泛塞密封及与O、U形圈对比.docx

.泛塞密封及与O、U形圈对比泛塞，该词来源于“Variseal”的音译，是复合密封、组合密封的意思，实际上通常指的是弹簧蓄能密封，是spring variseal（弹簧复合密封）的简写。“泛塞”本身就是“复合密封”的音译，所以在“泛塞”的后面没有必要加“密封”二字，若按照习惯叫法，加上该二字也行。当然，按照中文直接说“弹簧蓄能密封”更好。典型泛塞结构右图为泛塞的典型结构，分内外不同的两个部分，外部密封件本体为特种功能塑料，内部为特种材质的不锈钢弹簧。密封件本体和弹簧的材质都因不同的工况和工作介质而不同。一般的，密封件本体的材质有：纯四氟乙烯，填充四氟乙烯，超高分子量聚乙烯，聚酰亚胺，聚醚醚酮等。不锈钢的材质则一般有SUS301,SUS304,SUS316和SUS718等。外部的密封件本体与要密封的两个面接触，起密封的作用，所以要求摩擦系数低，强度高，耐磨损，耐工作介质，耐工作环境高温或低温。典型泛塞结构内部的不锈钢弹簧为外部的密封件本体提供压力，使密封件唇口一直紧紧的被压在密封接触面上，防止泄漏，特别是当内部压力较低，为零压甚至负压的时候，弹簧就是密封压力的唯一来源。对于弹簧的要求较简单：耐环境高低温，耐腐蚀，弹性力相对恒定。这几点要求虽然不多，但不易达到，对于弹簧的材质，工艺和形状要求高。泛塞是近年来开发的一种密封形式，与格莱圈、斯特封等组合密封一样，充分的利用各组成材料的优越性能，从而性能远远超越任何单一材料的密封件。它与以前的各种形式密封件相比，既有显著优点，也有明显的缺陷。优点：1， 耐高低温的范围大大增强，低温可以达到-200C，高温到300C左右，这对以前的各种形式密封不可想象。2， 摩擦系数更低，虽然格莱圈和斯特封的密封材料可能与泛塞的一样，摩擦系数较低，但同样材质的泛塞，摩擦系数会更低，特别是工作压力大的时候，区别极为显著。3， 寿命更长，如果材料是泛塞的常用材料：填充聚四氟乙烯和不锈钢其储存寿命理论上是无限期，使用寿命也较其他的形式密封件要长，在有些工况下也是无限期，这对于一些特定用途的油缸非常重要。4， 耐高压及超高压力，一般标准设计的泛塞圈，可耐压20-30MPa，通过更改设计参数，耐压100MPa以上也很容易。5， 在高低压力下，泄漏量都较小。泛塞圈在高低压下都能有好的密封性能，而其他形式的密封要么耐高压性好，要么耐低压性好，同时耐高低压力都好很难达到。6， 安装沟槽小，安装沟槽标准尺寸与同级别O形圈的一样。缺点：1， 安装沟槽一般为开式或半开式，特别是小直径油缸，必须为开式或半开式，这样为油缸的设计、制造与安装可能会增加一定的成本。2， 密封件制造工艺为车削成型，生产效率低，制造成本较普通密封件的高，故密封件的采购成本会较高。典型应用工况：1， 高温密封现代的工业油缸，很多地方需要高温油缸密封，如压力铸造油缸，冶金油缸，窑炉油缸，汽车发动机密封，等等，最高温度达到300C左右。2， 低温密封液化氮气，液化石油气，液化二氧化碳，液化氧气，等密封，最低温度达-200C。3， 高压密封超大吨位的压力机，高压水切割机，空压机等，最高压力达400MPa。 4， 高速密封高速转轴，转速可达30-40米每秒。高速往复运动油缸，伸缩的速度可达15-20米每秒。5， 特殊工作介质密封高温水汽，海水，刹车油，酸碱等。6， 低摩擦典型的如伺服油缸。7， 长寿命密封风电变桨油缸，建筑减震油缸。8， 长大油缸密封典型如起重机油缸，堆高机油缸。