超高压组合密封的研制与应用
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图! 密封表面的压力分布
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（,）无泄漏， 油膜可调， 可作无油润滑密封。 适用的工作条件及应用情况 适用的工作条件见表 -。
表$ 压力 /!( * . &** 温度 3 5 ,, . &,* 适用的工作条件 速度 ’ 2 4 6 介 质
密封性。当耐磨性强的 !"#$ 滑环长期工作形成磨损 后， % 形圈提供的弹力能使薄唇的滑环产生足够的变 形以补偿极其细微的磨损量。因此， 密封具有一般滑 环式组合密封 （通常指格来圈、 斯特封） 所不具备的自 动补偿功能。 唇口的方向应朝向压力方向。随着压力增加， 密 封的 “抱紧力” 也越大， 如图 & 所示。此时密封的最大 径向力 ! ’() 等于流体压力 ! 和 % 形圈初始压力 !* 之和。压力越高滑环唇部和密封表面的贴合越紧密， 更容易得到理想的油膜 （理想的油膜厚度为 &+, ! ， ’） 有润滑而无泄漏。因此压力越高密封性越好， 即密封 具有良好的自密封作用。% 形圈被脚形滑环的侧边挡 着， 因而不会被 “挤出” ， 可以耐受高压。 滑环唇口的厚度是该技术的关键。滑环太厚则刚 性大， “跟随补偿性” 差， 在压力作用下难以产生足够的 变形来弥补被密封表面的细微波谷， 在高速、 低压及偏 心振动等情况下泄漏量更大。另外 !"#$ 导热性差， 工作时摩擦热很难散失， 致使升温过高， 材料变软， 抗 磨性降低， 更不利于 “油膜” 的形成， 缩短了工作寿命。 但滑环太薄对冲击载荷敏感， 也给加工、 装配、 运输、 保 管等带来了很大困难， 不利于规模生产。经过多次研 究试验， 确定了理想的滑环厚度， 既满足了密封性能的 要求， 又大大延长了工作寿命。 " 特点 （-）耐压性高， 适用工作压力为 * . &** /!(， 最高 可达 0** /!(； （&）密封性能可靠， 密封性可调节； （0）工作寿命长， 动态压力密封工作寿命比常规 橡胶密封件长 , . -* 倍， 最高可达数十倍， 在某些情况 !!!!!!"
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中国机械工程学会流体传动与控制分会 第三届委员会技术委员会
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主任： 王益群 委员： 王祖温、 王庆丰、 朱玉泉、 王占林、 陈贞发、 聂崇嘉
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收稿日期： ;==;5=>5=? 作者简介： 陈士田 （<O@=—） ， 男， 江苏省徐州市人， 工程师， 主 要从事组合密封的研制及应用工作。
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液压与气动
下可与密封基体同寿命；
&**& 年第 -- 期
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超高压组合密封的研制与应用
陈士田百度文库
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（徐州市同宝特种橡塑密封制品厂， 江苏省徐州市黄河南路西苑小区 ;;<==> 电话： （=?<>） ?@??AAB）
液 压 油、 气、 水、 水7乙 二 醇、 乳化液、 酸、 碱、 泥浆等
