Высокая и низкая стабильность; Коррозионная стойкость, хорошая износостойкость; Хорошая совместимость с герметичностью; Удобная обработка, контролируемая стоимость.
(i) Классификация и характеристики обычно используемых герметичных материалов
Резиновые материалы: наиболее широко используемые герметичные материалы, различные типы подходят для различных сценариев:
Бутинил - нитрильный каучук: топливостойкие масла, ароматические растворители, непереносимость к кетонам, эфирам, подходит для маслостойких уплотнений (например, сальник, кольцо типа O).
Хлорбутадиен: маслостойкий, стойкий к погодному старению, стойкий к озону, подходит для дверных и оконных уплотнителей, вакуумных уплотнителей, хорошо переносит неорганические кислоты.
Натуральный каучук: отличные механические свойства, высокая возвратность, хорошая холодостойкость, непроницаемость к минеральному маслу, подходит для уплотнения тормозной системы, обычный герметик.
Фторированный каучук: высокотемпературная стойкость (200 - 250°C), выдающаяся стойкость к маслу, подходит для уплотнительного кольца гильзы цилиндра, уплотнения в высокотемпературных условиях.
Силиконовый каучук: Высокая и низкая температура (- 70 - 260°C), озоностойкость, маслостойкость, низкая механическая прочность, подходит для уплотнения конструкции тепловой машины (например, прокладка абажура), высокотемпературное вакуумное уплотнение.
Трехкомпонентный этиленпропиленовый каучук: стойкий к старению, паровой стойкости, химической коррозии, низкой плотности, подходит для запчастей стиральной машины, герметичных полос дверей и окон, паровых мембран.
Полиуретановый каучук: износостойкость, хорошая герметичность, диапазон температуростойкости - 20–80°С, подходит для сальников, o - образных колец, диафрагмы.
Хлорэфирный каучук: комбинированная маслостойкость, термостойкость, озоностойкость, подходит для средне - и низкотемпературных сальников, уплотнительных колец.
Акрилатный каучук: высокотемпературное масло (длительное использование 175 ° C), плохая холодостойкость, подходит для герметизации высокотемпературного масла в нетермических районах.
Прочие уплотнительные материалы:
Графит: высокотемпературная, коррозионная стойкость, подходит для высокотемпературного уплотнения высокого давления (например, уплотнения клапана, уплотнения реактора).
Политетрафторэтилен: стойкий к химической коррозии, устойчивый к высоким и низким температурам, с небольшим коэффициентом трения, подходит для уплотнения сильно коррозионной среды (например, уплотнения химических трубопроводов).
Металлические материалы: например, медь, нержавеющая сталь, углеродистая сталь, высокая прочность, высокая температура, подходит для герметизации высокого давления (например, металлическая прокладка сосуда под давлением).
Асбест, пробка: низкая стоимость, подходит для сценариев среднего и низкого давления, низких температур (например, обычные прокладки трубопровода), но асбест из - за экологических проблем применения постепенно уменьшается.
IV. Основные формы уплотнения: структура, характеристики и применение
В соответствии с конструкцией уплотнения и принципом работы, общая форма уплотнения может быть разделена на уплотнение прокладки, герметик, уплотнение наполнителя, уплотнение формованного наполнителя, магнитогидродинамическое уплотнение, уплотнение высокого давления и т. Д. Все формы имеют четкие применимые сцены и эксплуатационные требования.
(i) Прокладочное уплотнение: классическая форма статического уплотнения
Прокладочное уплотнение широко используется в трубопроводах, сосудах под давлением, стыковой поверхности корпуса, через зазор заполнения прокладки для достижения уплотнения, в соответствии с материалом делится на неметаллические уплотнительные прокладки (резиновые, асбестовые, полифторэтиленовые), неметаллические - металлические комбинированные уплотнительные прокладки (резиновые покрытые металлическими прокладками), металлические уплотнительные прокладки (медные, прокладки из нержавеющей стали) три категории.
