密封基础知识

密封的分类
密封可分为静密封和动密封两大类。

静密封主要有垫密封、密封胶密封和直接接触密封三大类。

根据工作压力，静密封又可分为中低压静密封和高压静密封。

中低压静密封常用材质较软宽度较宽的垫密封，高压静密封则用材质较硬接触宽度很窄的金属垫片。

动密封可以分为旋转密封和往复密封两种基本类型。

按密封件与其作相对运动的零部件是否接触，可分为接触式密封和非接触式密封；按密封件和接触位置又可分为圆周密封和端面密封，端面密封又称为机械密封。

动密封中的离心密封和螺旋密封，是借助机器运转时给介质以动力得到密封，故有时称为动力密封。

根据密封结构的类型、密封机理、密封件形状和材料等，密封可按表29.2-1分类。

表29.2-1 密封的分类
密封的造型
对密封的基本要求是密封性好、安全可靠、寿命长，燕应力求结构紧凑，系统简单，制造维修方便，成本低廉，大多数密封件易损件，应保证互换性，实现标准化、系列化。

各种型式的密封，都有其特点和使用范围，设计密封时应先进行分析比较。

表
密封类型使用条件耐压
性耐高速
性
耐热性耐寒
性
耐久
性
用途备注
往复运动转动
填料密封良良良良良可可泵、水轮机、阀、高
压釜可用缠绕填料、纺织填料或成型填料
O形圈密封良可良可-良可-良可可活塞密封可广泛用作静密封，
此时耐久性良好
Y形圈密封优×优良良-可可可活塞密封有时作静密封
密封设计中的几个问题
3.密封设计中的几个问题
3.1 密封用材料
密封材料应满足密封功能的要求。

由于被密封的介质不同，以及设备的工作条件不同，要求密封材料具有不同的适用性。

对密封材料的要求是：①材料致密性好，不易泄漏介质；②有适当的机械强度和硬度；③压缩性和回弹性好，永久性变形小；④高温下不软化、不分解，低温下不硬化、不脆裂；⑤抗腐蚀性能好，在酸、碱、油等介质中能长期工作，其体积一硬度变化小，且不粘附在金属表面上；⑥摩擦系数小，耐磨性好；⑦具有与密封面贴全的柔软性；⑧耐老化性好，经久耐用；⑨加工制造方便，价格便宜，取材容易。

显然，任何一种材料要完全满足上述要求是不可能的，但具有优异密封性能的材料能够满足上述大部分要求。

可橡胶是最常用的密封材料，除橡胶外，适合于做密封材料的还有石墨带、聚四氟乙烯以及各种密封胶等，表29.2-4列出密封材料的分类和用途。

无机材料柔生石墨天然石墨垫片、软填料、密封件
碳石墨焙烧碳、电化石墨机械密封、硬填料、动力密封、间隙密封工程陶瓷氧化铝瓷、滑石瓷、金属陶瓷、氧化硅、硼
化铬
金属有色金属铜、铝、铅、锌、锡及其合金垫片、软填料、机械密封、迷宫密封、硬填
料、间隙密封
黑色金属碳钢、铸铁、不锈钢、堆焊合金、喷涂粉末垫片、硬填料、机械密封、活塞环、间隙密
封、防尘密封件、全封闭密封件、成型填料硬质合金钨钴硬质合金、钨钴钛硬质合金机械密封
贵金属金、银、铟、钽高真空密封、高压密封、低温密封
3.2 加工工艺
良好的加工工艺和成型工艺是保证密封件尺寸精度、表面特性以及提高抗体育馆和耐磨能力的有效手段。

与密封有关的加工工艺包括模压、浸渍、喷涂、烧结、焊接、电镀和表面热处理等。

同一材料，如果处理工艺不同，其特性会有很大的差别。

就密封件制造中最常用的模压工艺来说，如果压出来的成品在形状、尺寸等方面误差很大，分型面上存在飞边、毛刺，对于密封都是很不利的。

以橡胶O形圈为例，它是靠给定的压缩变形量来保证密封的，如果由于尺寸精度差而保证不了必要的压缩变形量，就会出现泄漏。

此外，由于O形圈是以预拉伸状态安装于密封部位，当运动摩擦发热时，O形圈不是膨胀，而是收缩（拉伸状态下的橡胶受热收缩，称为焦耳效应），这也可能使工作时的压缩变形量减小而发生泄漏。

