密封结构及其适用场合与选材原则

在前面已详细地介绍了各种形式密封元件材料、品种及用途等有关资料，这些元件现已商品化可直接选购用于组装成各种密封功能的结构装置，这里主要介绍组合密封结构（装置）的有关内容。

1.常用的密封结构

密封结构形式极多，按选用密封元件的品种可分为密封垫、密封圈、密封填料等结构；按密封零件的运动状态可分为静密封、动密封（滑动密封、旋转密封、振荡密封），动密封还可分为各种接触式密封（如毛毡、填料、油封、涨圈、机械式等结构）和非接触式结构（如迷宫式、螺旋槽式、浮动式、离心密封等）；按密封功能可分为对各种气体、液体的高压、低压、高温、低温、真空及防尘和油封等；按产生密封作用的机理可分为自紧式和外力预紧式（如机械密封结构）等。

由此可见，密封结构的形式繁多，每种结构都有各自的密封功能，适用于一定的场合。目前，有些行业已制订了标准密封结构的行业标准，如泵类机械行业对泵用密封结构绘出了7种形式、100多个规格的标准化结构供设计选用。机械密封的分类及应用见表19-195。机械密封结构的选用见表19-196。不同工作条件下机械密封的工作特点、要求和措施见表19-197。

表19-195 机械密封的分类及应用

（续）

表19-196 机械密封结构的选用

表19-197 不同工作条件下机械密封的工作特点、要求和措施(www.xing528.com)

2.密封结构设计

每种不同密封功能的结构都各有不同的设计参数、计算程序和方法，但基本的设计要素是相同的。

（1）保证可靠密封 无论是自紧密封和外力预紧密封结构，都必须保证密封元件产生足够的压缩变形胀力，在使用期内保证封闭密封界面、被密封介质不发生渗漏扩散，也不发生外界介质渗入。因此，自紧密封结构要设计密封件尺寸形状及装配沟槽，预紧密封结构要设计预应力结构，如图19-133所示，以使密封元件的胀力必须大于密封介质的压力。图19-133a所示为自紧式结构；图19-133b所示为借金属张圈力使密封元件保持足够胀力的结构；图19-133c所示为用螺钉压板对密封元件施加预应力的结构。

图19-133 活塞环自紧式、预应力式密封结构

（2）满足密封工作环境要求 选择密封材料及结构时必须适应密封工作环境要求，如密封介质种类（气体、液体）、密度、粘度、工作温度及冷热交变温度，密封压力大小、波动幅度、频率、瞬间最大压力，以及对密封件耐水、耐油、耐腐蚀、耐热、耐寒性的要求等。

（3）适应密封界面的运动状态 其中包括被密封件的工作状态，如静态、旋转态或移动态；密封件与界面间隙值，界面上润滑状态和摩擦磨损特征等。对不同密封状态都需进行专项设计及计算，如静态密封需考虑防止应力松弛导致密封失效；动态密封要校核pv值、磨损量、使用寿命及泄漏率。因此，应选用合适硬度和弹性的材料，必要时还需采用复合或迷宫式密封结构，控制密封间隙值达到设定的泄漏标准。

（4）设计合适的组装结构 设计密封件组装结构时应尽量选用标准系列结构，在结构可靠的基础上力求结构简单，制造、组装、维护方便，成本要低。