一、密封機理

      SF6氣體通過密封環(huán)節(jié)滲到產(chǎn)品殼體外部的現(xiàn)象稱為泄漏。泄漏分為兩種：穿透O形橡膠密封圈的泄漏和通過密封接觸面的泄漏。前者與橡膠材質(zhì)有關(guān)，其泄漏量與后者相比，通常很小。而造成接觸面的泄漏的原因，一是接觸面有間隙，二是密封圈兩側(cè)有壓差。

   O形密封圈借助壓緊變形后的橡膠彈力F使密封圈和密封面互相靠緊，而產(chǎn)品內(nèi)的SF6氣壓P0在密封圈作用力F0， F0分解后在密封圈上形成一個與密封面垂直的法向力F0’，此力使密封面和密封圈分離，F與F0’的合力稱為密封力。由于溫度變化，F值常隨溫度下降而變小，由于密封面表面狀況的非均勻性，或者密封圈壓縮量設(shè)計的不合理，都可能導(dǎo)致在常溫或低溫時在密封圈某點或某段出現(xiàn)密封力為零甚至小于零，而導(dǎo)致密封圈與密封面在微觀上分離，出現(xiàn)SF6泄漏。

二、影響密封泄漏量的因素

     密封圈壓縮率的 影響

     減小O形圈與法蘭分離間隙和增大O形圈與法蘭接觸環(huán)面寬是減小泄漏的最重要的因素。當(dāng)壓差P0一定時，增大密封圈的壓縮率（即增大彈性力F）就能減小分離間隙，直至間隙為零。但是，密封圈的壓縮率不能太大，否則會造成壓縮永久變形，使密封圈使用壽命下降。

合理的O形圈壓縮率

       密封面表面粗糙度的影響

       早期設(shè)計曾流行“越光越好”的概念，因此密封面車好后再滾擠壓加工，以獲得近于鏡面的效果。后試驗結(jié)果反復(fù)證實，用車（鏜）刀加工的密封面上，刀痕形成的同心圓，在合適的表面粗糙度（3.2-6.3）范圍內(nèi)對氣密性有利。

  如圖（a）所示，密封面太光，得不到同心圓刀紋的“阻力”作用，氣密性不令人滿意。

  如圖（b）所示，在表面粗糙度3.2-6.3范圍內(nèi)，橡膠圈與密封面彌合良好，同心圓刀紋增大了SF6泄漏通道的距離，即O形圈與法蘭接觸環(huán)面寬增大，泄漏量變小。

  如圖（c）所示，表面粗糙度超過12.5時，O形圈與密封面接觸不良，易漏氣。

  密封槽形的影響

密封槽一般取矩形，當(dāng)矩形槽布置很困難時，也可用三角形槽。法蘭密封面因切削加工平面度的影響或焊接變形的影響，裝配好后的兩法蘭面間在微觀上總存在一定的間隙，在氣壓P0的作用下，橡膠圈可能被擠入該縫隙，在密封槽內(nèi)、外圓的上棱倒圓角，可保護(hù)密封圈不被夾角剪壞，密封槽的下圓也倒圓角，可以減輕密封圈在氣壓作用下過分?jǐn)D入槽根產(chǎn)生永久變形的可能性。

   槽寬應(yīng)大于O形圈線徑，并且密封槽截面積應(yīng)不小于O形圈截面積，使槽留有足夠的空間，O形圈裝好后，只產(chǎn)生變形而不出現(xiàn)體積壓縮，也就是使O形圈的受壓側(cè)與密封槽非密封面?zhèn)缺３忠欢ǖ拈g隙。密封圈在工作時如果出現(xiàn)體積壓縮，就會明顯增大壓縮永久變形，縮短使用壽命。

 密封圈材質(zhì)的影響

      兩個主要的橡膠性能：

   1.橡膠硬度應(yīng)適中（70左右）。硬度不宜太高，否則密封圈和密封面之間很難獲得良好的彌合性。硬度也不宜太低，否則接觸壓力（密封力）不足，也不能獲得良好的密封性能。

   2.壓縮永久變形。要求在使用的溫度范圍內(nèi)其壓變低于20%，并有良好的密封性能

   生產(chǎn)管理水平的影響

      主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

      1.原材料：按技術(shù)要求控制質(zhì)量，妥善保管，謹(jǐn)防變質(zhì)。

      2.加工：嚴(yán)格執(zhí)行圖紙和工藝規(guī)程要求，按圖按工藝檢驗。

      3.保管：包裝規(guī)范，謹(jǐn)防碰撞劃傷和雨水侵蝕。

      4.組裝：發(fā)現(xiàn)密封面損傷件拒裝。仔細(xì)清理，確保產(chǎn)品清潔度，按圖按工藝要求裝配。

三、靜密封設(shè)計

    O形密封圈外徑和線徑的配合

根據(jù)使用經(jīng)驗，O形圈直徑和線徑的配合見下表：

密封圈材質(zhì)的選用

丁腈橡膠密封圈：適用于油系介質(zhì)中適用。是目前用途最廣、成本最低的橡膠密封件。耐磨損能力強，不適用于極性溶劑中。

硅橡膠密封圈：具有極佳的耐熱、耐寒、耐臭氧、耐老化性能，有很好的絕緣性能。但抗拉強度差且不具耐油性。適用于家用電器的密封需求。

氟橡膠密封圈：有極佳的耐高溫性、耐臭氧性、和耐化學(xué)性，耐寒性不良。適用于柴油發(fā)動機、燃料系統(tǒng)及化工廠的密封需求。

天然橡膠密封圈：具有很好的耐磨性、彈性、扯斷強度及伸長率。但在空氣中易老化，在礦物油或汽油中易膨脹和溶解，耐堿但不耐強酸。適用于在汽車剎車系統(tǒng)或有氫氧根離子的液體中適用。