因此，设计时必须严格控制尺寸精度，并应考虑到各种影响因素，例如，与密封件相接触的零件的尺寸精度、表面粗糙度及纹理方向等。

3.3 摩擦、磨损与润滑
摩擦和磨损是接触型动密封中必然存在的问题。

接触型动密封的密封件与被密封件相接触，由于有相对运动而产生摩擦，导致发热和零件表面的磨损，这是引起泄漏及密封件损坏的主要原因。

因此滑润液压与润滑剂的选择就成了密封设计中必须慎重考虑的问题。

一般都选择自润滑方式，例如浸渍各种润滑剂的填料、浸渍石墨以及采用摩擦系数小的聚四乙烯等。

当介质具有润滑性时，则用介质本身润滑。

成型填料密封
1 橡胶密封件
表29.6-1为常用橡胶密封件的类型和适用条件。

表29.6-1 橡胶密封件的类型及适用条件
名称图形适用条件表号及标准号
O形胶密封圈工作介质：空气、水、矿物
油等p＜35MPa，υ＜
6m/s t=-40～200℃
表29.6-3
GB/T3452.1-1992
旋转轴唇形密封圈（油封）工作介质：矿物油、润滑油
等p＜0.03MPa，υ＜
4m/s t=-30～80℃
表29.6-14～16
GB/T13871-1992
Y形橡胶密封圈工作介质：空气、矿物油p
和υ见表
29.6-17 t=-40～80℃
表29.6-18～19
GB/T10708.1-1989
活塞高低唇Y形橡胶密封圈工作介质：空气、矿物油p
＜25MPa，υ＜
0.5m/s t=-40～80℃
表29.6-20
GB/T10708.1-1989
活塞杆高低唇Y形橡胶密封圈工作介质：空气、矿物油p
＜25MPa，υ＜
0.5m/s t=-20～80℃
表29.6-21
GB/T10708.1-1989
蕾形夹织物橡胶密封圈工作介质：空气、矿物油p
和υ见表
29.6-17 t=-40～80℃
表29.6-20～21
GB/T10708.1-1989
V形夹织物橡胶组合密封圈工作介质：液体
p和υ见表29.6-17
t=-40～80℃
表29.6-22～23
GB/T10708.1-1989
鼓形夹织物橡胶密封圈工作介质：空气、矿物油p
＜70MPa，υ＜
0.5m/s t=-40～80℃
表29.6-24
GB/T10708.2-1989
山形橡胶密封圈工作介质：空气、矿物油p
＜35MPa，υ＜
0.5m/s t=-40～80℃
表29.6-24
GB/T10708.2-1989
橡胶防尘密封圈防尘表29.8-10～12 GB/T10708.3-1989
毡封油圈防尘，防油的油封，适用于
线速度υ＜5m/s
表29.8-946
JB/ZQ4606-1986
1.1 O形橡胶密封圈
O形橡胶密封圈有良好的密封性，它是一种压缩性密封圈，同时又具有自封能力，所以使用范围很宽，密封压力从1.33×10-5Pa到400MPa的高压（动密封可达35MPa）。

如果材料选择适当，温度范围为-60～200℃。

O形圈结果简单，成本低廉，使用方便，密封性不受运动方向的影响，因此，得到了广泛应用。

O形圈的材料和使用范围见表29.6-2。

1.1.1国标
O形橡胶密封圈国标规定的尺寸系列见表29.6-3。

表29.6-2 O形密封圈材料的使用范围
材料适用介质使用温度/℃
备注运动用静止用
丁腈橡胶矿物油、汽油、苯80 －30～120
氯丁橡胶空气、水、氧80 －40～120 运动用应注意
丁基橡胶动、植物油、弱酸、碱80 －30～110 永久变形大，不适用矿物油丁苯橡胶碱、动、植物油、水、空气80 －30～100 不适用矿物油
天然橡胶水、弱酸、弱碱60 －30～90 不适用矿物油
硅橡胶高、低温油、矿物油、动、植物油、
弱酸、弱碱
-60～260 －60～260
不适用蒸汽、运动部件避免
使用
氯磺化聚乙烯高温油、氧、臭氧100 －10～150 运动部位避免使用
聚氨酯橡胶水、油60 －30～80 耐磨、但避免高速使用
氟橡胶热油、蒸汽、空气，无机酸、卤素
类溶剂
150 －20～200
聚四氟乙烯酸、碱、各种溶剂－100～260 不适用运动部位
内径截面直径d2
d1极限偏差 1.8±0.08 2.65±0.09 3.55±0.10 5.3±0.137.0±0.15
1.80
±0.13*
2.00 * 2.24 * 2.50 *
2.80 *
3.15 * 3.55 *
3.75 *
4.00 * 4.50 *
4.87 *
5.00 *
聚四氟乙烯密封圈
PTFE（聚四氟乙烯）复合材料是含有PTFE的两种或两种以上不同性质或不同相物质共混、共聚或组合在一起构成的性能比其组成材料优异的一类新型复合材料。