Утечка прокладочного уплотнения имеет три основные формы: утечка интерфейса (утечка диэлектрика вдоль зазора прокладки и стыка), утечка проникновения (утечка диэлектрика через капилляр прокладочного материала), разрушительная утечка (утечка из - за повреждения прокладки), первые два из которых являются основными объектами управления. При выборе необходимо выбрать полифторэтиленовую прокладку в соответствии с давлением и температурой, такими как металлическая прокладка для сцены высокого давления и полифторэтиленовая прокладка для сцены сильной коррозии.
ii) Герметик: гибкое уплотнение, приспособленное к нерегулярному зазору
Герметик используется для заполнения сложных или неудобных строительных зазоров, в зависимости от формы, разделенных на сульфидные резиновые прокладки, несульфидные уплотнительные ленты, пастообразные / шпаклевидные жидкие герметики, основным преимуществом является сильная адаптивность, может справляться с нерегулярными поверхностями соединения.
1. Классификация герметиков
Распределение по основным материалам:
Каучуковый тип: полисернистый каучук, силиконовый каучук, полиуретановый каучук и т. Д. В качестве основного материала, хорошая эластичность, сильная герметичность, подходит для динамических или вибрационных сцен.
Тип смолы: эпоксидная смола, ненасыщенная полиэфирная смола в качестве основного материала, высокая прочность, стойкость к старению, подходит для статического уплотнения высокой прочности (например, уплотнение корпуса оборудования).
Тип масляной базы: растительное масло, масло животного происхождения в качестве основного материала, низкая стоимость, подходит для низковольтных низкотемпературных сценариев (например, обычное уплотнение трубопровода).
Распределение по типу вулканизации:
Атмосферный тип вулканизации: однокомпонентный полиуретан, силиконовый каучук, использование воды в воздухе для вулканизации, удобное строительство.
Химическая сульфидная форма: двухкомпонентный полиуретан, эпоксидная смола, требует смешанной реакции вулканизации, подходит для высокопрочного уплотнения.
Тепловращающийся вариант: пластификатор поливинилхлоридной смолы, нагрев и отверждение, подходит для высокотемпературных сценариев.
Окислительно - отвержденный тип: сухой клей на основе растительного масла, опирающийся на окислительное отверждение, подходит для установки стекла, уплотнения швов.
Растворительная летучая прическа: бутадиеновый каучук, полиизобутиленовый клей, растворитель после испарения отверждается, подходит для уплотнения низкого давления.
Несухой пластичный тип: полибутен, неоксидантный клей на основе связующего материала, который сохраняет пластичность в течение длительного времени, подходит для уплотнения съемных частей (например, отверстие для ремонта оборудования).
2. Выбор и строительство герметиков
Выбор должен сочетаться с условиями использования (давление, температура, среда), уплотнительным материалом, процессом строительства, например, большим напряжением, большой перепадой температур сцены выбора резинового герметика с хорошей вязкостью; При строительстве в соответствии с методом выбора формы, пастообразный клей скребок или инъекция пистолета, жидкий клей с кистью кисти или распыление, мембранный клей непосредственно растягивается, чтобы обеспечить равномерное покрытие, отсутствие пузырьков.
(iii) уплотнение наполнителя: традиционная форма динамического уплотнения
уплотнение наполнителя является старейшим методом динамического уплотнения, путем наполнения наполнителя в канале утечки для достижения уплотнения, широко используется в центробежных насосах, компрессорах, роторах вакуумного насоса, поршневых стержнях поршневых компрессоров, клапанных клапанах и других сценах.
Классификация и характеристики наполнителей
Вешающий наполнитель: асбестовая проволока скручена, простая конструкция, подходит для низковольтных низкотемпературных сцен (например, обычное уплотнение насоса).
Связанные наполнители: хлопчатобумажное, льняное, асбестовое волокно прядения, пропитанные смазочные материалы или полифторэтилен, герметичность и износостойкость улучшаются, подходит для сценариев среднего и низкого давления.
Пластический наполнитель: прессованное формование формы, высокая плотность, хорошая герметичность, подходит для сцены среднего и высокого давления (например, поворотный вал компрессора).
