星型密封圈與O型密封圈在往復(fù)運(yùn)動(dòng)密封中使用效果比較

（1.中鋁河南洛陽(yáng)鋁加工有限公司；2.洛陽(yáng)雙瑞精鑄鈦業(yè)有限公司，河南 洛陽(yáng) 471000）

星型圈和O型圈都可用于低速往復(fù)場(chǎng)合，且由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉，在實(shí)際的密封結(jié)構(gòu)中大量采用，由于星型圈是在O型圈的基礎(chǔ)上改進(jìn)而來，在尺寸規(guī)格上同一密封溝槽O型圈和星型圈可以直接替換，在設(shè)備的后期備件更換時(shí)非常方便且實(shí)用。在現(xiàn)有的文獻(xiàn)中，均認(rèn)為在往復(fù)運(yùn)動(dòng)中由于星型密封圈特殊星型截面，使其在往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)不會(huì)在溝槽內(nèi)發(fā)生滾動(dòng)和扭曲，因而應(yīng)該獲得更長(zhǎng)的密封壽命?，F(xiàn)有文獻(xiàn)針對(duì)的都是稀油密封場(chǎng)合，而筆者在某真空設(shè)備使用過程通過采用兩種密封的對(duì)比，結(jié)果O型圈比星形圈得到了更長(zhǎng)的密封使用時(shí)間，該工況可能并非個(gè)例。

圖1 密封結(jié)構(gòu)整體結(jié)構(gòu)圖

1 現(xiàn)有密封結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀

該密封結(jié)構(gòu)如圖1所示，該密封裝置用于做往復(fù)運(yùn)動(dòng)的桿的密封，密封裝置真空側(cè)有防塵圈、兩道密封圈、一道耐磨環(huán)組成；大氣側(cè)有防塵圈、密封圈及一道耐磨環(huán)組成，兩端密封圈中間的密封腔室填滿潤(rùn)滑脂；密封作用原理既是密封圈密封油脂，油脂密封真空。如果密封圈密封性能失效導(dǎo)致油脂泄漏，則油脂對(duì)真空的密封作用也就失效，導(dǎo)致真空側(cè)與大氣側(cè)串氣，真空破壞。該設(shè)備為進(jìn)口設(shè)備，設(shè)備原來設(shè)計(jì)的三道密封圈采用的都是星型圈加擋圈的密封結(jié)構(gòu)，見圖2，但在使用過程中平均需要3個(gè)月更換一次星型圈，星型圈失效的主要原因就是發(fā)生了扭轉(zhuǎn)成麻花狀，見圖3。

2 改善措施

由于同規(guī)格O型圈與星型圈密封安裝溝槽通用，用O型圈直接替代星型圈對(duì)比使用壽命，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，使用邵爾硬度80°～90°，去除分型飛邊后的O型圈效果最好，平均使用壽命達(dá)到了8個(gè)月以上，O型圈的密封失效原因主要為O型圈發(fā)生了磨損啃傷等。表1列出了采用不同硬度的O型圈及星型圈的密封使用效果對(duì)比結(jié)果。改用O型圈后的密封結(jié)構(gòu)如圖4。

圖2 原設(shè)計(jì)星型圈密封結(jié)構(gòu)

圖3 扭轉(zhuǎn)成麻花狀的星型圈

圖4 采用O型圈的密封結(jié)構(gòu)

表1 各種密封使用效果對(duì)比表

3 分析與總結(jié)

該密封部位為真空熔煉設(shè)備的在線取樣裝置的取樣桿密封，雖然取樣桿內(nèi)部為水冷結(jié)構(gòu)，工況依然較為惡劣：（1）取樣時(shí)會(huì)與密封圈接觸的桿壁會(huì)出現(xiàn)短時(shí)高溫。（2）取樣時(shí)密封桿很容易上會(huì)附著上熔池中蒸發(fā)的各種冷凝物且防塵圈很難刮除干凈。（3）潤(rùn)滑油為潤(rùn)滑脂而不是稀油，密封圈與桿壁之間的潤(rùn)滑效果較差。這就造成密封圈與桿壁之間摩擦力加大，密封圈與桿壁容易發(fā)生粘連，造成星型圈發(fā)生翻滾扭轉(zhuǎn)，且星形圈一旦發(fā)生扭轉(zhuǎn)就很難恢復(fù)原狀。邵爾硬度較低的O型圈由于與桿壁之間的摩擦系數(shù)更大，導(dǎo)致更容易發(fā)生翻轉(zhuǎn)及磨損較快。邵爾硬度高的O型圈由于其與桿壁的摩擦系數(shù)小，啟動(dòng)及運(yùn)行過程中均不宜發(fā)生翻轉(zhuǎn)，即便發(fā)生了輕微的翻轉(zhuǎn)也容易恢復(fù)，且由于其硬度較高也更加耐磨，密封失效主要表現(xiàn)為發(fā)生啃傷破壞。綜上所述，在不改變密封槽結(jié)構(gòu)的情況下，用高硬度的O型圈代替原來設(shè)計(jì)的星型圈結(jié)構(gòu)，使得密封圈的使用壽命提高了近2倍，改善效果明顯。同時(shí)也說明，并不是所有的場(chǎng)合星型圈的使用效果都比O型圈好，該案例可以作為設(shè)備管理同行及密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)者作為參考。