通过材料复合，既发挥了PTFE的优异特性，又克服了PTFE的冷流蠕变和不耐磨等缺点，使其具有减摩、耐磨、自润滑、耐蚀、耐热、耐老化、耐压缩、抗蠕变、尺寸稳定和线膨胀系数低等优点，并提高了导热性和硬度，降低了成本。

国内外已用这种新型复合材料制成特殊工况用的密封件，比如高压、高温、高速、高真空、易燃易爆、有毒、强腐蚀性介质等，这些密封件广泛用于石油化工、化肥、农药、航空、航天及核工业上，常用作往复轴向运动的密封，如活塞和活塞杆的密封。

既可用于干摩擦无油润滑的场合，又可在条件允许的情况下实行油润滑。

为增强PTFE复合材料密封件的弹性，必须与弹性体、压紧环、凸面座、凹面座、各种形式的金属弹簧进行结构组合，形成弹性致动密封。

最常用的是金属弹簧致动，这是将螺旋形的平弹簧或圆金属丝弹簧置于密封圈内通过机械加工或模压制成的环形空间内，以保证密封件能产生高度的弹性和磨损自动补偿作用，从而形成优异的动密封。

2.1 J形和L形聚四氟乙烯密封圈
J和L形密封圈常用PTFE添加石墨、玻璃纤维、青铜、二硫化钼和各种金属氧化物，以改善并增强PTFE的各种性能。

其特点是摩擦力小，能承受干摩擦；唇口和轴表面的磨损率低；温度适用范围为-50～200℃；耐油耐蚀；密封性优良。

例如用PTFE添加玻璃纤
维等制作的L形密封圈用于液压和气动活塞上。

若添加15%玻璃纤维，就可使热膨胀系数下降1/2。

L形密封圈可作单向或双向运动的活塞密封。

J形密封圈用作活塞杆的密封，一般是将其安装在壳体上作为固定式密封，用来密封往复运动轴。

密封圈的底夹在壳体的凹槽中，由压盖支承。

唇端总是朝向正压侧，唇的内径与轴相接触，以便利用自紧密封原理实现密封，唇可以沿轴表面自由运动。

2.2 U形密封圈
以PTFE为基料再添加填料所制作的U形密封，可以安装在运动的活塞上，又可以作为固定密封安装在壳体上（图29.6-4）起密封作用，而不需要调整填料压盖。

U形密封是平衡型密封，也就是在内径和外径上都密封，并配有支承环来保护密封（图29.6-4a），以防止在压力作用下被压扁或扭曲。

U形圈装在密封槽中，压环和唇之间间隙1.6～3mm，即至少为唇缘厚度的25%，使唇部不得接触压环，以便系统流体自由进入，从而可以利用自紧原理进行密封。

压环的垂直腹板上的横向孔可以保证U形开口内的压力平衡。

图b所示是用一个橡胶O形圈来增加静态和动态的接触力，以改进初始密封效果。

图29.6-4 U形密封圈的安装
a）随活塞运动的U形密封图；b）带有O形圈的U形密封图
2.3 V形密封圈
用PTFE添加玻璃粉、石墨或二硫化钼等可以制作V形圈。

V形圈以多个圈成组安装，有一个凸面座和一个凹面座（图29.6-5）。

这样可以提高密封效果和使用寿命。

图c 表示用波形弹簧增加自动接触力，从而起到预加载荷的作用并自动补偿V形圈的磨损。

表29.6-5 V形密封圈及部件
a）V形圈组件，b）凸面座和凹面座；c）带波形弹簧的V形圈和组件
唇的截面内侧轮廓线为曲线，外侧轮廓线为直线，从而使得两个相邻环之间为点接触，以得到较高的挠性。