Металлические наполнители: полуметаллические (металлическо - неметаллические комбинации) или цельные металлы, высокая прочность, стойкость к высокой температуре и высокому давлению, подходит для экстремальных условий (например, клапанный стержень высокотемпературного клапана).
Заполнители из углеродного волокна: новые высокопроизводительные наполнители, самосмазывающиеся, высокие и низкие температуры, стойкие к химической коррозии, хорошая эластичность, существует только небольшая утечка проникновения (пропитанный полифторэтилен может быть улучшен), подходит для высокоточного оборудования высокого класса (например, уплотнения аэрокосмического оборудования).
2. Выбор и наполнение наполнителей
Выбор должен учитывать тип оборудования, характеристики среды (коррозионная, температура), рабочее давление и скорость вращения, например, сценарий сильной коррозии выбирает полифторэтиленовый пропитанный наполнитель, высокотемпературный сценарий выбирает металлический или углеродный волокнистый наполнитель; При наполнении необходимо очистить полость наполнителя, проверить поверхность вала (без царапин заусенцев), заполнить круг за кругом (запрещается одновременная загрузка несколькими кругами), каждый разрез имеет наклон 45° и разрез, и, наконец, предварительно сжать крышкой, чтобы убедиться, что наполнитель плотно прилегает к оси и не имеет чрезмерного трения.
(4) уплотнение формованных наполнителей: стандартизированное высокоэффективное уплотнение
Формальное уплотнение наполнителя - это кольцевое уплотнительное кольцо, обработанное прессованием или током, разделенное на экструзионное уплотнительное кольцо (кольцо типа О, квадратное кольцо) и губчатое уплотнительное кольцо (кольцо типа V, типа U, типа Y) в соответствии с рабочими характеристиками, разделенное на резиновые, пластмассовые, кожаные и металлические классы в соответствии с материалом, преимущество заключается в стандартизации конструкции, удобстве установки, герметичности стабильности.
Характеристики и применение типичных формовочных наполнителей
О - образные уплотнительные кольца: самые классические экструзионные уплотнительные кольца, простая конструкция, легкий вес, самоуплотняющийся эффект, статическое уплотнение почти без утечки, сопротивление трению при движении мало, стандартизация размеров, низкая стоимость, широко используются в гидравлических, пневматических системах, статическое уплотнение и низкоскоростных динамических уплотнений сцены (например, поршень цилиндра, уплотнение клапана).
V - образное уплотнительное кольцо: губчатое уплотнительное кольцо, хорошая герметичность, ударопрочная вибрация, может перекрываться несколькими кругами с использованием регулируемого сжатия, подходит для возвратно - поступательного движения (например, поршневой стержень гидравлического цилиндра), недостатком является большое сопротивление трению.
уплотнительное кольцо типа Y: губное уплотнительное кольцо, короткая губа, толщина основания, преодоление проблемы неустойчивости установки U - образного кольца, высокая прочность, стойкость к разрыву, подходит для уплотнения поршня и поршневого штока, подходит для сцены среднего и высокого давления.
уплотнительное кольцо типа J / L: уплотнительное кольцо низкого давления, рабочее давление 1 МПа, тип J подходит для уплотнения поршневого стержня, тип L подходит для уплотнения пневматического / гидравлического оборудования низкого давления.
v) Магнитогидродинамическое уплотнение: высококачественное бесконтактное уплотнение
Магнитогидродинамическое уплотнение - это использование магнитных свойств магнитной жидкости для достижения уплотнения, подходит для высокоскоростных, высоковакуумных сценариев (таких как прецизионные двигатели, ось вакуумного оборудования), его основным преимуществом является отсутствие контакта, отсутствие износа, сильная герметичность, подходит для высокой периферической скорости (30 - 80 м / с).
1. Состав и характеристики магнитной жидкости
Магнитогидроид состоит из твердых ферромагнитных частиц (Fenenenebk O, около 100 а), поверхностно - активных веществ (предотвращающих конденсацию частиц), переносчиков (воды, масла, эфиров), которые должны соответствовать требованиям хорошей стабильности (неконденсация, нерастворимость), высокой намагниченности насыщения, низкой вязкости, низкого давления насыщенного пара, давление пара в несущей жидкости напрямую влияет на срок службы уплотнения и вакуум.
