所有密封應(yīng)用都可以歸結(jié)為三種類型之一：

1. 靜態(tài)密封

2. 那些有線性運(yùn)動或者相對緩慢的旋轉(zhuǎn)條件下的密封

3. 高速旋轉(zhuǎn)條件下的密封

那些沒有相對運(yùn)動的密封應(yīng)用稱為靜態(tài)密封。例如包括端蓋內(nèi)的端面密封、分離連接器內(nèi)的密封和外殼蓋密封。

有線性運(yùn)動(往復(fù)運(yùn)動)或相對緩慢的旋轉(zhuǎn)或振蕩的密封應(yīng)用，稱為動態(tài)密封。如果接觸面相對線速度小于50英尺/分鐘(15米/分鐘)的緩慢旋轉(zhuǎn)或振蕩的應(yīng)用都被歸類為動態(tài)密封。

最后，有高速旋轉(zhuǎn)的密封應(yīng)用稱為旋轉(zhuǎn)密封。如果接觸面相對線速度大于50 fpm(15米/分鐘)的旋轉(zhuǎn)應(yīng)用被歸類為旋轉(zhuǎn)密封。應(yīng)該注意的是，用于動態(tài)密封和旋轉(zhuǎn)密封的密封件以及安裝溝槽的設(shè)計和標(biāo)準(zhǔn)有其獨(dú)特性。下面幾節(jié)將具體解釋這些特殊之處。

密封的方向和類型

Quad-Ring ?品牌的星形圈和O形密封圈可以根據(jù)需要安裝并使其被壓縮，這樣就能提供密封功能，通過適當(dāng)?shù)脑O(shè)計可以作為徑向或軸向密封。如圖所示：在徑向密封的情況下，主密封面可以出現(xiàn)在密封的內(nèi)徑或外徑上，這兩種密封的通用名稱分別是桿密封（Rod sealing）和活塞密封(Piston Sealing)。軸向密封通常稱為面密封。每一種密封類型都可以是靜態(tài)、動態(tài)或旋轉(zhuǎn)密封，但活塞密封通常不推薦用于旋轉(zhuǎn)應(yīng)用。

表面粗糙度

短于預(yù)期的密封壽命通常是由于活塞桿或活塞缸內(nèi)徑的粗糙度太小。高度拋光(無孔隙)的金屬表面不能保留降低摩擦所需的潤滑劑，而粗糙不平的表面也會磨損密封，導(dǎo)致早期密封失效。

為了避免這些問題，我們推薦Ra=20-24μin(0.5-0.6μm)的理想表面光潔度，Ra=20-32μin(0.5-0.81μm)的表面也可被接受。表面光潔度Ra不能小于16μin(0.4μm)。

靠壓縮變形提供密封的密封件

較小的變形壓力下比在較高的變形壓力下更難密封。當(dāng)壓力作用于密封件時，橡膠材料就會變形。通過適當(dāng)密封設(shè)計，變形可以提高密封性能。這一概念被用于許多密封設(shè)計。通過在密封上添加密封加強(qiáng)筋或壓力增大細(xì)節(jié)，可以在客戶的設(shè)計基礎(chǔ)上改進(jìn)密封性能。對于非常低的壓力或真空下的應(yīng)用，我們建議使用我們的Quad-Ring ?品牌星形密封圈來替代O形密封圈。

摩擦

密封件的使用壽命受其接觸面摩擦的影響。影響摩擦的因素包括密封設(shè)計、潤滑、橡膠硬度(大多數(shù)密封應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)橡膠硬度為70肖氏硬度A)、表面光潔度、極限溫度、高壓和密封件的擠壓量。

使用“順滑的橡膠”材料可以幫助減少摩擦，提高密封壽命。表面涂層和封孔處理，如特氟龍（PTFE）和二硫化鉬也用于減少密封摩擦。

由于涉及到許多變量，很難準(zhǔn)確地預(yù)測在應(yīng)用中會出現(xiàn)的密封摩擦。當(dāng)設(shè)計一個對密封摩擦敏感的應(yīng)用時，可能需要進(jìn)行測試來確定密封摩擦的影響。