唇的曲线使得套装在一起的密封圈形成单线接触，从而迫使各密封圈以最小的摩擦靠着相邻圈的45°斜边产生挠曲。

凹面座的作用是防止压力升高时密封圈变形，凸面座有助于唇自动起作用，并在承受压力时
产生可靠的密封。

适宜的弹簧尺寸，应使密封圈圆周长度上的平均载荷为18～27N/cm。

每套填料密封组件中V 形圈的数量取3～5个。

2.4其他密封圈
图29.6-6为碳氟密封是用PTFE添加石墨、二硫化钼等混合物制成。

这种材料的耐磨性是纯PTFE的上百倍。

运动寿命比硅橡胶密封长。

适应温度范围-40～200℃，密封压力达70MPa。

图29.6-6 用于往复运动轴的碳氟密封
该密封用于往复轴的密封。

密封内装有圆形和V形截面的各种机械弹簧（可用不锈钢带），有敞开的也有PTFE复合材料包起来的。

密封在安装时必须使弹簧受到压缩，从而可以在无压力时形成初始密封。

因其具有自密封机理，故密封效能随着压力的增加而增强。

密封嵌入时应使C形套的开口总是面对系统压力一侧，以形成自紧式密封。

敞形式的弹簧材料应根据流体的腐蚀性来选材。

当采用金属簧时，可用O形环弹性体来替代。

环槽密封反PTFE复合材料制成各种各样的有小槽的垫板，并与其他弹性挤压型密封件组成组合环槽密封，见图29.6-7，PTFE复合材料垫板密封接触面，带有小锯齿槽。

这些环向的小槽形成许多类似迷宫的单个隔室，使每一道槽都产生压力降，从而将总压力分割为一连串的由环槽产生的压差，微小的沟槽象储存有少量润滑液的储存器，使密封元件经常处在液膜上运行，从而减小了摩擦与磨损。

图29.6-7 小槽型密封结构形式
硬填料密封圈
用金属、石墨、填充四氟乙烯等制成的密封填料称为硬填料密封。

它比软填料密封具有更高的耐热、耐压和高速性能，广泛用于压缩机、柱塞泵等设备的往复密封和旋转密封。

为了能补偿磨损和适应轴的跳动，硬填料密封一般采用分瓣式、开口式或唇型式的结构形式。

硬填料密封是借助于圈簧或气体的压力差使密封圈（分瓣式、开口式或浮动式）贴附在活塞杆或填料盒上，以获得自紧密封。

一般根据气体压差、气体性质对密封要求的高低、机器结构的不同和使用上的习惯选用不同类型的密封圈。

3.1 分瓣式硬填料密封
3.1.1低压三瓣密封圈
图29.6-8所示为低压三瓣密封圈的构造及其装配情况。

该密封圈是由三块单向斜
口圆弧块拼接而成，它利用在外圆装设的圈簧压紧在活塞杆上。

每组有两道密封圈，斜口错开布置，并用圆柱销相互固定，以防止走位。

根据密封装置的工作条件，多的可由八组组成。

由于密封圈为单向斜口形式，因而它对活塞杆的单位压力不均匀，锐角一方单位压力较大，故在运转中磨损也较大。

密封圈磨损后，在相邻两瓣接口处不可避免地要出现缝隙，无法阻止气体的泄漏。

所以，低压单斜三瓣式密封圈只适用于压差在1.0MPa以下的工作条件，它是一种已标准化的密封圈。

三瓣斜口密封圈主要尺寸及加工精度见表29.6-42。

表29.6-42 三瓣斜口密封圈主要尺寸及加工精度（mm）
d B
D D0选用弹簧
公称尺寸公差公称尺寸公差
25
+0.023
7
－0.015
－0.055 40 46 0.5×3.5×100
30 45 52 0.5×3.5×100
35
+0.027 50 60 0.5×3.5×111
40 55 70 0.5×3.5×123
45
8 60 78 0.5×3.5×136
50 70 87 0.8×4.8×195
55
+0.030 75 98 0.8×4.8×208
60 80 105 0.8×4.8×223 65 85 112 0.8×4.8×236 70 90 120 0.8×4.8×249 80 105 140 0.8×4.8×289
图29.6-8 低压三瓣斜口密封圈
1—圆柱销；2—圆柱销孔；3—弹簧
3.1.2 中压三、六瓣密封圈
当压力在1～10MPa时，多样用图29.6-9所示的三、六瓣密封圈。

