密封

圈１３带有防护套和抗磨支撑环的液压缸活塞杆用密 圈１１切口填料密封环 封结构
万方数据
第３６卷第５期 德国Ｂｕｓａｋ＋Ｓｈａｍｂａｎ
ＧｍｂＨ
阎家宾．动力液压缸动连接用接触式密封件 Ｃｏ．公司生产
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使用因素，如活塞杆每分钟往返移动的次数、尺 寸、材料和密封表面的加工，材料的物理化学性 能和密封件的结构，工作液的腐蚀性、黏度和润 滑性能。对一些工业发达国家（如美、俄、德） 的科学技术和专利文献的分析指出，近些年来， 在液压缸动连接新型密封结构方面，在选用具 有高物理化学性能的密封材料方面都做了广泛 的工作。 参考文献：
圈６动力液压缸活塞用带氟塑料防护环和 支座的皮碗密封件
ｌ
Ｚ
）
圈７
液压缸活塞密封用ｕ形截面的橡胶皮碗
的深度ｈ不小于ｌ，１为从皮碗前端到最后一个 密封凸缘１或７顶点的距离。
图８示出了动力液压缸活塞杆所采用的未 加强的弹性体皮碗，其密封性可靠。该皮碗由 内唇４和外唇２及支体１构成，两个密封唇由 锥形分叉点分开。唇２和唇４在分叉点３的顶 部的水平宽度之和比液压缸活塞杆６和缸体顶 盖５之间的密封间隙的宽度大４％一１５％（见 图８６）。套在活塞杆６上的皮碗的外唇２的端 径比活塞杆直径小３％一１０％。皮碗可靠地定 位在缸体顶盖的密封槽中，以防皮碗倾斜，甚至
Ｐ
圈９液压缸活塞杆用带防尘缘的弹性体密封皮碗
燃。②
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德国Ｂｕｓａｋ＋Ｓｈａｍｂａｎ
ＧｍｂＨ ｕｎｄ
Ｃｏ．公司
研制了一种液压缸活塞杆用的密封可靠的皮碗 密封件，它是采用机械强度很高、耐磨性能优异 的特种聚氨酯弹性体制造的。产品尺寸符合
ＤＩＮ ＩＳＯ
５５９７标准。密封件具有显微结构的工
图８动力液压缸活塞杆用弹性体密封皮碗：ａ－皮碗安 装前的状态；６－皮碗安装后的状态
万方数据
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世界橡胶工业
２００９
互配合的齿纹内表面上是有对接缝（接口）５的 弹簧环３。在开口７前，胀环２的后部凸缘８进 入活塞６的槽底上的定位槽中。 如果要保证液压缸动连接件有很长的使用 寿命，则必须采用由金属石墨、胶布层压板、卡 普隆、氟塑料和其他塑料及复合材料加工而成 的开口密封环取代开口金属环。因为由这些材 料加工的密封环可以减小摩擦力，提升密封连 接件的密封效果。 采用硫化胶密封环作为液压缸动密封连接 件的密封件，简单、紧凑、可靠性高，这种密封环 的截面有圆形、直角形、椭圆形和异形的，其适 宜的使用条件是：工作液压力达到３２ ＭＰａ，连 接件部件的移动速度为０．５ ｍ／ｓ，工作温度范 围为一５０℃一１００℃。连接件的密封作用依靠 硫化胶在安装时的压缩应力，硫化胶在工作液 压力下产生的变形和对密封面的紧密贴合作用 达到的。 为了防止硫化胶密封环在工作液压力下被 挤入密封面的间隙中，可以采用由氟塑料或者 聚酰胺树脂制作的防护环。异形截面的弹性体 环可用于高粉尘环境中，作为动力液压缸活塞 杆的动密封件。异形截面弹性体环（见图３）有 两个向对称轴倾斜的侧面，每个侧面与轴形成 的夹角ａ＝１２０一２０。。弹性体环装在动力液压 缸缸体顶盖上的密封槽中，这时密封环处于槽 底部的横截面变小，而与其相反的环的表面１， 其倒角半径为Ｒ，是与表面１相反的表面３的 倒角半径ｒ的１．２—１．７倍。两个表面倒角半 径Ｒ＋ｒ之和小于该环截面的高度ｈ，且为其宽 度Ｂ的１．２—１．８倍。