“车氏超高压组合密封” 自研制成功以来， 以其高 耐压、 高性能等特点受到广大用户普遍欢迎， 适用于航 空、 航天、 兵器、 机电、 冶金、 石油、 化工、 交通、 地矿、 铁 路、 食品等行业的水、 油、 气、 酸、 碱、 泥浆等高、 低压， 高、 低温的动、 静密封部位。如太原某设备公司生产的 等静压机， 工作压力要求 &,* /!(， 最高为 0** /!(， 一 般密封件根本无法承受如此高的压力， 只能使用几天， 甚至几小时即损坏， 使用车氏超高压组合密封， 不仅满 足了压力要求， 而且至今已工作一年有余仍能继续使 用。南京某液压成套厂的超高压清洗车， 介质为水， 工 作压力为 &** . &,* /!(， 由于水介质润滑性差， 加上工 作压力极高， 密封问题一直难以解决， 而采用 “车氏超 高压组合密封” 后， 解决了密封难的问题， 满足了系统 的要求， 并提高了主机的整体性能。应用于天津钢管 有限公司、 江苏诚德钢管有限公司的水压试验机， 压力 在 -** /!( 以上， 效果良好， 用户感到很满意。在运河 船闸闸门启闭液压缸上 （行程近 , ’） 使用， 已连续工 作 1 年， 至今仍正常工作。如在榆次液压件厂生产的 工况为超高压、 超低温军用液压缸上成功应用， 受到用 户好评， 目前已被配套使用。 因此， 相信 “车氏超高压密封” 的研制成功及推广 应用， 对解决超高压液压产品上的密封技术难题， 提高 我国机电产品质量， 将会起到积极的作用。
要： 主要介绍超高压组合密封的结构、 特点及应用情况。超高压组合密封具有耐超高压 （A== C7,） 、 长寿命、 低摩擦、 无泄漏等特点。 关键词： 组合密封； 超高压； 脚形滑环 中图分类号： !D<A@EB F > 引言 密封件是保证机械装备高效、 长期、 安全和稳定运 行的重要基础件， 其技术水平、 质量及性能直接影响配 套主机产品质量和运行可靠性。近年来， 国内外机电 产品普遍向高压化、 高速化、 高性能发展， 部分产品要 甚至达到 ;== C7,。这 求液压系统压力超过 B= C7,， 就要求配套密封件具有耐超高压、 长寿命等性能。目 前， 国产密封， 尤其是液压动密封一般最高耐压不超过 而且普遍存在寿命短、 泄漏量大等缺点。因 >= C7,， 此， 开发耐压超过 B= C7, 以上的超高压密封件可填补 国内在这一项目上的空白， 并且会产生较大的社会效 益和经济效益。 通过对市场的广泛调查和研究， 徐州市同宝特种 橡塑密封制品厂针对国内外密封技术现状与存在问题 研制开发出 “车氏超高压组合密封” ， 该技术处于密封 技术发展的前沿， 在耐超高压方面处于国际领先水平。 该密封采用了新型材料、 全新结构和特殊工艺， 产品技 术含量高， 具有耐超高压、 长寿命、 低摩擦、 无泄漏等 特点。 ! 材料的选用 密封件要求必须在超高压、 高低温、 高速度及在各 种介质条件下达到设计要求的密封性能和寿命。因 此， 所选材料必须满足以上要求。纯 7!IJ 摩擦系数 极小， 动、 静摩擦系数相等， 在目前的工程塑料中其自 润滑性和化学稳定性都是最好的， 几乎不被任何化学 介质浸蚀 （又称 “塑料王” ） 。能够在 K <B=L M F ;?=L 温度范围内长期工作。这些特性对于液压密封件来说 都是非常宝贵的。其主要缺点是抗磨性差， 强度低。 为改变材料的抗磨性及抗压性能， 经反复试验， 通过添 #
图 ! “车氏超高压组合密封” 结构
摘
文献标识码： （;==;） G 文章编号： <===5HB?B <<5==H@5=; 加一定比例的添加剂， 如青铜粉、 石墨、 二硫化钼、 玻璃 纤维、 碳纤维、 聚酯等无机或有机材料， 使耐磨性及抗 压性能达到设计的要求。填充的 7!IJ 塑料具有高耐 磨性及良好的机械性能。 " 结构设计 结构型式如图 <。 “车氏超高压组合密封” 采用薄 唇的滑环和 N 形橡胶圈组合使用。N 形橡胶圈起着静 密封和提供弹力的作用， 滑环唇部在 N 形橡胶圈的弹 力作用下紧紧贴合在被密封面上， 从而保证完全的密 封性。为了使在超高压的情况下密封性能和寿命满足 要求， 经反复试验和研究， 滑环采用新颖独特的 “脚形” （见图 <） 结构。脚形滑环具有在超高压的条件下抗挤 出性能好的优点， 并且压力越高， 密封性能越好。
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液压与气动
