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  V形密封圈
     1、密封原理

  V 形密封圈截面為V 形,也是一種唇形密封圈。V 形密封裝置由支撐環、密封圈、壓環三個部件組成。V 形密封圈的標準夾角為90°,特殊場合也用到60°。支承環是支承V形密封圈的重要部件,其斷面厚而結實、尺寸精確、凹形角和V 形密封圈相同(90°)或稍大,使密封圈安放穩定。壓環的作用是給V 形密封圈造成一個初始壓縮量,使其與被密封面充分接觸,并可對V形密封圈 的壓縮量進行調節。

  在自由狀態下,V 形圈的唇部外徑大于填料腔的內徑,唇的內徑小于活塞桿的外徑。這樣,裝配后便有一定的變形。由于支撐環的作用,這種變形只發生在唇的尖端,并在其接觸部位產生壓力,即使不施加壓緊力,唇口也能封住一定的 內壓。因為唇有“自封”作用,當介質工作壓力升高時,唇尖改變接觸形狀和加 大接觸應力,唇部與被密封面貼合得更緊密,實現密封作用,介質壓力升高接觸 應力相應升高。

  介質工作壓力很高時,可將幾個V 形圈組合使用,通過壓環對V 形圈施加 壓緊力,幾個V 形圈就組合成一整體,壓緊力可根據介質壓力調節。泄漏介質 即使通過了第一道V 形圈,壓力也會大為降低,通過第二道V 形圈的唇部,壓 力在降一次,如此下去,內壓將損失殆盡,最后,泄漏被阻止。經壓緊的3~4 圈V 形圈可封住60MPa 或更高的內壓。

  V 形密封圈只能單向起作用,當作復動式活塞密封時,必須采用對稱布置的 兩組V 形圈,此時活塞的尺寸大大加長,摩擦阻力也增加。

  V 形圈的材料以丁腈橡膠和氯丁橡膠最常用,天然橡膠用于對水和空氣的密 封,丁基橡膠用于不燃性液壓油和磷酸酯系液壓油。氯橡膠用于各種化學品和高 溫。當要求耐磨時,用聚氨酯橡膠。

  夾織物橡膠也是V 形圈常用材料,其特點是增加密封圈的剛度和強度,防 止發生膠料擠出,間隙咬傷現象,使之適用于高壓。同時,在磨損過程中,橡膠 先于織物產生磨損,當接觸壓力大的部位擴展,這樣整個密封面的磨損趨于均勻, 而摩擦卻沒有明顯變化。但是,夾織物橡膠密封圈的唇容易把滑動面上的油膜刮 去,故潤滑性比較差。

  壓環和支承環一般有較硬的膠布壓制而成,支承環有時也用硬塑料壓制。

      2、V 形密封圈性能與使用

  V 形密封圈是所有唇形密封件中歷史最悠久的一種,其用途十分廣泛。與其他唇形密封圈相比,V 形密封圈的主要特點是:

 1)可根據使用壓力重疊數個使用,密封性能隨重疊個數增加而提高,但應注意, 這一關系不是直線的;與此同時摩擦阻力也增大。

 2)對活塞或活塞桿的偏心載荷和偏心運動有較強的追隨能力,防漏效果很好。

 3)使用中若因密封圈變形或磨損而產生泄漏可通過其壓緊機構調節,再度壓 緊,所以可以長時間的使用,密封可靠、壽命長。

 4)可以切開裝配,安裝和維修方便,適用于更換密封圈困難的場所。

 5)可用于低壓(5MPa)、低速(3m/min)的轉動。

 6)高壓下使用不需要防擠出措施。

 7)摩擦阻力大、調整困難、安裝空間大。

  V 形密封圈的最高工作壓力>60MPa;適用于工作溫度為-30~80℃;工作速 度范圍:丁腈橡膠V 形圈為0.02~0.3m/s;夾布橡膠V 形圈為0.005~0.5m/s???用于各種形式的高壓液壓設備、水壓機械的往復運動活塞和活塞桿的密封。

     3、V 形密封圈設計與安裝

  V 形圈既可做活塞密封,也可做活塞桿密封,兩者的密封性沒有多大的差異。

  由于它已經標準化,所以在設計時,主要是確定密封部位的結構和選擇材料、圈 數、以及確定所配用的支承環、壓環的材料和尺寸。

 1)V 形密封圈數量與組合件材料

  V 形圈數量取決于密封壓力的大小,一般壓力高使用數量多。但使用圈數多,軸向尺寸大,摩擦阻力增大,唇口磨損也大,所以不應僅靠增加V形圈數量來 提高密封性能。在使用中要經常調整壓力環的壓緊力,使密封圈的唇部與缸或活 塞桿的表面保持密切接觸,保證密封。V形圈在使用中的數量,一般為3~5 個。

  V 形密封圈使用的材料有純橡膠、夾布橡膠結構和塑料復合三類。夾織物橡 膠V 形圈的耐壓性能和耐磨性能均比橡膠V 形圈好,而純橡膠V 形圈具有優良 的密封性能。夾布結構可以切開裝配;純橡膠結構不能切開裝配。目前純橡膠結 構、夾布橡膠結構和橡塑復合結構均有使用,也可將兩種不同材質的V 形密封 圈交替組裝起來使用,以便充分發揮兩種材質V 形圈的優勢。