零件的同心度和圓度

在評估具體的應(yīng)用時，需牢記零件不是絕對同心的，也不是理想圓形的。同心度和圓度也會隨著壓力和溫度的變化而變化。在確定密封件尺寸時，要考慮應(yīng)用中的最壞情況，并確保選擇的密封系統(tǒng)在最壞情況下也能工作。

如果，在核算應(yīng)用的極限配合和工況后，您發(fā)現(xiàn)當(dāng)尺寸接近最壞的情況下，密封系的可靠性可能會下降，請考慮在重新計算前進(jìn)行以下調(diào)整：

1. 減小零部件之間的裝配間隙。

2. 收緊零部件的公差。

3. 使用橫截面更大的密封以吸收額外的公差。

4. 增加密封件的壓縮變形(這也會增加摩擦)。

5. 改進(jìn)零件對稱性以減少偏心量。

密封的安裝 – 避免破損

在安裝過程中，密封件很容易損壞。例如，密封通常是通過在螺紋表面滑動而插入到軸上的。為了避免密封損壞，請減小螺紋區(qū)域的桿直徑。還包括增加密封件進(jìn)入的引入倒角，避免安裝槽上的尖角。

外周壓縮

在某些應(yīng)用中，例如旋轉(zhuǎn)密封，通常選擇在自由狀態(tài)直徑大于安裝槽直徑的密封圈。安裝時，密封圈將被凹槽壓縮到較小的直徑。這被稱為“將密封圈置于外周壓縮”，或簡單地稱為“外周壓縮”。

外周壓縮密封用于旋轉(zhuǎn)應(yīng)用，以防止由于材料收縮而引起的密封系熱效應(yīng)失效。這一密封形式也用于內(nèi)部為正壓的端面密封系統(tǒng)。需要注意的是，外圍壓縮密封在安裝時不會被拉伸，因?yàn)槊芊馐潜粔嚎s的，而不是被拉伸的。

填充率

由于橡膠通常被認(rèn)為是一種不可壓縮的材料，因此在密封安裝槽中必須始終有足夠的空間用于密封件的變形。當(dāng)密封槽空間不足時，會導(dǎo)致密封應(yīng)用的問題，包括較高的裝配力、密封單元故障等。密封圈體積與安裝槽體積的比率，通常被稱為“填充比”或更正式的稱為“密封槽填充比”，通常表示為密封圈所占密封槽體積的百分比。在所有的應(yīng)用條件和極端的工況條件下，總是希望保持這個百分比低于100%。考慮到安全裕度，推薦設(shè)計的最大填充比為90%或更少。

通過計算密封件的橫截面積并將其除以安裝槽的橫截面積，可以很容易地確定填充比。安裝槽的橫截面積是它的高度乘以它的寬度。O形圈和Quad-Ring ?品牌星形圈的橫截面面積的方程也可以在下文中找到。當(dāng)計算最大填充比時，總是使用極限配合下的公差情況，即最小的安裝槽和最大的密封件截面。

橫截面尺寸

在密封安裝空間較小的應(yīng)用中，重要的是要記住，較小的橫截面密封要求更緊的配合公差。小橫截面密封件不能應(yīng)用于零件尺寸大變化、有劃痕缺陷和高壓等條件下的密封。