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工作原理
“车氏超高压组合密封” 系脚形滑环和 N 形圈组 合而成。滑环创造性地采用了 “薄唇” 设计。为保证一 定的密封弹力， 压缩率一般在 N 形圈具有预压缩量， BP M ;AP 范围内。图 ; 示出密封表面的压力分布。 具有一定预压缩的 N 形圈给薄唇的滑环一个预 压紧力— — — “抱紧力” ， 使滑环唇部紧紧贴合在被密封 的表面。因此， 即使在微压甚至零压下， 也具有良好的
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（,）无泄漏， 油膜可调， 可作无油润滑密封。 适用的工作条件及应用情况 适用的工作条件见表 -。
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密封性。当耐磨性强的 !"#$ 滑环长期工作形成磨损 后， % 形圈提供的弹力能使薄唇的滑环产生足够的变 形以补偿极其细微的磨损量。因此， 密封具有一般滑 环式组合密封 （通常指格来圈、 斯特封） 所不具备的自 动补偿功能。 唇口的方向应朝向压力方向。随着压力增加， 密 封的 “抱紧力” 也越大， 如图 & 所示。此时密封的最大 径向力 ! ’() 等于流体压力 ! 和 % 形圈初始压力 !* 之和。压力越高滑环唇部和密封表面的贴合越紧密， 更容易得到理想的油膜 （理想的油膜厚度为 &+, ! ， ’） 有润滑而无泄漏。因此压力越高密封性越好， 即密封 具有良好的自密封作用。% 形圈被脚形滑环的侧边挡 着， 因而不会被 “挤出” ， 可以耐受高压。 滑环唇口的厚度是该技术的关键。滑环太厚则刚 性大， “跟随补偿性” 差， 在压力作用下难以产生足够的 变形来弥补被密封表面的细微波谷， 在高速、 低压及偏 心振动等情况下泄漏量更大。另外 !"#$ 导热性差， 工作时摩擦热很难散失， 致使升温过高， 材料变软， 抗 磨性降低， 更不利于 “油膜” 的形成， 缩短了工作寿命。 但滑环太薄对冲击载荷敏感， 也给加工、 装配、 运输、 保 管等带来了很大困难， 不利于规模生产。经过多次研 究试验， 确定了理想的滑环厚度， 既满足了密封性能的 要求， 又大大延长了工作寿命。 " 特点 （-）耐压性高， 适用工作压力为 * . &** /!(， 最高 可达 0** /!(； （&）密封性能可靠， 密封性可调节； （0）工作寿命长， 动态压力密封工作寿命比常规 橡胶密封件长 , . -* 倍， 最高可达数十倍， 在某些情况 !!!!!!"
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液压与气动
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超高压组合密封的研制与应用
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液 压 油、 气、 水、 水7乙 二 醇、 乳化液、 酸、 碱、 泥浆等
“车氏超高压组合密封” 自研制成功以来， 以其高 耐压、 高性能等特点受到广大用户普遍欢迎， 适用于航 空、 航天、 兵器、 机电、 冶金、 石油、 化工、 交通、 地矿、 铁 路、 食品等行业的水、 油、 气、 酸、 碱、 泥浆等高、 低压， 高、 低温的动、 静密封部位。如太原某设备公司生产的 等静压机， 工作压力要求 &,* /!(， 最高为 0** /!(， 一 般密封件根本无法承受如此高的压力， 只能使用几天， 甚至几小时即损坏， 使用车氏超高压组合密封， 不仅满 足了压力要求， 而且至今已工作一年有余仍能继续使 用。南京某液压成套厂的超高压清洗车， 介质为水， 工 作压力为 &** . &,* /!(， 由于水介质润滑性差， 加上工 作压力极高， 密封问题一直难以解决， 而采用 “车氏超 高压组合密封” 后， 解决了密封难的问题， 满足了系统 的要求， 并提高了主机的整体性能。应用于天津钢管 有限公司、 江苏诚德钢管有限公司的水压试验机， 压力 在 -** /!( 以上， 效果良好， 用户感到很满意。在运河 船闸闸门启闭液压缸上 （行程近 , ’） 使用， 已连续工 作 1 年， 至今仍正常工作。如在榆次液压件厂生产的 工况为超高压、 超低温军用液压缸上成功应用， 受到用 户好评， 目前已被配套使用。 因此， 相信 “车氏超高压密封” 的研制成功及推广 应用， 对解决超高压液压产品上的密封技术难题， 提高 我国机电产品质量， 将会起到积极的作用。
