机械密封辅助密封的材料
辅助密封的作用主要是:防止密封轴和动环之间与静环和静环座(压盖)之间的泄漏;补偿密封面的偏斜和振动,以保证使动、静环端面紧密贴合。
对辅助密封圈材料有如下要求:
(1)弹性好,特别要求复原性好、永久变形小;
(2)不受密封介质侵蚀,而且在介质中的膨胀和收缩都不大;
(3)摩擦系数小;
(4)使用温度范围要广(在高、低温下不粘着、不会硬脆和失弹);
(5)要有适当的机械性能(如扯断强度、扯断伸长率、耐压等),在压力作用下无显著变形,有优良的抗扯断撕裂性、耐磨性和耐压性等;
(6)便于加工且可得到较高的精度;
(7)抗介质腐蚀、溶解、泡胀、老化等性能好,对介质不应有污染等。
作为辅助密封圈的材料有橡胶、塑料、石棉、膨胀石墨、石墨和金属胀圈等。
(1)橡胶。橡胶密封圈是使用最广的一种辅助密封圈。常用的橡胶有丁腈橡胶、氟橡胶、硅橡胶、氯丁橡胶等。
丁腈橡胶(NBrt)是常用的耐油橡胶。它是丁二烯和丙烯腈的共聚物。根据丙烯腈的含量多少分成:低丙烯腈(丁腈一18)、中丙烯腈(丁腈一26)和高丙烯腈(丁腈一40)。丙烯腈含量越高,它的耐油性越好,抗张强度、硬度和耐磨性、耐水性增强,透气性减小。随之而来,它在极性溶剂中的溶解度却增大,耐蚀性也受到影响,弹性和耐寒性也会变差。丁腈橡胶不耐挠屈,抗撕裂性也较差。
一般用的丁腈橡胶密封圈中丙烯腈含量为26%~50%,其性能列于表4—45中。
氟橡胶(Hm)具有耐高温、耐油、耐化学腐蚀的优点。国内氟橡胶中应用最广泛的是含氟烯烃共聚物,主要是26型和23型。26型中有氟橡胶一26系偏氟乙烯与六氟丙烯的乳液共聚物和氟橡胶一246系偏氟乙烯、六氟丙烯与四氟乙烯的三元共聚物。23型氟橡胶是由偏氟乙烯与三氟氯乙烯在常温及3.24MPa左右压力下用悬浮聚合法制得的一种无定形橡胶状聚物。它不能用于液氨、氨水等.近年来,因氟橡胶的最高工作温度为250。C,在高温下使用受到限制,已研制出全氟橡胶Kalrez(FFKM全氟高聚弹性体)。它的抗高温老化性能优良,在260。C下使用ll2天后无明显老化现象。抗张强度仍保持原来的90%左右,可在288。C下连续使用,310。C下短时使用。它的耐油性、耐磨性和耐混合有机物腐蚀性能良好,但其膨胀系数近于NBR的两倍(320×10-61/K),且不适于O℃以下使用。
硅橡胶(SI)是由二甲基硅氧烷与其他有机硅单体,在酸性或碱性催化剂存在下聚合成的一种极性高分子的聚合物。硅橡胶有很高的热稳定性,但它有极性,易在酸碱作用下发生离子型裂解,因此耐蚀性差。不适宜用于石油系溶剂(如苯、甲苯等)、丙酮、酮、醚等有机溶剂。硅橡胶的扯断强度和扯断伸长率较小(只有NBR的1/3)。
最近氟硅橡胶(LS)可用于汽油、石油制品和溶剂。
其他几种橡胶的特性列于表4—44中。
(2)聚四氟乙烯及其他材料。聚四氟乙烯具有优异的化学稳定性和耐油、耐溶剂、抗老化、耐温性能,并有相当低的摩擦系数和一定的强度、弹性、柔性和不粘着性,因此广泛地用作各种温度、压力、腐蚀性介质条件下的辅助密封圈。在高温下还采用浸聚四氟乙烯的石棉楔形密封圈。
聚四氟乙烯塑料与橡胶比较,具有较大的刚度、较低的弹性和冷流性。聚四氟乙烯膨胀系数高,而且随温度变化较大,妨碍它在机械密封中的应用。图4一l3所示为四氟乙烯的线膨胀系数d与温度t的关系曲线。然而,它具有化学稳定性高(只有熔融碱性金属、氨的溶液、三氟化氯、高温元素氟对它起作用)、非湿润性、在介质中不会胀大、对温度有较高稳定性(-10~250。C)、摩擦系数低(在低速下f=0.05~0.1)等特点,使它在密封面、皮碗等密封元件中获得广泛的应用,特别是在耐腐蚀和耐高温密封中采用带填充剂或纯的四氟乙烯。
此外,在高温油泵机械密封中还采用柔性(膨胀)石墨压型做成矩形、梯形、楔形和V形密封圈。
波纹管密封的波纹管材料有金属、塑料和橡胶等。金属波纹管的材料可以用奥氏体不锈钢、马氏体不锈钢、析出硬化性不锈钢(17—7PH)、钛、AM350、高镍铜合金(Monel)、耐蚀镍铬铁合金(HastelloyC)、耐热高镍合金(Inconel)和青铜及其合金。