9， 卫生安全密封目前食品和药品接触的密封已经基本采用泛塞圈。10， 快速反应油缸密封件安装沟槽小，油缸各结构件可以更轻，同时摩擦阻力小，可大幅提升油缸的动态性能，制造出更好的快速反应油缸。发展趋势：虽然目前泛塞相对其他密封形式成本较高，但他的优势多也很显著，很多情况下已经变得不可替代，随着对设备性能和工作可靠性要求的提高，设备维护人力资源的日益昂贵，泛塞的性价比变得越来越高，应用也越来越普遍，现在已经有一股泛塞取代传统密封的大趋势。泛塞技术：泛塞圈虽然看起来结构简单，大家仿制起来好像也很容易，其实不然，不同的公司产品，其使用寿命可能会极为悬殊。因为不同工况下密封件结构、密封材料配方的选择和差异化的制造工艺在这里都非常重要，一旦选用不合适的材料配方或密封结构，密封件质量难以保证。泛塞密封与O、U形圈密封对比：1， 组成成分O形密封各种材质、硬度的橡胶，常用的有丁腈橡胶、氟橡胶、硅橡胶和乙丙橡胶等U形密封现在一般为聚氨酯，极少数为较硬的橡胶泛塞密封密封件本体一般为填充聚四氟乙烯，基体是聚四氟乙烯，填充料为碳纤维、铜粉、二硫化钼等，弹簧的成分通常为耐腐蚀的各种不锈钢。2， 储存寿命O形密封丁腈橡胶等一般为2-10年，氟橡胶，硅橡胶5-20年U形密封一般为5-10年。泛塞密封理论上无限制3， 工作介质相容性O形密封O型圈密封介质的耐受性因材质的不同而区别很大，没有一种可以包打天下，如丁腈橡胶耐非极性矿物油，对于极性矿物油，水及酸碱等的耐受性很差。U形密封耐矿物油液压油，不耐水及含水液体。泛塞密封聚四氟乙烯材料制作的泛塞本体耐几乎所有的介质，含强酸强碱、有机溶剂、各类油脂，无机盐有机盐溶液。不锈钢304、316、718等的耐腐蚀性都很强，可适用于多种工作介质中，如各类油脂，水等。4， 摩擦与磨损O形密封橡胶与钢材的干摩擦系数约为0.6-0.8之间，在有润滑时摩擦系数为0.3-0.5之间U形密封一般摩擦系数较相同工况橡胶的要稍小，干摩擦系数在0.3-0.5间，有润滑时，摩擦系数在0.2-0.4之间。泛塞密封填充聚四氟乙烯与金属材料的干摩擦在0.15左右，有润滑的时候，摩擦系数为0.01-0.05之间，因为摩擦系数相差较大，摩擦阻力和磨擦损耗量相应的也相差巨大。5， 物理老化，工作蠕变O形密封橡胶在贮存和使用过程中受自然和人工环境各种条件的综合影响，性能和外观随时间而变坏。橡胶制品常因受热、空气中的氧和臭氧、阳光、风、雨、雪、水分以及使用过程各种机械应力作用或化学溶剂的侵蚀，使橡胶的化学结构受到破坏，变软或硬脆龟裂，表面粗糙，力学性能下降，随时间推移逐渐丧失使用价值。当O形圈正常工作时会受到一定的应力，在应力的作用下，O型圈形状会发生永久变形，从而部分或全部失去工作能力。U形密封在热、光、氧气、水等的影响下老化，力学性能逐渐下降。在应力的作用下，聚氨酯U形圈会发生一定的变形，但通常情况下永久变形较小，一般不影响工作。泛塞密封因为材料本身耐各种溶剂及温度，氧化剂等，在储存与工作时都不会发生材料变质与劣化。密封件本体主要成分为聚四氟乙烯，在压力作用下可能会发生蠕变，但因为密封唇口主要由弹簧提供形变恢复力，故本身在工作的压力作用下发生蠕变而失去工作能力的可能性极小。6， 工作温度O形密封根据橡胶材料的不同会有些区别，但基本以0-70C为最佳工作区间，有些橡胶的工作区间在特殊的工况下会大些，如硅橡胶，在水中耐温只能达到100C，但在空气中可达到210C。