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O形密封圈的密封原理

大城县名焜密封材料厂

2023/4/21 9:43:42

O形密封圈简称O形圈,是一种截面为圆形的橡胶圈。O形密封圈是液压、气动系统中使用广泛的一种密封件。O形圈有良好的密封性,既可用于静密封,也可用于往复运动密封中;不仅可单独使用,而且是许多组合式密封装置中的基本组成部分。它的适用范围很宽,如果材料选择得当,可以满足各种运动条件的要求,工作压力可从1.333×105Pa的真空到400MPa高压;温度范围可从-60200     

   与其它密封型式相比,O形密封圈具有以下特点:    

 1)结构尺寸小,装拆方便。    

 2)静、动密封均可使用,用作静密封时几乎没有泄漏。    

 3)使用单件O形密封圈,有双向密封作用。    

 4)动摩擦阻力较小。     

 5)价格低廉。     

       O形密封圈是一种挤压型密封,挤压型密封的基本工作原理是依靠密封件发生弹性变形,在密封接触面上造成接触压力,接触压力大于被密封介质的内压,则不发生泄漏,反之则发生泄漏。在用于静密封和动密封时,密封接触面接触压力产生原因和计算方法不尽相同,需分别说明。 

1、用于静密封时的密封原理      

       在静密封中以O形圈应用最为广泛。如果设计、使用正确,O形密封圈在静密封中可以实现无泄漏的绝对密封。 O形密封圈装入密封槽后,其截面承受接触压缩应力而产生弹性变形。对接触面产生一定的初始接触压力Po。即使没有介质压力或者压力很小,O形密封圈靠自身的弹性力作用而也能实现密封;当容腔内充入有压力的介质后,在介质压力的作用下,O形密封圈发生位移,移向低压侧,同时其弹性变形进一步加大,填充和封闭间隙δ。此时,坐用于密封副偶合面的接触压力上升为Pm 

Pm=Po+Pp     

式中Pp——经O形圈传给接触面的接触压力(0.1MPa)     

Pp=K·P     

K——压力传递系数,对于橡胶制O形密封圈K=1;     

P——被密封液体的压力(0.1MPa)。     

由于一般K≥1,所以Pm>P。

      由此可见,只要O形密封圈存在初始压力,就能实现无泄漏的绝对密封。这种靠介质本身压力来改变O形密封圈接触状态,使之实现密封的性质,称为自封作用。理论上,压缩变形即使为零,在油压力下也能密封,但实际上O形密封圈安装时可能会有偏心。所以,O形圈装入密封沟槽后,其断面一般受到7%—30%的压缩变形。静密封取较大的压缩率值,动密封取较小的压缩率值。这是因为合成橡胶在低温下要压缩,所以静密封O形圈的预压缩量应考虑补偿它的低温收缩量。 

2、用于往复运动密封时的密封原理      

      在液压转动、气动元件与系统中,往复动密封是一种最常见的密封要求。动力缸活塞与缸体、活塞干预缸盖以及各类滑阀上都用到往复运动密封。缝隙由圆柱杆与圆柱孔形成,杆在圆柱孔内轴向运动。密封作用限制流体的轴向泄漏。用作往复运动密封时,O形圈的预密封效果和自密封作用与静密封一样,并且由于O形圈自身的弹力,而具有磨损后自动补偿的能力。但由于液体介质密封时,由于杆运动速度、液体的压力、粘度的作用,情况比静密封复杂。      当液体在压力作用下,液体分子与金属表面互相作用,油液中所含的“极性分子”在金属表面上紧密而整齐的排列,沿滑移面与密封件间形成一个强固的边界层油膜,并且对滑移面产生极大的附着力。该液体薄膜始终存在于密封件与往复运动面之间,它亦起一定的密封作用,并且对运动密封面的润滑是非常重要的。但是对泄漏来讲是有害的。但往复运动的轴向外拖出时,轴上的液体薄膜便与轴一起拉出,由于密封件的“擦拭”作用,当往复运动的轴缩回时,该液体薄膜便被密封元件阻留在外面。随着往复运动行程次数增多,阻留在外面的液体就越多,最后形成油滴,这就是往复运动式密封装置的泄漏。由于液压油的粘度随着温度的升高而降低,油膜厚度相应减小,所以液压设备在低温下启动时,运动开始时的泄漏较大,随着运动过程中因各种损失引起温度升高,泄漏量有逐渐降低的趋势。     


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