其密封装置中每组密封由两道密封圈组成，一道位于高压侧的密封圈是三瓣式，另一道位于低压侧的密封圈为六瓣式。

接口错开，并用销钉相互固定，各自用弹簧圈箍紧在活塞杆上。

各密封圈在装配时的径向缝隙保留约1.5～2mm，用以补偿密封圈的磨损。

六瓣式密封圈的内三瓣的径向缝隙，在轴向被第一圈三瓣式密封圈的端面挡住，在径向由外三瓣封严。

三、六瓣密封圈的主要尺寸和加工精度见图29.6-10和表29.6-43。

分瓣式平面型填料密封，除上述两种标准型外，还有几种非标准型式，见表
29.6-44。

图29.6-9 中压三、六瓣密封装置
a）六瓣式；b）三瓣式
1—圆柱销；2—圆柱销孔；3—弹簧
图29.6-10 三、六瓣密封圈零件图a）三瓣式；b）六瓣式
d
D B
ƒ选用弹簧
公称尺寸公差公称尺寸公差25
+0.023
50
7
－0.015 －0.055 1.5
0.5×3.5×123
30 55 0.5×3.5×123
35
+0.027 60 0.5×3.5×126
40 65 0.5×3.5×147
45 70
8 0.8×4.8×195
50 75 0.8×4.8×208
55
+0.030 80 0.8×4.8×223
60 90 0.8×4.8×249 65 95 0.8×4.8×266 70 100 0.8×4.8×289 80 110 0.8×4.8×307 90 +0.035 120 9 2 1×5.5×335
100 130 1×5.5×364 110 140 1×5.5×394 120 150 1×5.5×420 130 +0.040 160 1×5.5×449
d
D B
ƒ
d1
选用弹簧
公称尺寸公差公称尺寸公差公称尺
寸
公差
25
+0.023
50
7
－0.015 －0.055 1.5
3 +0.02
0.5×3.5×123
30 50 0.5×3.5×123
35
+0.027 60 0.5×3.5×133
40 65 0.5×3.5×147
45 70
8
4 +0.029 0.8×4.8×195
50 75 0.8×4.8×208
55
+0.030 80 0.8×4.8×223
60 90 0.8×4.8×249 65 95 0.8×4.8×266 70 100 0.8×4.8×289 80 110 0.8×4.8×307
90
+0.035 120
9 2
1×5.5×335
100 130 1×5.5×364 110 140 1×5.5×392 120 150 1×5.5×420 130 +0.040 160 1×5.5×449
表29.6-44 非标准分瓣式平面密封圈
名称结构简图说明
楔密圈小块封
切口布置合理，间隙小，严密性好，泄漏量只相当于标准型式的1/2
楔密圈四块封
比切断开口的强度好，适合于做石墨密封圈
肩接封斜榫密圈
利用斜肩使箍紧弹簧产生轴向分
力：简化结构，榫结构遮断泄漏通
道，每级只需一个圈，轴间尺寸小。

但榫易折断，接合面不便研磨，主
要制造石墨密封圈
金属密封圈
金属密封圈
4.1 金属空心O形圈
金属空心O形圈，是用薄壁铜管、不锈钢管、镍合金管或蒙乃尔合金管焊成的高精度环形圈。

根据不同要求，O形圈表面可以镀金、银、铂、铜、镍等或涂氟塑料等。

空心的目的在于调节管内的压力来改善密封性能。

其密封特点是：① 使用温度范围广（-270～1000℃）；② 使用压力范围广从1.33×10-16MPa的超真空到300MPa以上的高压（甚至可达2000MPa）；③可在橡胶O形圈不能使用的气体和液体（例如有机溶剂）中使用。

金属空心O形圈的应用范围很广，例如用作高温发动机、高压成型机、真空容器、原子能反应堆等设备上的静密封。

4.1.1金属空心O形圈的分类
金属空心O形圈有基本型、开孔型和充气型三种：
1）基本型金属空心O形圈（图29.6-19a）这种圈的空心腔内为常压，是靠空心来保持较大的弹性，压紧力不能过大，适用于真空到7MPa的范围内使用。

