1樓：橡膠配方李秀權
成型填料密封
成型填料密封泛指用橡膠、塑料、皮革及金屬材料經模壓或車削加工成型的環狀密封圈。
成型填料按工作特性分為擠壓型密封圈和脣形密封圈兩類；按材料可分為橡膠類、塑料類、皮革類和金屬類。各種材料的擠壓型密封圈中橡膠擠壓型密封圈應用最廣，其中o形圈歷史最悠久，最典型。脣形密封圈的型別很多，有v形、u形、l形、j形和y形等。
5.1 o型密封圈
o型密封圈簡稱o型圈，開始出現在19世紀中葉，當時用它作蒸汽機汽缸的密封元件。
o型橡膠密封圈有如下的優點：
1）密封部位結構簡單，安裝部位緊湊，重量較輕；
2）有自密封作用，往往只用 一個密封件便能完成密封；
3）密封效能較好，用作靜密封時幾乎可以做到沒有洩露；
4）運動摩擦阻力很小，對於壓力交變的場合也能適應；
5）尺寸和溝槽已標準化，成本低，便於使用和外購。
5.2 v型密封圈
v型密封圈為一種脣形密封圈，是使用最早使用最多的成型填料之一。它主要用於往復運動，作活塞或活塞桿的密封。很少用於轉動中或作靜密封。
v形密封圈有下列特點：
1）密封效能良好；
2）允許一定的偏心載荷、和偏心運動；
3）可以多圈重疊使用，並通過調節壓緊力來獲得最大密封效果；
4）耐衝擊壓力和振動壓力；
5）當填料不能從軸向裝入時，可以開切口使用，只要安裝時將切口互相錯開，不影響密封效果。其缺點是摩擦阻力較其他成型填料的大。
5.3 y型密封圈
活塞密封用的u形和y形密封圈在形狀上略有不同，u形圈的脣長，底部與脣部同厚度或略大於脣部厚度。y形圈的純短，底部厚，這是為了克服u形圈常常不能穩定安放而設計的，同時可增大脣的強度，以免脣根部被撕裂。
5.4 鼓形和山形密封圈的結構
5.4.1 鼓形密封圈的結構
鼓形密封圈又稱活塞密封圈，它是為單向和雙向工作的活塞而設計的。密封圈的截面、襯套或擋環的結構與活塞的設計有很大關係。由於有各種效能的要求，所以鼓形密封圈的結構也不可能是一致的。
5.5 j形和l形密封圈
j形和l形密封圈，都是用於工作壓力不大於1mpa的氣壓或液壓機械裝置的密封。j形密封圈的是用於活塞桿密封。
六 油封和防塵密封
6.1 油封
油封，即潤滑油的密封。它常用於各種機械的軸承處，特別是滾動軸承部位。其功能在於把油腔和外界隔離，對內封油，對外封塵。
油封與其他密封比較有下列優點：
1）油封重量輕，耗材少。
2）油封的安裝位置小，軸向尺寸小，容易加工。
3）密封效能好，使用壽命較長，對機器的振動和主軸的偏心都有一定的適應性。
4）拆卸容易，檢修方便。
5）**便宜。
6.2 防塵密封
油封可作防塵密封的件使用。但是在粉塵嚴重或是為了保護其他密封件時，常常使用專門的防塵密封。
防塵密封的材料，油壓機械多用橡膠，氣壓機械多用毛氈，飛機和寒帶工作的油缸為了對付活塞桿外部結冰而用金屬，化工部門為防止活塞桿上的粘著物也用金屬。
防塵密封對保護關鍵性的液壓裝置是十分重要的。滲入塵土，不僅磨損密封件，而且會大大的磨損導向套和活塞桿。此外，雜質進入液壓介質中，也會影響操作閥和泵的功能，在最壞的情況下，也可能損壞這些裝置。
防塵圈能除掉活塞桿表面上的塵土和雜物，但損壞活塞桿上的油膜，這對密封件的潤滑也有一定作用。
七 磁流體密封
7.1 磁流體
7.1.1 磁流體的組成
2023年由美國帕佩爾（papell）發明的磁性流體，是把磁鐵礦等強磁性的微細粉末（約100å）在水、油類、酯類、醚類等液體中進行穩定分散的一種膠態液體。這種液體具有在通常離心力和磁場作用下，既不沉降和凝聚又能使其本身承受磁性，可以被磁鐵所吸引的特性。
磁流體由3種主要成分組成：
1）固體鐵磁體微粒（fe3o4）；
2）包覆著微粒並阻止其相互凝聚的表面活性劑（穩定劑）；
3）載液（溶媒）。
7.1.2 磁流體的特性
磁流體是一種叫膠體溶液。作為密封用的磁流體，其效能要求是：穩定性好，不凝聚、不沉澱、不分解；飽和磁化強度高；起始磁導率大；粘度和飽和蒸氣低，其他如凝固點、沸點、導熱率、比熱和表面張力等也有一定的要求。
影響磁流體穩定的主要因素有：微粒力度大小、表面活性劑和載液以及它們的合理配比。穩定性是磁流體各種特性存在的前提。