U形密封一般密封件正常工作温度-30到+110C。泛塞密封工作温度-200到+250C。（决定于密封件本体材料，弹簧的工作温度范围远大于密封件本体）7， 挤出间隙及耐压等级O形密封材料硬度不同，抗压抗挤出能力差别较大，一般的，如果压力大于5MPa，需要加装挡圈，否则可能发生挤出破坏。安装时挤出间隙小于0.1为佳。U形密封材料硬度不同，抗压抗挤出能力差别较大，一般的，如果压力大于15MPa，需要加装挡圈，否则可能发生挤出破坏。安装时挤出间隙小于0.2为佳。泛塞密封单独承压可达20-50MPa，如果加装特殊挡圈，可以承压100MPa以上。安装沟槽与O形圈相同时，挤出间隙可以为O型圈密封的2-3倍，极大地减少制造费用。8， 主要密封形式：O形密封主要密封形式为静密封，少量用于气动低压密封U形密封主要密封形式为动密封，少量用于静密封泛塞密封主要密封形式为动密封，少量用于静密封9， 工作寿命O形密封在满足条件：材质与介质相容、常温低压、隔绝空气光照射等条件的工况下，静密封寿命较长，否则很短，一般不到2年。动密封的寿命一般都不长，主要决定于压力和接触面粗糙度及润滑情况。不可用于干摩擦。U形密封决定于具体工况下的以下因素：工作温度，运动速度，工作介质，接触面粗糙度。不可用于干摩擦泛塞密封相同工况下，为前者的10到100倍以上。可用于干摩擦。10， 成本O形密封价格便宜，安装方便，是最便宜，使用最广，也是最成熟和通用的密封件。U形密封价格根据具体的规格和品牌、质量的不同而不同，但一般是O形圈的10倍以上，安装较方便。泛塞密封近年开发出来的密封种类，价格较U形圈贵，安装沟槽通常为开式或半开式。目前使用量相对还较少，但近几年开始迅速增长。11， 性价比 O型圈密封一次性安装使用的情况下，性价比具有无可比拟的优越性，但如工况特殊：工作介质、高温、高压、大间隙、润滑不良、要求工作寿命等情况，其性价比不理想，虽然密封件本身很便宜，但反复拆检安装、泄漏等成本高。U形密封常温下的低压低速往复运动时，性价比高，高温、高速或高压等工况下使用不理想。泛塞密封因为价格较U形圈要贵，对于一般要求不高的使用工况可能不划算，但如使用工况有特殊工作介质及要求低摩擦、高温、高速或高压等情况，或对使用寿命有要求，使用泛塞密封更好，性价比更高。经过“禁卖中兴芯片”事件，国人都知道芯片难造，技不如人，对这个事情非常重视，以至近期投资芯片成风。其实，到目前为止，我们还有很多像芯片制造这样的短板待补，密封行业就是一个。密封行业又分机械密封和液压/气动密封，机械密封用于高温、高速等特殊工况；液压/气动密封用在流体传动方面。对于前者-机械密封，我们的技术与国外先进技术相差还较远，很多关键件还必须进口。在流体传动密封这一块，国内经过几十年的追赶，目前的技术差距已经不大，有些方面已经达到国外先进水平，这方面的典型代表如 “达曼森密封科技”的四氟乙烯密封和橡胶密封技术。我们国家液压工业从上世纪60年代开始起步，密封件行业也在半仿制半研发中开始前进。改革开放前期，内地密封企业以贸易和代理国外品牌及简单的仿制为主，到2000年前后，国内高质量的密封件基本上是靠进口，近年来，出现极少数的几家重视密封产品质量和新品研发的企业，达曼森密封科技是其中重要的一员。达曼森密封科技有限公司是一家专门从事密封原理、密封材料研究、密封系统设计及密封件生产与开发的科技型企业。公司每年用于研究开发的资金占销售额的百分之5-10之间，与国外各大著名跨国公司的相当，远高于国内同行的，相应的，密封技术方面也处于国内公司前列。