2）开孔型金属空心O形圈（图29.6-19b）它是在基本型金属空心O形圈的内侧或外侧钻一些小孔，使管内腔与介质相通。

当流体的压力升高时，管内腔的压力亦随之增大，从而使密封面上的压紧力随流体压力的变化而变化。

这种自紧作用，大大提高了密封效果，这种密封圈可用于7MPa以上的压力部位的密封。

3）充气型金属空心O型圈（图29.6-19c）在金属圈的内部封入惰性气体，封压的大小常由管壁厚度来决定，其气体压力有3.5MPa，7MPa，10.5MPa几种。

这种金属圈适用于高温密封，因其材料不同，耐温性能亦有高低。

就镀软镍的金属空心O形圈而言，其最高使用温度可超过815℃。

金属空心圈除常用O形截面外，还有棱形和双棱形，如图29.6-20所示。

图29.6-20a 是椭圆形空心圈，其密封作用是靠圈的强力弹性与槽壁紧密接触来实现。

图29.6-20b是棱形空心圈，它是靠上下两条棱边进行密封，其压扁度比标准空心圈要小，以10%为宜。

图29.6-20c是双棱形空心圈，也是靠上下两条棱边进行密封，其安装槽较宽，压扁度小于10%。

金属空心O形圈常用的密封结构见图29.6-21。

图29.6-19 金属空心O形圈的标准型式
a）基本型金属空心O形圈；b）开孔型金属空心O形圈；c）充气型金属空心O形圈
图29.6-20 金属空心圈的截面形状
a）椭圆形空心圈；b）菱形空心圈；c）双菱形空心圈
图29.6-21 金属空心O形圈的常用密封结构
4.1.2 金属空心O形圈的选用
金属空心O形圈是靠空心圈的变形（压扁）所产生的回弹力，使密封面上产生一定的应力，此应力使空心圈的材料屈服，吻合密封槽上的凹凸之处，使圈和槽的密封面严密贴合实现密封。

如果金属空心O形圈的密封表面粗糙，存在裂纹、划伤、碰伤等缺陷，其材料的屈服变形量很小，不足以填补所有缝隙和凹凸不平之处时，必然会发生泄漏。

要做到有效地密封，必须保证圈和槽的密封表面的粗糙度。

密封液体时，槽表面的粗糙度要求R a在1.6～1.8μm，以下，密封气体和挥发性液体时，R a不应高于0.4μm。

而对于密封那些贵重、稀有、剧毒气体和轻质液体时，其密封表面的粗糙度应当更低一些。

此外，空心圈的壁厚也是影响密封性的重要因素之一。

用于密封气体及易挥发液体，可选用较厚的管子。

安装时，空心圈的压缩量一般为20%～30%。

选择金属空心O形圈通常是根据介质的工作温度、工作压力和物理、化学性质（腐蚀性、放射性、易燃性、挥发性、毒性、粘度、密度和渗透性等）。

选择的内容有：环的材料，是否有镀层或涂层，所采用的形式等。

4.2 椭圆形密封圈
图29.6-22所示为椭圆形密封圈，由塑性金属（例如紫铜）制成，该类密封圈适应各种介质，具有生产成本低、密封可靠及适用性广等优点。

椭圆形密封圈受压后的密封作用是靠密封材料屈服后填满法兰密封面的微观不平度来实现的。

密封圈开始与法兰接触的是一条圆线，由于密封圈材料相对法兰来说是塑性的，螺栓上紧后该圆线部分即产生屈服。

随着螺栓预紧力的增加，屈服的圆线逐渐变宽而成为一个环面，只要达到某个临界值就能够密封介质压力，此时密封圈的整体仍处于弹性状态。

今以DN100的紫铜密封圈作为标准试样，其尺寸为d=129mm；D=134mm，h=2.3mm，（见图29.6-22）进行密封性能试验：在预紧力下介质不泄漏时密封单位压力为81MPa，其相应的临界密封面宽度（接触面宽度）为3.5mm。