  支承環和壓環的材料,通常用金屬、塑料、硬橡膠、毛氈和夾織物橡膠等, 不同材料各有利弊。金屬制的支承環和壓環無彈性,為了保證V 形圈的正確位 置,必須形狀正確。但由于橡膠密封圈是彈性體,形狀和尺寸均有誤差,常常希 望支承環和壓環有一定的柔軟性,以便使唇的彈性分布處于均勻。酚醛樹脂制的 支承環和壓環就是為此而設計的。但它隨壓緊力加大而變形,太大時可能會破碎。

  橡膠或夾織物的橡膠制成的支承環和壓環可以有較大的變形,且不致壓碎。 但這種變形必然導致密封圈相應變形,使密封性發生變化,所以要慎用。

  支承環和壓環同時要求軟硬兩方面的特性,所以給設計者帶來一定的困難。 一般推薦軟金屬環,如銅合金、鋁合金及其他輕金屬等,這樣可以減少模型制造 及加工費用。

 2)V 形夾織物橡膠組合密封圈

  國家標準GB/T10708.1—2000 制定了V形夾織物橡膠密封裝置的形式和尺寸。

 3)支承環、壓環與偶合面間隙

  為了保證空載和低壓情況下的有效密封,V 形圈的唇部應給以一定的預壓, 即密封圈安裝后與密封圈要過盈配合,過盈量大則摩擦阻力大,過盈量小則密封 效果不好。為了保證產品的使用,密封圈過盈量應達公稱截面的10%~14%。為 了防止密封圈發生“擠出”現象,密封偶合件必須有精確的尺寸,并取合理的配 合間隙。

  密封圈內外唇傾斜角度一般應為5%~9%角的范圍,上唇為過盈,下唇與桿 或缸的表面留有一定的間隙。這樣既能減小摩擦阻力,又能保證唇部對密封面的 預壓力。采取這種改進措施,有利于提高V 形圈密封性能和使用壽命。經驗證 明,沒有傾斜角度的密封面,不僅摩擦阻力大,而且產生熱量多,使用壽命也短。

  支承環對V 形密封圈的位置其決定性作用,同時?;っ芊餿?,避免承受徑 向力,維護密封唇的機能,因此它的形狀和尺寸精度直接影響密封唇的工作,也 為此必須對它精加工。支承環與密封圈的角度相同。為了充分發揮V 形密封唇 的功能,讓介質壓力更好的作用于密封圈,使其充分張開,支承環不但不給過盈 而且要小于公稱截面寬2%~5%。其外徑應小于唇的外徑,內徑應大于唇的內徑, 其間應有一定間隙。

  在工作壓力高的情況下,還要開設通油孔,以使密封圈受壓面的壓力分布均 勻,幾個密封圈同時起密封作用;同時可避免非工作唇部產生逆壓損壞。密封圈 頂端的小圓弧形槽安裝時夾有空氣,工作時應設法排除,方法是在支承環底部鉆 幾個軸向小孔。

  壓環是調節壓緊力用的,同時也對密封圈起定位作用。通常它的凹部與密封 圈角度相同,也需精加工。當內壓低、要求摩擦小時,凹部的角度可以比填料的 角度大一些,最大可到96°。與支承環不同,它不能有間隙,而應有一定過盈, 壓環唇部的過盈應為6%~8%。

  V 形圈接觸部位的金屬材料越硬,其使用壽命越長。在高壓、高速下使用時, 滑移面的表面硬度應高于HS60。一般缸體用鑄鐵和鋼,活塞桿則以硬質鋼為好。 鋁、黃銅以及不銹鋼等與橡膠接觸易產生腐蝕,對磨損性不利,最好不用(汽缸 可用)。

  密封面的表面光潔不僅可以減少摩擦,而且應注意,滑動面光潔過度,潤滑 油容易被擦拭,是密封圈因不潤滑而造成磨損。

  一般缸內壁的粗糙度Ra 為0.8~0.4μm。

  為降低V 形密封圈的摩擦阻力,延長使用壽命,應在密封滑移部位采取潤滑措施。

 4)安裝調節

  V 形圈使用一段時間后,唇緣會磨損,為保證密封的持久性,須及時調整其 緊壓力。所以V 形圈壓緊力大小的調節方式是設計時必須考慮的。一般都采用 調整墊的辦法,給出墊片的厚度和件數后,便可精確控制調整量。也可以采用螺 母或設彈簧進行調整,直徑小于60mm時,應采用錐形彈簧,直徑大于60mm時, 則應采用多個小彈簧調節;彈簧數量應多于3 個,并應均勻分布。若采用調節螺 母加彈簧的調節方法,彈簧與V 形密封圈安裝腔體應有良好的配合精度及同軸 度。

  V 形密封圈安裝的入口處應倒角或倒圓,使密封圈易于裝入,也可作成階梯 形,以便安裝密封圈時插入導向套使密封件易于裝入。

      4、VD 形橡膠密封圈

  如將V 形密封圈一側唇部加厚,就成為VD形密封圈了。VD 形橡膠密封圈適用作旋轉軸的動密封,轉軸圓周速度不大于19m/s,可作端面密封和防塵密封。

  VD 形橡膠密封圈的型式分為S 型和A 型,其尺寸可查JB/T6994—1993。 VD 形橡膠密封圈用材料為丁腈橡膠或氟橡膠,密封圈表面粗糙度Ra 值為3.2μm,與唇口接觸的金屬件表面粗糙度Ra 為1.6μm。



                                                                         編輯整理:CYanYun
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