7.2 磁流體密封的工作原理
圓環形永久磁鐵，極靴和轉軸所構成的磁性迴路，在磁鐵產生的磁場作用下，把放置在軸與極靴頂端縫隙間的磁流體加以集中，使其形成一個所謂的「o」形環，將縫隙通道堵死而達到密封的目的。這種密封方式可用於轉軸是磁性體和轉軸是非磁性體兩種場合。前者磁束集中於間隙處並貫穿轉軸而構成磁路，而後者磁束比不通過轉軸，只是通過密封間隙中的磁流體而構成磁路。
7.2.3 極限條件
磁流體密封在工作時會受到下列條件的限制：
1）蒸發。磁流體由磁性微粒、表面活性劑和載液3部分組成，載液的蒸發是決定密封極限旋轉頻率和使用壽命的主要因素。因為密封是靠有限的磁流體工作的。
為此，應選用蒸汽壓低的載液，使蒸發損失為最小值。
2）溫升。溫度升高會導致磁鐵退磁和磁流體的蒸發。因為溫度升高，粘度降低，功率消耗也就降低，這是有利的一面。
但是溫度的、升高，磁飽和強度下降，也可能使密封的耐壓能力有些下降，因此，磁流體溫度一般不應高於105℃，否則應採用冷卻措施。
3）極限真空度。磁流體密封極限真空度取決於載液的揮發度，用二脂潤滑劑作成的載液可滿足1.333×10-7pa超高真空技術的要求。
4）周速。一般磁流體密封適用於高周速30m/s以上的運轉，無極限標誌。但考慮到溫度和散熱，周速應限制在60～80m/s，此時還要考慮極限耐壓能力。
八 高壓密封
高壓密封的型式很多，按其工作原理分為強制密封和自緊密封兩類。強制密封是依靠聯接件（螺栓）的預緊力來保證壓力容器的頂蓋、密封元件和圓筒體端部之間具有一定的接觸壓力，以達到密封的目的。自緊密封是隨著壓力容器內的操作壓力增加，密封元件與頂蓋、圓筒體端部之間的接觸壓力也隨之增加，由此實現密封作用。
自緊密封的特點是壓力越高，密封元件在接觸面的壓緊力就 越大，密封效能也就越好，操作條件波動時，密封仍然可靠。但是結構比較複雜，製造較困難。自緊密封按密封元件變形方式還可以分為軸向自緊密封和徑向自緊密封。
按密封材料效能，高壓密封又可分為使密封元件產生塑性變形的塑性密封，使密封元件產生彈性變形的彈性密封。
目前，壓力容器常用的密封型式有如下幾種：
1）強制密封有平墊密封，卡扎裡密封和八角墊密封；
2）半自緊密封有雙錐密封；
3）自緊密封有楔形密封，五德密封，空心金屬o形環密封，c形環密封，b形環密封，三角墊密封，八角墊密封，平墊自緊密封及橡膠o形圈密封等。
九 真空密封
真空聯機密封效能取決於聯接處的洩露和真空材料的放氣。對任何真空系統總希望漏、放氣量與密封形式、密封材料、加工精度及裝配質量等諸多因素有關，故在聯接處總會存在一定的漏、放氣量，因此可根據真空系統工作的性質，真空室工作工作應力的高低及其出口處抽氣速度的大小提出要求。
真空系統中的壓力在高於10-5pa真空範圍內廣泛使用合成橡膠、環氧樹脂和塑料。當真空度提到壓力10-7pa的真空範圍時，這些密封材料就不能用了，需要應用超高真空的密封材料如金或銅作墊圈，而真空殼體不能用軟剛需要改用不鏽鋼。
超真空氣體內的氣體狀態是動態平衡狀態。系統內的壓力極限，一方面與泵的有效抽速有關，另一方面與來自真空殼體及其內部的零部件的氣流量有關。因雖有系統的有效抽速由於泵有結構尺寸和費用的原因，總存在實際限制。
所以，減少氣流量就成為達到超高真空狀態的基本設計目標，成為選擇超高真空材料的主要準則。
作為真空系統內部用的材料，要求飽和蒸汽壓低，為了減少慢性解吸和體出氣，要求能耐450℃高溫烘烤，而不降低機械強度和不發生化學和物理損傷。作為真空系統殼體材料，要求能忽略氣體滲透，承受得住大氣壓的壓力，烘烤期間耐空氣侵蝕和不發生漏氣。此外，要求選用材料，加工製作容易，價廉易得。
對於真空度低於10-7pa的超高真空，雖然天然和合成橡膠是理想的密封圈材料，彈性好，裝配成真空密封后法蘭螺栓受力很小，而且可以多次重複使用。但由於超高真空系統要求密封圈材料耐250℃烘烤，實際上可可供選用的幾種橡膠材料都不能滿足要求。真空度更高（即壓力更低）的超高真空，則必須採用金屬密封。
9.1 真空用橡膠密封圈