Принцип работы и предельные условия
Во время работы постоянный магнит, полярные сапоги и ось вращения образуют магнитный контур, магнитное поле концентрирует магнитную жидкость в зазоре, образуя кольцо « О», блокируя канал утечки. Предельные условия включают:
испарение: испарение балластной жидкости уменьшает количество магнитной жидкости, необходимо выбрать низкопаровой балласт (например, дижировая смазка, подходит для 1.333×10 ⁻Pa сверхвысокого вакуума).
Повышение температуры: температура выше 105°C (избегайте размагничивания магнита, чрезмерного испарения несущей жидкости), сверхтемпература должна быть охлаждена.
Периодическая скорость: обычно 80 м / с (учитывается теплоотдача и выносливость к давлению).
vi) уплотнение под высоким давлением: специальные формы для борьбы с экстремальным давлением
уплотнение высокого давления используется в сосудах высокого давления, трубопроводах, разделенных на принудительное уплотнение и самозатягивающееся уплотнение в соответствии с принципом работы, адаптированных к различным уровням давления и условиям работы.
1. Обязательное уплотнение
Опираясь на предварительное натяжение болтов, чтобы герметичный элемент и поверхность соединения создавали контактное давление, применимое к сценариям среднего и высокого давления, общая форма:
Плоское уплотнение прокладки: простая конструкция, прокладка для резины, асбеста или металла, подходит для среднего и низкого давления (10 МПа).
Kazari уплотнение: металлические прокладки + прессованные крышки, хорошая герметичность, подходит для высокого давления (10 - 30 МПа).
уплотнение восьмиугольной прокладки: металлическая восьмиугольная прокладка, небольшая контактная площадь, концентрация давления, подходит для высокого давления (≥30 МПа).
2. Автоуплотнение
Чем выше давление, тем больше давление контакта герметичного элемента с поверхностью соединения, тем лучше герметичность, подходит для сценариев высокого давления (≥20 МПа) или колебаний давления, общая форма:
Полуавтяжное уплотнение: двойное коническое уплотнение, опираясь на коническое соприкосновение, конструкция более проста, подходит для среднего и высокого давления.
Полное самозатягивающееся уплотнение: клиновидное уплотнение, C - образное уплотнение, O - образное уплотнение полых металлических колец, зависит от деформации самого элемента, отличная герметичность, но сложная конструкция, сложность изготовления, подходит для сцены высокого давления (≥50 МПа) или сверхвысокого давления.
V. Выбор и обслуживание уплотнения: ключ к обеспечению эффекта уплотнения
Выбор уплотнения должен соответствовать принципу « Соответствие условиям работы, учет себестоимости», основные соображения включают:
Параметры режима работы: давление (высоковольтное обогащение металлической прокладки, самозатягивающееся уплотнение, низковольтное обогащение резиновой прокладки, уплотнение наполнителя), температура (высокотемпературный фтористый каучук, металл, углеродное волокно, низкотемпературный силиконовый каучук, натуральный каучук), среда (сильнокоррозионный сепаратор тефлэтилена, фтористый каучук, масляный бутадиен - нитрильный каучук), состояние движения (уплотнение неподвижной прокладки, герметик вращающегося уплотнения, сальник возвратно - поступательного отбора
Требования к производительности: герметичность требует высокоизбирательного контактного уплотнения, формовочного наполнителя, высокоскоростного выбора бесконтактного уплотнения (магнитогидродинамического уплотнения), съемной сцены выбора несыханного герметика, уплотнения наполнителя.
Затраты и техническое обслуживание: обычная сцена выбирает стандартизированные формовочные наполнители, резиновые прокладки (низкая стоимость, легко заменяемые), высококачественные сцены выбирают углеродное волокно, магнитогидродинамическое уплотнение (приоритет производительности).