在工业领域中,密封技术至关重要,它直接关系到设备的正常运行、能源效率以及生产安全。四氟密封圈和 O 型圈作为常见的密封形式,各自有着独特的性能特点。同时,还有 U 型圈、泛塞密封圈等其他密封形式,它们在不同的工况下发挥着作用。下面我们将对这些密封形式进行性能对比,并给出选择建议。
密封形式 |
组成部分 |
储存寿命 |
工作介质相容性 |
摩擦与磨损 |
物理老化,工作蠕变 |
工作温度 |
挤出间隙及耐压等级 |
主要密封形式 |
工作寿命 |
成本 |
O 型圈 |
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 |
丁腈橡胶等一般为 2 - 10 年,氟橡胶,硅橡胶 5 - 20 年 |
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 |
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 |
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。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 |
根据橡胶材料的不同会有些区别,但基本以 0 - 70°C 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 100°C,但在空气中可达到 210°C |
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 |
主要密封形式为静密封,少量用于气动低压密封 |
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。不可用于干摩擦 |
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圈 |
U 型圈 |
现在一般为聚氨酯,极少数为较硬的橡胶 |
一般为 5 - 10 年 |
耐矿物油液压油,不耐水及水液体 |
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 |
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 型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 |
一般密封圈正常工作温度 - 30 到 + 110°C |
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 |
主要密封形式为动密封,少量用于静密封 |
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 |
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 型圈的 10 倍以上,安装较方便 |
泛塞密封圈 |
密封圈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 |
理论上无限制 |
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 |
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 |
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。密封圈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 |
工作温度 - 200 到 + 250°C(决定于密封圈本体材料,弹簧的工作温度范围远大于密封圈本体) |
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 型圈相同时,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 |
主要密封形式为动密封,少量用于静密封 |
相同工况下,为前者的 10 到 100 倍以上。可用于干摩擦 |
近年开发出来的密封种类,价格较 U 型圈贵,安装沟槽通常为开式或半开式 |
四氟密封圈(以聚四氟乙烯生料带为例) |
由聚四氟乙烯分散树脂经糊状挤出、压延而成的不含任何添加剂的带状制品 |
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具有优异的耐腐蚀性能,可用于水管、腐蚀性流体输送管材、蒸气管路接头的密封材料,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 |
很低的摩擦系数,自润滑性好 |
具有优良的耐老化性能,在储存与工作时都不会发生材料变质与劣化 |
使用温度 - 190~260°C |
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主要用于管道螺纹丝口密封以及泵、阀、设备形状复杂的填充密封 |
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根据工作介质选择:如果工作介质为非极性矿物油,丁腈橡胶材质的 O 型圈是不错的选择;若为强酸强碱等强腐蚀性介质,四氟密封圈或泛塞密封圈更为合适。
依据工作温度选择:在 0 - 70°C 的常规温度区间,O 型圈可以满足需求;若温度在 - 200 到 + 250°C,泛塞密封圈和四氟密封圈能正常工作 。
考虑压力和挤出情况:压力小于 5MPa 时,O 型圈可单独使用;压力大于 5MPa,需加装挡圈;而泛塞密封圈单独承压可达 20 - 50MPa,加装特殊挡圈可承压 100MPa 以上,且挤出间隙优势明显。
从成本角度考虑:预算有限且工况要求不高,O 型圈性价比高;对密封性能和寿命要求高,即使成本高一些,泛塞密封圈和优质的四氟密封圈也是更好的选择。
[此处插入一张不同密封圈实物对比图片,直观展示它们的外观差异]
总之,在选择密封形式时,需要综合考虑多种因素,权衡利弊,才能选出最适合的密封圈,确保设备的高效稳定运行。