简单介绍聚四氟乙烯密封圈的种类及特性

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。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这样可以提高密封效果和使用寿命。 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 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。 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，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。