已安裝的密封圈拉伸和橫截面減小

已安裝的密封圈拉伸定義為密封圈在安裝到密封槽后所承受的拉伸。當(dāng)密封圈被拉伸時，密封圈的橫截面就會減小。這種橫截面的減少將減少密封圈上所受的擠壓，這可能會造成密封問題，特別是當(dāng)使用較小直徑的密封圈時。為了盡量減少橫截面縮小的影響，一般的“經(jīng)驗(yàn)法則”是保持安裝的密封圈拉伸小于3%。應(yīng)該注意的是，對于尺寸小于-025密封圈的標(biāo)準(zhǔn)密封圈，即使設(shè)計適當(dāng)?shù)臏喜郏惭b時密封圈的拉伸經(jīng)常也會高于3%。在這一情況下，應(yīng)該謹(jǐn)慎地規(guī)定零件公差，以防止在零件尺寸處于極限公差的情況下出現(xiàn)密封圈擠壓不足的現(xiàn)象。如有必要，應(yīng)收緊零件公差，以確保獲得可接受的密封效果。

密封圈的擠壓破損

無論是在在靜態(tài)還是動態(tài)應(yīng)用中，擠壓破損都是密封失效的一個常見原因。O形圈從槽中擠出時顯然就會失效。在較大的連續(xù)或脈沖式的壓力的作用下，密封圈就會發(fā)生局部或全部被從溝槽擠出的情況。如果不加以糾正，整個橫截面最終將破碎。

遵循這些簡單的規(guī)則，以減少密封圈擠壓破損的風(fēng)險：

1. 選擇能夠承受預(yù)期壓力的密封結(jié)構(gòu)和材料。

2. 確保相對運(yùn)動表面之間的配合間隙適合于所選橡膠材料的硬度。間隙應(yīng)盡量減少，且不得超過橡膠硬度的推薦限值。

抗擠出（支撐）環(huán)

使用帶有支撐環(huán)的O形圈或Quad-Ring ?品牌星形圈時，可以減少或防止在壓力較高或大于理想間隙的應(yīng)用中出現(xiàn)密封圈擠壓破損。纏繞式或墊圈式支撐環(huán)通常安裝在密封系壓力側(cè)對面的密封圈旁邊。對于壓力超過1500psi的應(yīng)用場合，推薦使用支撐環(huán)。

雖然支撐環(huán)可以由任何比軸更軟的材料制成，但它們通常是由聚四氟乙烯(PTFE)制成的，這提供了低摩擦。聚四氟乙烯支撐環(huán)有實(shí)心環(huán)、單層開口環(huán)和雙層螺旋開口環(huán)三種。雙層螺旋纏繞聚四氟乙烯環(huán)易于安裝，保護(hù)密封圈免受損壞，是我們推薦的類型。當(dāng)使用支撐環(huán)時，通常是增加密封槽寬度，以適應(yīng)支撐環(huán)的厚度。

密封安裝槽設(shè)計公式

這一頁上的公式是用來計算密封槽的不同參數(shù)。具體的使用方法和場景在下面的例子中解釋。

下表提供了標(biāo)準(zhǔn)密封圈截面尺寸的公差和最大密封截面面積。該表可用于快速計算填充百分比。

圖表無法正確復(fù)制–從這里或從活動頁面:O形圈橫截面積

Quad-Ring ?品牌星形密封圈和O形密封圈的推薦徑向密封間隙

這個圖表顯示了最大允許徑向間隙作為工作壓力和密封圈橡膠硬度的函數(shù)。

備注

1. 這個圖表是為0.139英寸和更大的密封截面而開發(fā)的。較小的橫截面密封件需要更少(更緊密)的間隙。

2. 這張表適用于活塞和孔同心的應(yīng)用場合。在具有嚴(yán)重側(cè)傾或偏心運(yùn)動的應(yīng)用場合，必須減小徑向間隙。

3. 此表中的數(shù)據(jù)適用于不使用防擠壓支撐環(huán)的密封件。

4. 這張圖表中的數(shù)據(jù)是用于常溫下的密封。由于橡膠會隨著溫度的升高而變軟，所以在高溫下使用密封件時必須減少間隙。

5. 最大允許徑向間隙包括由于壓力而產(chǎn)生的任何氣缸膨脹。