达曼森密封的橡胶和四氟乙烯密封产品质量均已经达到并较出大部分的国外同类产品的。达曼森密封产品目前主要是液压密封和汽车密封方面，也有相当部分特殊密封，如气弹密封，较高压水密封，炼钢炉设备高温密封，低温液化气、氮气设备密封等特殊密封。达曼森密封这些年在研发方面硕果累累：1. 破碎锤浮动密封现在常用的破碎锤，因为整体的结构问题，活塞密封采用滑阀式间隙密封，间隙一般大于5个丝，间隙小了可能会发生干涉和卡死，大了又会产生大的泄漏，导致设备整体效率低下，并伴随大量发热，极大的影响机器可维护性和整机寿命，可以说是行业痛点之一。达曼森发明的浮动密封，很好的解决了这两个问题。2. 高压密封达曼森开发的高压密封，已经用于较大压力150MPa的压力机油缸，使用效果良好。3. 高温密封高温密封也是达曼森研发的重点方向之一，高炉打渣设备的工作温度通常高达400-500C，达曼森为高炉打渣设备成功开发的高温油缸密封，效果理想，达到预期。4. 液压缸抖动与爬行液压油缸的抖动与爬行，目前在液压传动特别是工程机械上很常见，是液压行业的一个痛点。达曼森经过理论分析与模拟，找到了问题的根源，通过重新设计液压油路和油缸密封方案，成功解决。5. 长行程液压缸密封方案油缸行程变长后，会出现同样结构短油缸没有的新问题。如抖动与爬行，密封件拉伤，寿命短等。同样达曼森也找到了相应的解决方案。6. 新型密封材料：vs011等一批高性能材料，密封材料这一块，达曼森开发了多种以四氟乙烯为基体的特殊工程材料，其性能较常用材料有巨大的改善。如达曼森内部代号为VS系列材料，材料的综合性能较同类产品有极大的提高，在保持四氟的低摩擦系数、耐腐蚀、耐高温、耐老化等特性外，耐磨能力、抗蠕变能力均达到了业内较好水平，产品已经应用于风电长效油缸(设计寿命20年)，桥梁高层建筑阻力器(设计寿命20年)、缸内直喷发动机高压油泵密封(工作频率20万次/小时)。达曼森生产的导向带类似的研发成绩还有很多，典型的如下：7. 汽车变速密封8. 汽车气门密封9. 气弹密封10. 泛塞密封原理及理想结构11. 筒形坯料自动压制机12. 橡胶硫化快速布料装置13. 安装快捷，性能优良的新型密封结构密封理论方面的研究达曼森也处于国内较好位置，应用达曼森的研究成果，设计了多个技术先进的密封案例，包括较高温，较低温，较高压，较高速等案例，其密封效果均得到客户高度认可。达曼森公司与国内外多所大学及科研机构有长期合作和技术交流，拥有多项发明专利和国内较好的生产工艺，研发团队具备应对各种复杂工况密封系统设计开发能力。公司已通过ISO9001质量体系认证和TS16949质量体系认证。达曼森公司有各类中高级专业技术人员二十多人，厂区占地一万三千余平米，车间面积八千余平米。生产设备和检测设备均处于同行较好水平，大型压力机可压制2米直径的密封件坯料，加工设备全是技术先进的自动化CNC机床，生产能力和整体规模目前处于国内同类企业较前列。公司在解决较高温、较高压、较低温、强腐蚀等特殊工况方面有较为丰富的应用经验和的深厚理论基础，产品广泛用于工程机械、汽车、自动化设备、石油、水利、化工、航空航天等领域。达曼森始终为客户提供较合适的产品、良好的技术支持、健全的售后服务。达曼森的服务从了解客户的密封要求和密封工况开始，为客户设计合理的密封系统，选用较合适的密封件，达到理想的密封效果。达曼森提供的不仅仅是看得见的产品，更多的是方案、服务、信心与保障。.