图29.6-22 试样尺寸
使用条件
圈型材料镀层和涂层温度/℃压力/MPa
-250～100 10-6～3.0 基本型
不锈钢、铝、深冷工况下，
圈与法兰螺栓同材料
一般气体、挥发性液体介质
时，圈表面镀银或包聚四氟
乙烯
开孔型
100～300 10-6～3.0 基本型
不锈钢
一般气体、挥发性液体介质
时，圈表面镀银或包聚四氟
乙烯
开孔型
300～400 ≤4.0基本型
因科镍合金
一般气体、挥发性液体时，
圈的表面镀银
＞4.0
开孔型
＞400～540 充气型
＞540～700 ≤4.0充气型
因科镍X合金镀银＞4.0 开孔型
椭圆截面密封圈已在蒸汽和燃油锅炉的人孔、手孔以及管道，输水和输油管线，空气压缩机和空气设备中使用。

密封圈的椭圆截面其长轴应大于密封面宽度的2倍，椭圆长轴与短轴之比为3，这些数据可在设计中参考。

垫密封
垫密封广泛用于管道、压力容器以及各种壳体的接合面的静密封中。

密封热有非金属密封垫、非金属与金属组合密封垫和金属密封垫三大类。

其常用材料有橡胶、皮革、石棉、软木、聚四氟乙烯、铁、钢、铝、铜和不锈钢等。

1 垫密封的泄漏
垫密封的泄漏有三种形式：界面泄漏、渗透泄漏和破坏性泄漏。

其中以前二者为主。

产生界面泄漏的原因有：结合而粗糙和变形；密封垫没有压紧；压紧结合面的螺栓变形、伸长；密封垫发生塑性变形；密封垫材料老化、龟裂、变质等。

界面泄漏常占总泄漏量的80%～90%。

用棉、麻、石棉、皮革、纸等纤维素材质制成的密封垫，其组织疏松，致密性差，纤维间具有微缝隙，很容易被介质浸透，在压力作用下，介质从高压侧通过这些微缝隙渗透到低压侧，形成渗透泄漏，它占总泄漏的10%～20%。

减少渗透泄漏的办法，可将密封作浸渍处理，常用的浸渍材料有油脂、橡胶及合成树脂等。

橡胶也会发生渗透泄漏，其中以异丁橡胶作的密封垫，可用在1.33×10-6Pa的真空下。

氯丁橡胶、丁腈橡胶可用在1.33×10-1Pa
的真空中。

密封垫的类型
各类机器设备尤其是各类压力容器、管道和阀门等广泛使用垫片密封结构。

最简单的垫片为平垫片，整个垫片为同一材料组成，作机械设备一般接合面的静密封，如减速箱的密封等。

理想的垫片结构应表层为塑性层，而内层为弹性体，塑性表面层保证密封而相互紧贴甚至嵌合，而内层允许补偿密封面的少许分离并在密封而上经常保持一定大小的压缩应力。

许多组合垫片的出现都是基于这一思路或稍有改型，但原理是一样的。

例如聚四氟乙烯（PTFE）具有塑性好，有优异的抗化学腐蚀性和较宽的工作温度范围（-190～250℃），广泛用于静密封平垫，但由于某种原因回弹性较差以及冷流倾向，限制了单纯的使用，采用组合结构可以克服这一弊端，如表29.3-1所示的各种外部包封PTFE，内部填充压缩石棉板、橡胶板（或嵌金属薄板）等形成的“三明治”结构垫片。

这种结构一方面可以保护垫片免遭流体介质的腐蚀或者避免食品、医药工业产品接触污染，另一方面改善了单纯用PTFE带来的回弹差及冷流问题。

表29.3-1给出了常用密封垫片种类及其适用范围。

表29.3-1 常用密封垫种类、材料及适用范围
形式种类材料适用范围
压力/MPa 温度/℃介质
非金属密封垫软钢纸板＜0.4 ＜120 燃料油，润滑油，水笠
天然橡胶 1.33×10-10
～0.6
-60～100 水，海水，空气，惰性气体，盐类水溶
剂，稀盐酸，稀硫酸等
普通橡胶板-40～60 空气，水制动液等
夹布橡胶≈0.6-30～60 海水，淡水，空气，润滑油和燃料油等
牛皮或浸油、蜡、
合成橡胶、合成
树脂、牛皮
-60～100 水，油，空气等
软聚氯乙烯板≤1.6 ＜60 酸碱稀溶液及氨，具有氧化性的蒸汽及
气体
聚四氟乙烯板≤3.0-108～250 浓酸，碱，溶剂，油类
非金属高压橡胶石棉板
中压橡胶石棉板
低压橡胶石棉板
≤6.0
≤4.0
≤1.5
≤450
≤350
≤200
浓酸，碱，溶剂，油类。