接觸式真空動密封的結構，最常用的有下面幾種型別：
1）j型真空用橡膠密封。
j型真空用橡膠密封圈工作表面應平整光滑，不允許有氣泡雜質、凹凸不平等缺陷。
2）o型真空用橡膠密封圈。
3）骨架型真空用橡膠密封圈
4）真空用o形橡膠密封圈
9.2真空用金屬密封圈
金屬密封圈密封的可拆聯接是超高真空系統中常用的聯接形式。它是為滿足超高真空要求而必須經200～400℃的高溫烘烤除氣而採用的密封方式。
常用的金屬密封圈的材料有金絲和無氧銅兩種，它們有下列一些效能：
金（au）具有高的化學穩定性，高溫時不氧化，塑性好，屈服極限比銅或鋁低一倍，在較小的夾緊力下即可產生塑性變形，膨脹係數為αg=14×10-6cm/cm•℃，比不鏽鋼的膨脹係數αs=18×10-6cm/cm•℃稍低。金制密封圈雖有良好的密封效能，但在夾緊力的作用下會發生顯著的變形硬化，強度增加。為了保證密封圈密封，必須增大加緊力，而過大的加緊力又會在法蘭表面上引起壓力痕，影響密封效能。
因此，用在要求較高而不經過裝拆的聯接，拆開後重新裝配時需要更換密封圈。由於金的**比較貴，它的應用受到較大的限制。
銅（cu）的熱膨脹係數為αs=16.4×10-6 cm/cm•℃。銅的硬度比較大，銅製密封圈在使用前必須在真空或氫氣中進行退火處理，消除內應力。
無氧銅是目前超高真空密封聯接中常用的密封圈材料。其不足之處是高溫烘烤中與大氣接觸部分會氧化，因此，在要求高的情況下，將無氧銅的密封圈的表面鍍一層金，使其具有更好的密封效能。
作為聯接用的法蘭盤材料也必須能承受高溫烘烤、抗氧化以及在高溫時仍有良好的力學效能。最常用的材料是不鏽鋼。法蘭密封表面的粗糙度和尺寸就精度均應滿足超高真空密封的要求。
9.3 採用軟體變形的動聯接密封
9.3.1 非金屬軟體變形的動聯接密封
9.3.2 金屬軟體變形的動聯接密封
9.4 真空用的其他密封
9.4.1 真空用磁流體密封
真空轉軸密封具有代表的典型結構是接觸式的威爾遜密封。為了防止軸在高速旋轉、下氣體的洩露，只能增加密封接觸介面上的壓力。但是由此而產生的摩擦發熱問題卻難以解決。
因此，研製摩擦損失小，使用壽命長的新型密封結構已成為真空裝置中應當解決的重大問題之一。為了解決這一問題，近年來應用磁流體進行真空轉軸動密封的技術已經在國內外取得了成功。
真空中應用磁流體密封的優點：
1）磁流體密封真空轉軸可消除密封件間的接觸所產生的摩擦損失，提高軸的轉速（可達120000r/min），大大減少洩露。如果採用低蒸汽壓的磁流體可將真空室內的真空度維持在1.3×10-7pa以上。
2）磁流體的密封結構簡單，維護方便，軸與極靴間的間隙較大，因此可不必要求過高的製造精度。
3）磁流體在密封空隙中由磁鐵所產生的磁場所固定，因此軸的起動和停止較方便。其缺點是磁流體在高溫下難以穩定，工作溫度一般在-30～120℃之間。軸的過高或過低溫度下工作時需要採用冷卻或升溫措施，從而使密封結構複雜化。
9.4.2 聯接接隔板密封
利用磁力把動力傳遞當真空容器中去的密封是在真空容器外、施加一個旋轉磁場1，該磁場帶動真空容器內鼠籠式轉子2轉動，即可達到隔板密封的目的。
這種密封裝置的特點：
1）磁聯接隔板密封對真空容器內的真空條件沒有顯著影響，同其他幾種動密封相比，其真空可靠性大。
2）運動件與真空容器壁不相接觸，在傳遞運動過程中隔板或隔離圈筒除承受壓力差外，不承受其他載荷，從而可以保證磁聯接隔板密封的可靠性。
3）真空容器內的「汙染」，僅取決於運動部件本身的結構元件，特別是摩擦部件的放氣及隔板的透氣性。
磁聯接隔板密封結構在設計中應注意的問題：
1）外磁鐵應儘量接近真空器的內壁；
2）隔離平板或隔離圈筒應用非磁性材料製造；
3）傳遞運動的鐵芯形狀與磁鐵的形狀相適應，而且容器壁或真空室內的其他零件應保證鐵芯運動方向；
4）為了減少放氣和摩擦建議用包著玻璃的鐵芯；
5）磁場強度和磁鐵與鐵芯的距離應選擇使它們運動時與容器壁或容器內的水銀、銦等的衝擊不大。
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