三元乙丙橡膠密封圈：具有很好的耐老化性、耐腐蝕性、耐熱性、電絕緣性能優(yōu)異、彈性好，但不耐油。廣泛應(yīng)用在GIS設(shè)備密封系統(tǒng)中。

密封圈技術(shù)要求

1.無氣泡、缺料、劃傷。

2.密封圈模具表面粗糙度不低于0.8

3.修凈合模飛邊，不允許劃傷工作表面

4.橡膠硬度要求：低壓16MPa以下邵氏硬度70左右，中壓16-32MPa邵氏硬度80左右，高壓32MPa 以上邵氏硬度90左右

密封槽設(shè)計

壓縮率K值一般取18%～25%，以保證有足夠的壓縮量。當(dāng)O形圈線徑d較小時應(yīng)取較大的K值，較大時應(yīng)取較小的K值。

                          K=(d-h)/d

    壓縮率過大，會使密封圈產(chǎn)生永久變形，促使老化，縮短使用壽命；壓縮率過小，初始接觸壓力太小，容易造成泄漏。因此必須控制O形圈線徑和槽溝深度h的公差，以便控制最大、最小的壓縮率。

           Kmax=（dmax-hmin)/d≤30%     

           Kmin =(dmin-hmax)/d≥10% 

槽寬b:根據(jù)密封原理，密封圈受壓時必須有足夠的形變空間，以保證較長時間的密封性能。因此密封槽的截面積一定要大于或等于O形圈的截面積。

   即b*h≥（πd²）/4     一般取b=(1.3～1.5）d

槽內(nèi)外徑：橡膠密封件在工作狀態(tài)時應(yīng)處于壓縮狀態(tài)，若處于拉伸狀態(tài)，會加速橡膠老化，縮短使用壽命。因此在設(shè)計槽溝內(nèi)外徑時應(yīng)按下列原則

1.當(dāng)密封圈內(nèi)的壓力高于外壓力時，槽外徑D=O形圈外徑

2.當(dāng)密封圈內(nèi)的壓力低于外壓力時，槽內(nèi)徑d=O形圈內(nèi)徑

常規(guī)密封槽尺寸設(shè)計參考表

四、動密封設(shè)計

骨架油封密封系統(tǒng)

（1）在油封系統(tǒng)中廣泛使用的骨架油封，是一種唇形橡膠圈，內(nèi)設(shè)金屬骨架，有彈簧箍緊膠圈內(nèi)圓唇邊，動態(tài)密封良好。

（2）它的主要特點是：結(jié)構(gòu)簡單，尺寸不大，一圈一密封線（唇邊線）多圈重疊使用，密封可靠。

（3）一圈帶箍緊彈簧的唇邊朝向產(chǎn)品內(nèi)側(cè)，一圈唇邊朝向大氣側(cè)。唇邊朝外的一圈在產(chǎn)品抽真空時發(fā)揮重要的密封作用。由于箍緊彈簧的作用，此圈在產(chǎn)品工作時對內(nèi)部SF6也有氣密性功能。

 （4）主要用于轉(zhuǎn)動密封。

X形動密封圈設(shè)計

   （1）結(jié)構(gòu)簡單

   （2）密封可靠

   （3）動摩擦阻力小

   （4）主要用于直動密封和轉(zhuǎn)動密封

設(shè)計計算方法

先按上表選定軸徑D1及X密封圈高h(yuǎn)1,然后按以下公式計算其他值：

X圈內(nèi)徑D2=D1-2fh1（壓縮率f也按上表選取）

X圈外徑D3=D2+2h1

X圈斷面尺寸、按上表選取

密封槽內(nèi)徑D5=D1+0.4

密封槽外徑D4=D3-0.3

密封槽寬h3按上表選取

公差設(shè)計D1_-0.05  D2^+0.15_-0.15 D3^+0.2  D4^+0.08  D5^+0.08

密封槽表面粗糙度3.2

密封圈橡膠硬度75 

其他常用動密封結(jié)構(gòu)

   磁流體動密封：在磁性流體技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，當(dāng)磁流體注入磁場的間隙時，它可以充滿整個間隙，形成一種“液體的O形密封圈”。

   波紋管密封：利用波紋管能壓縮能拉伸具有拉壓彈性的特點，使波紋管一端與移動端相連，另一端與固定不動端相連，構(gòu)成運動付。