产品结构设计-章5[40P][4.26MB]

第五章、密封结构设计5.1概述 5.2静密封结构 5.3动密封结构 5.4特殊密封结构

5.1、概述一、密封结构的功能与种类密封结构的作用是造成一个相当封闭的空间。对不同的产品，密封的功能和要求不同。

对于依靠封闭实现功能或进行、完成工作的产品，密封结构的主要功能是保证产品可靠工作、实现产品设计功能和效率。如液压、气压系统、发动机、空压机等的密封。通常这类产品对密封的要求较高。对于容纳、储存、传输物料的产品，密封的主要功能是防止泄露。如冰箱门、打印机墨盒、暖气片、输油管道、燃气输送系统等的密封。此类产品的密封要求主要取决于泄露造成的影响程度，泄露影响越大，密封要求越高。

密封的方法很多，可以按密封材料、工艺、结构特征、效果等划分。由于产品的密封结构通常都是在结合面上，通常按密封结构的运动状态，将密封结构划分为静密封和东密封两种。静密封指在相对静止的结合面上的密封结构。静密封主要用于各种固定连接处，需要以一定的压力密合保持密封效果。静密封又可按具体实施方式与方法分为垫片密封、填料密封、胶密封、螺纹密封、管箍密封、自紧密封等。动密封指运动接触面间的密封，典型例子就是活塞与缸筒之间的密封。动密封的方法很多，按密封状态可分为接触密封、无接触密封等；按实施方式和结构特点，可分为填料密封、机械密封、动力密封、迷宫密封等。

二、密封结构的材料可用于密封的材料种类和形式很多，需合理选用。

选择密封材料的主要因素包括：产品的特点(如工作温度、接触介质、运动状况等)密封的要求(可靠性、耐久性等)密封方式，维护维修(装拆方便性、互换性、频繁程度等)加工、制造工艺性和成本因素等

密封材料常用以下几种：金属：铜垫片、钢垫片(冲压成型，用于发动机缸体等密封),纯铜垫(液压系统的静密封)。聚四氟乙烯：成型件主要用于重要的阀门等；生料带，用于水暖管、燃气管道接头等螺纹密封。橡胶：用于水截门、低压无腐蚀管道对接头等密封。密封圈：有O形圈、V形圈、Y形圈、唇形圈等，由橡胶、聚氨酯等制成，标准化零件，广泛用于液压、气动系统的动、静密封。毛毡：机械系统油封等。密封胶：有环氧树脂、酚醛树脂、氯丁胶等，按连接材料和密封要求选用。

5.2、静密封结构一、垫片密封在密封结合面间夹入金属或非金属垫片，实现密封。垫片密封需要一定的压力施加在垫片上，使垫片变形后充满间隙。垫片密封通常用螺纹紧固件施加预紧力，机械结构上采用法兰

形式较简单、有效。

图5-1为常用的法兰连接垫片密封结构形式。其中，图5-1(a)~图5-1(d)的垫片为非金属软垫片，适于设备和管道连接密封，垫片面积大，法兰受力均匀，但需螺栓预紧力大。图5-1(e)采用金属垫，主要用于压力管道连接接头。

机械设备、液压系统等使用的螺纹连接的密塞、管接头也使用垫片密封，如图5-2所示。图5-2(a)~图52(c)用非金属软垫片，垫片在紧螺纹时易变形，用于低压场合。图5-2(d)、图 5-2(e)用非金属软垫片时，适用于低压，用金属垫片可用于高压场合。图5-2 (f)用金属锥形垫片，适用于高压管道，压力可达250MP。

二、填料密封填料密封使用橡胶等柔软材料，通过挤压变形填充密封间隙。图5-3为几种填料密封结构。图5-3(a)用于可拆刚性管连接密封，密封位置可调；图5-3 (b)与螺纹连接密封联合使用，用于不重要、小管径密封；图5-3(c)允许管道接头轴向伸缩，用于非重要的管道连接密封。

图5-4为两种可用于重要管道连接的填料密封结构，如啤酒、饮料、化工原料生产设备的输送管道等。

三、O形圈密封O形圈有系列化产品供应，使用方便。O形圈的材料有多种，耐油橡胶材料制品最常见。此外还有聚氨酯、聚四氟乙烯和金属等制成的。

图5-5为非金属 O形圈密封常用结构。

图5-6为金属O形圈密封的常用结构。

金属O形圈分为充气式和自紧式两种。充气式为在环内充惰性气体，可增加环内的回弹力，用于高温场合。自紧式是在环的内侧圆周上制有若干小孔，介质进入环内使环具有自紧性，用于高压场合。金属O形圈密封性能优良，适于高温、高压、高真空和低温等条件。

四、其他密封结构自紧密封依靠介质压力增加密封性，压力越大，对密封件的作用越大。图5-7为几种自紧密封结构。

如图5-8所示，螺纹连接密封一般需在螺纹处放置密封胶、麻线或聚四氟乙烯生料带等提高密封效果，常用于水暖管件连接。