JSGF HYW 005-2014 密封结构设计技术规范要点

前言

本技术规范起草部门：技术与设计部

本技术规范起草人：何龙

本技术规范批准人：唐在兴

本技术规范文件版本：A0

本技术规范于2014年8月首次发布

密封结构设计技术规范

1适用范围

本技术规范适用于灯具外壳防护使用密封圈的静密封结构设计。包括气密性灯具密封结构设计。2引用标准或文件

GB/T 3452.1-2005 液压气动用O形橡胶密封圈第1部分：尺寸系列及公差

GB/T 3452.3-2005 液压气动用O形橡胶密封圈沟槽尺寸

GB/T 6612-2008 静密封、填料密封术语

JB/T 6659-2007 气动用0形橡胶密封圈尺寸系列和公差

JBT 7757.2-2006 机械密封用Ｏ形橡胶圈

JB/ZQ4609-2006 圆橡胶、圆橡胶管及沟槽尺寸

《静密封设计技术》（顾伯勤编著）

《橡胶类零部件（物料）设计规范》（在PLM中查阅）

3基本术语、定义

3.1密封：指机器、设备的连接处没有发生泄露的现象（该定义摘自《静密封设计技术》）。

3.2静密封: 相对静止的配合面间的密封。密封的功能是防止泄漏。

3.3泄漏: 通过密封的物质传递。造成密封泄漏的主要原因：（1）机械零件表面缺陷、尺寸加工误

差及装配误差形成的装配间隙；（2）密封件两侧存在压力差。减小或消除装配间隙是阻止泄漏的主要途径。

3.4接触型密封：借密封力使密封件与配合面相互压紧甚至嵌入，以减小或消除间隙的密封。

3.5密封力（或密封载荷）：作用于接触型密封的密封件上的接触力。

3.6填料密封：填料作密封件的密封。

3.7接触压力：填料密封摩擦面间受到的力。

3.8密封垫片：置于配合面间几何形状符合要求的薄截面密封件。按材质分有：橡胶垫片，金属垫

片、纸质垫片、石绵垫片、塑料垫片、石墨垫片等。

3.9填料：在设备或机器上，装填在可动杆件和它所通过的孔之间，对介质起密封作用的零部件。

注：防爆产品电缆引入所指的填料在GB3836.1附录A2.2条中另有定义，指粘性液体粘接材料。

3.10 压紧式填料：质地柔软，在填料箱中经轴向压缩，产生径向弹性变形以堵塞间隙的填料。

3.11 密封圈：电缆引入装置或导管引入装置中，保证引入装置与电缆或导管与电缆之间的密封所使

用的环状物（该定义摘自GB3836.1第3.5.3条对防爆产品电缆密封圈的定义）。

3.12 衬垫：用于外壳接合处，起外壳防护作用的可压缩或弹性材料。（该定义摘自GB3836.1第6.5

条和GB3836.2第5.4条对防爆产品密封衬垫的定义）。

3.13 压缩率：密封圈装入密封槽内受挤压，其截面受压缩变形所产生的压缩变形率。也称作压缩比。注1：上述术语除3.1、3.11和3.12条外，其余均摘自《GB/T6612-2008静密封、填料密封术语》。

注2：本规范所述的密封圈泛指用于密封作用的橡胶密封圈或橡胶密封垫片。

4我司灯具常见密封结构型式

4.1灯具外壳防护常见密封型式一般均属于静密封。

4.2灯具使用密封圈进行外壳防护密封的结构型式常分为平面密封、轴向密封、径向密封。

（1）平面密封：密封圈承受的压力方向垂直于密封接触面的密封结构，见图1。

（2）轴向密封：O型橡胶密封圈承受的压力方向平行于密封件回转轴线方向的密封结构，密封位置在轴或孔的端面。见图2。

（3）径向密封：O型橡胶密封圈承受的压力方向垂直于密封件回转轴线方向的密封结构，密封位置在轴或孔的径向。见图3。

图1 平面密封

图2 轴向密封

图3 径向密封

5静密封基本原理

5.1密封泄露主要形式

密封泄露主要形式有两种：渗透泄露、界面泄露。

5.2 渗透泄露失效机理

密封件材料多孔、组织疏松、致密性差、产生裂纹时，内部组织之间会存在微小孔隙，容易被密封介质浸透，存在压力差时，被密封的介质会透过材料内部的孔隙渗透出来。材料内部微小孔隙与流体分子直径、流体的表面张力、作用在密封表面的流体压力差有关。当最小密封间隙大于流体分子直径时，作用在密封表面的流体压力大于流体的表面张力时，就会发生毛细孔渗露现象。以下是比较典型的毛细间隙渗露现象：

（a）铸件砂眼、裂纹：如8100砂铸外壳

推针筒时有水流出

此处有缝隙，水流出

（b）塑胶嵌件裂纹：如RHJ60A

塑胶嵌件受应力脆裂

后产生裂纹发生渗漏

（c）电缆铜芯、导线之间毛细间隙：如带电缆灯具的电缆芯线间隙在负压下可以吸水。

灯具电缆铜芯、导线之间间

隙在灯腔负压下可以吸水发

生细小间隙渗漏

5.3 界面泄露失效机理

作用在密封圏上的压应力不足，流体、气体介质压力P1大于密封接触面的最小密封接触力P2时，在密封接触表会发生界面泄露。

见下图4示意：

图4 最小密封接触力

密封接触面的最小密封接触力的大小与橡胶压缩弹性应力、壳体最大变形应力、壳体密封槽与橡胶密封件尺寸极限公差大小有关。以下是比较典型的界面泄露现象：

（1）无损泄露。橡胶密封圈没有发生任何损坏的情况下而产生的泄露。橡胶密封圈与密封圈安装沟槽的尺寸不匹配、密封面粗糙、机械变形、振动、高温或低温变形等原因造成密封圈安装后的压缩率太小没有产生足够的压力，密封面不能紧密贴合而产生的泄露。

（2）老化变形。橡胶密封圈长时间存在或长时间在高温、低温及介质压力的作用下，弹性降低，产生塑性变形后，不能恢复到初始状态，密封效果下降；当塑性变形率大于40%时，密封圈失去密封能力，最终发生泄露。

（3）表面损伤。摩擦与摩损、密封零件表面粗糙、划痕、棱角边切伤、密封圈变形压缩率过大等原因造成密封圈损伤或损坏，或工作环境的灰尘和杂质积聚在密封圈两侧形成磨料，加速密封圈磨损，使密封效果降低或失效。

（4）扭曲泄露。装配中橡胶密封圈沿周向发生扭转或扭曲而产生的泄露。密封圈扭曲后，其不同部位的密封高度会不相等，使密封圈各部分所受压缩变形不等，使密封效果降低或失效。

（5）间隙咬伤。密封配合件之间存在着一定的间隙，橡胶密封圈在装配时或高压介质挤压作用下被挤入间隙而咬伤、剪切或撕裂而导致密封效果降低或失效。

（6）介质腐蚀。密封圈橡胶材料与密封介质的相容性不好而出现密封圈的体积、硬度、强度、塑性和重量等发生变化以及橡胶料发生腐蚀损烂，使密封效果降低或失效。

5.4 影响泄露的主要因素

（1）被密封介质的物性参数。采用同样的密封连接结构，相同的工况条件，被密封介质不同，其泄露率不同。气体的泄露率大于液体的泄露率，氢气的泄露率大于氮气的泄露率。被密封流