图３
密封动力液压缸活塞杆的异形截面弹性体环
橡胶皮碗，它安装在缸体顶盖４的密封槽中。
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第３６卷第５期
阎家宾，动力液压缸动连接用接触式密封件
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为了防止皮碗２在工作液压力作用下被挤入缝 隙中，需采用氟塑料防护环。
在动连接件的配合槽中翻转，导致密封失效。 美国Ｇｒｅｅｎｅ
Ｔｗｅｅｄ ｏｆ
Ｄｅｌａｗａｒｅ，Ｉｎｅ．公司
０．５
ｍ／ｓ时，其工作可靠。 椭圆形截面橡胶密封环不同于圆形截面的
密封环，它本身不会扭转，密封性更加可靠。位 于液压缸缸体２中的活塞１（见图５）采用带防 护环３和５的椭圆形截面的硫化胶密封环，它 与圆形截面硫化胶密封环相比，摩擦很大，活塞 １的槽的宽度大。 美国ＵＨＰ Ｃｏｒｐ公司为液压缸缸体内活塞 研发了一种异形截面密封环的密封结构，它由 弹性体制造，部分外圈包着氟塑料。当工作液 的压差较小时，活塞上只有弹性体起作用，如果 压差较大，氟塑料开始工作。该密封环的特点 是动密封连接件中的摩擦力小，使用寿命很长。 弹性材料制造的密封皮碗的截面形状有 Ｖ－，Ｕ－，Ｗ一，Ｃ一，Ｆ一，Ｌ一等形状，可用于工作液压力 达到５０ ＭＰａ、密封部件的移动速度在３ ｍ／ｓ，工 作温度从一５０℃到１００ ａ１２的液压缸动密封连接 件中，共密封能力是靠安装时皮碗发生的变形 和工作液的压力达到的。皮碗密封件与弹性体 材料制造的密封环相比，虽然可以确保它有很 高的密封性能和长的使用寿命，但是尚有许多 缺点：只能单侧密封，尺寸较大，在双向作用液 压缸活塞上必须成对使用皮碗。为了防止液压 缸工作腔因负压而吸入空气，其活塞杆必须加 用其他密封件。为了防止皮碗２的背面（见图 ６）挤入活塞４和缸体１的间隙中，可选用氟塑 料防护环。为了定位皮碗２和在活塞４回程时 或在高压工作液从后面作用于皮碗２，避免密 封唇被挤入缝隙中，必须采用皮碗座５。 图７示出液压缸活塞杆１用的Ｕ形截面的
缝。环的截面形状主要是直角形的。动密封连 接件的密封程度主要取决于密封结构中的密封 环的数量，而环的数量又与工作压力和被密封 的连接件的直径有关，通常在２到９之间变化。 环间距不影响连接件的密封性。金属环密封件 的缺点是要求连接件的零件加工精度高，因为， 这种环无法补偿缸体表面上的微观不平整度、 椭圆度和锥度。
缸——直线往复运动的液压发动机。由于这类
液压发动机构造紧凑，产生的动力巨大，活塞杆 的运动程序易于控制，反向运行安全，可以最充 分地满足现代工艺设备对使用条件、质量和尺 寸限制方面的要求。 动力液压缸的正常运行在很大程度上取决 于活塞和活塞杆的密封件（液压缸动连接密封 件）的可靠性。因此，改进动力液压缸中做往 复运动的活塞杆和活塞用的动密封件的质量是 我们的迫切任务。 动力液压缸的动连接密封采用接触式密封 件：开口金属弹簧环，非金属材料加工的开口密 封环，圆形ｘ、直角形、椭圆形和异形截面橡胶 密封圈，皮碗密封件，填料密封件和复合密封 件。 开口金属弹簧环３（见图１）是一种最简 单、寿命最长的密封环，可作为活塞２对液压缸 缸体１内表面之间的密封，其使用条件是运动 速度不超过７．５ ｒａ／ｓ，工作液压力５０ ＭＰａ，温度 范围宽。弹簧环使用的材料为灰铸铁、特种钢 和青铜；环的对接缝有直缝、斜缝或者阶梯形
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文献标识码：Ｂ