要： 主要介绍超高压组合密封的结构、 特点及应用情况。超高压组合密封具有耐超高压 （A== C7,） 、 长寿命、 低摩擦、 无泄漏等特点。 关键词： 组合密封； 超高压； 脚形滑环 中图分类号： !D<A@EB F > 引言 密封件是保证机械装备高效、 长期、 安全和稳定运 行的重要基础件， 其技术水平、 质量及性能直接影响配 套主机产品质量和运行可靠性。近年来， 国内外机电 产品普遍向高压化、 高速化、 高性能发展， 部分产品要 甚至达到 ;== C7,。这 求液压系统压力超过 B= C7,， 就要求配套密封件具有耐超高压、 长寿命等性能。目 前， 国产密封， 尤其是液压动密封一般最高耐压不超过 而且普遍存在寿命短、 泄漏量大等缺点。因 >= C7,， 此， 开发耐压超过 B= C7, 以上的超高压密封件可填补 国内在这一项目上的空白， 并且会产生较大的社会效 益和经济效益。 通过对市场的广泛调查和研究， 徐州市同宝特种 橡塑密封制品厂针对国内外密封技术现状与存在问题 研制开发出 “车氏超高压组合密封” ， 该技术处于密封 技术发展的前沿， 在耐超高压方面处于国际领先水平。 该密封采用了新型材料、 全新结构和特殊工艺， 产品技 术含量高， 具有耐超高压、 长寿命、 低摩擦、 无泄漏等 特点。 ! 材料的选用 密封件要求必须在超高压、 高低温、 高速度及在各 种介质条件下达到设计要求的密封性能和寿命。因 此， 所选材料必须满足以上要求。纯 7!IJ 摩擦系数 极小， 动、 静摩擦系数相等， 在目前的工程塑料中其自 润滑性和化学稳定性都是最好的， 几乎不被任何化学 介质浸蚀 （又称 “塑料王” ） 。能够在 K <B=L M F ;?=L 温度范围内长期工作。这些特性对于液压密封件来说 都是非常宝贵的。其主要缺点是抗磨性差， 强度低。 为改变材料的抗磨性及抗压性能， 经反复试验， 通过添 #
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摘
文献标识码： （;==;） G 文章编号： <===5HB?B <<5==H@5=; 加一定比例的添加剂， 如青铜粉、 石墨、 二硫化钼、 玻璃 纤维、 碳纤维、 聚酯等无机或有机材料， 使耐磨性及抗 压性能达到设计的要求。填充的 7!IJ 塑料具有高耐 磨性及良好的机械性能。 " 结构设计 结构型式如图 <。 “车氏超高压组合密封” 采用薄 唇的滑环和 N 形橡胶圈组合使用。N 形橡胶圈起着静 密封和提供弹力的作用， 滑环唇部在 N 形橡胶圈的弹 力作用下紧紧贴合在被密封面上， 从而保证完全的密 封性。为了使在超高压的情况下密封性能和寿命满足 要求， 经反复试验和研究， 滑环采用新颖独特的 “脚形” （见图 <） 结构。脚形滑环具有在超高压的条件下抗挤 出性能好的优点， 并且压力越高， 密封性能越好。
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液压与气动
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工作原理
“车氏超高压组合密封” 系脚形滑环和 N 形圈组 合而成。滑环创造性地采用了 “薄唇” 设计。为保证一 定的密封弹力， 压缩率一般在 N 形圈具有预压缩量， BP M ;AP 范围内。图 ; 示出密封表面的压力分布。 具有一定预压缩的 N 形圈给薄唇的滑环一个预 压紧力— — — “抱紧力” ， 使滑环唇部紧紧贴合在被密封 的表面。因此， 即使在微压甚至零压下， 也具有良好的