文章编号：１６７１－８２３２（２００９）０５－００２７－０５
在石油加工和石化生产工艺线中，容积液 压传动装置得到了广泛应用。这类液压传动装 置与其他传动装置相比有明显的优势：尺寸小， 质量小，操控方便，可靠地防止过载，执行机构 可无级调速等。就费用而言，该液压传动装置 最主要和最普遍选用的元件是一台动力液压
编译者简介：阎家宾（１９３７一），男，辽宁沈阳市人。１９６３年毕业 于大连工学院（现大连理工大学）高分子化学专业。高级工程 师，从事橡胶制品的研发工作。有多本译著出版。
圈１液压缸活塞用开口金属弹簧环密封件
圈２液压缸活塞用带波形胀环的开口金一弹簧环密 封件
如图２所示，动力液压缸活塞动连接件摩 擦副的均衡磨损和可靠密封作用是由安装在活 塞６的槽４中带有波形胀环２的开口金属弹簧 环来保证的¨】。在与开口弹簧环３内表面接触 的胀环２的部分加工许多单向齿ｌ，与齿１相
刀
图１０动力液压缸活塞杆用填料密封件
放置一个三角形截面的氟塑料保护环１，位置 面对工作液压力的作用，以防止齿形截面的聚 氨酯环４被挤人间隙圹中而被损坏。与先前 使用的圆形截面的橡胶环相比，新研制的活塞 杆密封环具备两大优点，一是使用寿命延长一 倍，二是摩擦力小。
填料函密封——装有软填料的填料函密封
主要用于在苛刻条件（高温和高压）下工作的 动力液压缸活塞杆的密封。作填料函填料的有 棉制、麻制的、有石棉、石棉金属和浸渍胶体石 墨、地蜡、悬浮氟塑料、脂肪的其他材料，采用压 盖箱（填料盒）压实填料密封面，压盖的压力必 须大于工作液的压力。 填料函密封的优点是结构简单，更换填料 时不必拆卸液压缸，其缺点是必须定期调节填 料函的压力（拧紧填料函）。在使用过程中，由 填料制成的润滑材料渐被冲刷出去，填料的性 能也发生变化。导致填料的弹性逐步消失，到 继续拧紧填料函也无法保证动连接必要的密封 性能时，则必须更换填料。 动力液压缸活塞杆采用填料函密封Ｈｏ的 特点是结构简单，使用寿命长，在工作液的温度 较高条件下使用时，工作可靠。活塞杆６的密 封结构（见图ｌＯ）由工作腔内切口的填料函密 封环１、２、３、４、５组合而成，每个环的外表面都 有环形槽，在最后的环形槽中还有镯簧７。为 了保证在活塞杆一环的摩擦副中环１、２、３、４、５ 在大部分磨损之前都能得到固定的磨蚀补偿， 每个填料密封环（见图１１）至少有一对互相平 行的切口１、２，每对切口与环的内表面相切，切
第３６卷第５期
世界橡胶工业
Ｖ０１．３６ Ｎｏ．５：２７～３１
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动力液压缸动连接用接触式密封件
阎家宾
（中橡集团沈阳橡胶研究设计院，辽宁沈阳１１００２１） 编译
摘要：叙述了一些发达国家动力液压缸活塞、活塞杆使用的不同截面形状的接触式动密封件及其 材料。介绍了液压传动工艺和其他机械产品不断升级的情况以及对密封系统和材料进行选择时应考虑 的各种因素。 关键词：动密封；接触密封件；弹性体 中图分类号：ＴＱ
图１２
由聚氨酯密封环和橡胶压紧环组成的液压缸活 塞杆用复合密封件
图１３示出的是动力液压缸活塞杆４所用 的复合密封件，其具有较长的使用寿命。它是 由活塞杆４的薄壁防护套６、弹性套筒３构成， 弹性套筒３的内外表面上均加工有环形槽，套 筒３的上下还配有橡胶垫５和７及支撑环１，薄 壁护套６和支撑环１由抗磨材料制造，为了避 免橡胶垫７在工作液压力作用下被挤入活塞杆 的径向间隙中，应该预先加配三角形截面的氟 塑料防护环２和８。这种密封结构的特点是工 作的可靠性极高。