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泛塞密封圈材质
上海勤图密封件有限公司 2019-11-27

泛塞密封圈材质

泛塞，该词来源于“Variseal”的音译，是复合密封、组合密封的意思，实际上通常指的是弹簧蓄能密封，是spring variseal（弹簧复合密封）的简写。

“泛塞”本身就是“复合密封”的音译，所以在“泛塞”的后面没有必要加“密封”二字，若按照习惯叫法，加上该二字也行。当然，按照中文直接说“弹簧蓄能密封”更好。


右图为泛塞的典型结构，分内外不同的两个部分，外部密封件本体为特种功能塑料，内部为特种材质的不锈钢弹簧。


密封件本体和弹簧的材质都因不同的工况和工作介质而不同。一般的，密封件本体的材质有：纯四氟乙烯，填充四氟乙烯，超高分子量聚乙烯，聚酰亚胺，聚醚醚酮等。不锈钢的材质则一般有SUS301,SUS304,SUS316和SUS718等。

外部的密封件本体与要密封的两个面接触，起密封的作用，所以要求摩擦系数低，强度高，耐磨损，耐工作介质，耐工作环境高温或低温。



内部的不锈钢弹簧为外部的密封件本体提供压力，使密封件唇口一直紧紧的被压在密封接触面上，防止泄漏，特别是当内部压力较低，为零压甚至负压的时候，弹簧就是密封压力的唯一来源。对于弹簧的要求较简单：耐环境高低温，耐腐蚀，弹性力相对恒定。这几点要求虽然不多，但不易达到，对于弹簧的材质，工艺和形状要求高。


泛塞是近年来开发的一种密封形式，与格莱圈、斯特封等组合密封一样，充分的利用各组成材料的优越性能，从而性能远远超越任何单一材料的密封件。它与以前的各种形式密封件相比，既有显著优点，也有明显的缺陷。

优点：

1，    耐高低温的范围大大增强，低温可以达到-200°C，高温到300°C左右，这对以前的各种形式密封不可想象。

2，    摩擦系数更低，虽然格莱圈和斯特封的密封材料可能与泛塞的一样，摩擦系数较低，但同样材质的泛塞，摩擦系数会更低，特别是工作压力大的时候，区别极为显著。

3，    寿命更长，如果材料是泛塞的常用材料：填充聚四氟乙烯和不锈钢其储存寿命理论上是无限期，使用寿命也较其他的形式密封件要长，在有些工况下也是无限期，这对于一些特定用途的油缸非常重要。

4，    耐高压及超高压力，一般标准设计的泛塞圈，可耐压20-30MPa，通过更改设计参数，耐压100MPa以上也很容易。

5，    在高低压力下，泄漏量都较小。泛塞圈在高低压下都能有好的密封性能，而其他形式的密封要么耐高压性好，要么耐低压性好，同时耐高低压力都好很难达到。

6，    安装沟槽小，安装沟槽标准尺寸与同级别O形圈的一样。


缺点：


1，    安装沟槽一般为开式或半开式，特别是小直径油缸，必须为开式或半开式，这样为油缸的设计、制造与安装可能会增加一定的成本。

2，    密封件制造工艺为车削成型，生产效率低，制造成本较普通密封件的高，故密封件的采购成本会较高。


典型应用工况：

1，    高温密封

现代的工业油缸，很多地方需要高温油缸密封，如压力铸造油缸，冶金油缸，窑炉油缸，汽车发动机密封，等等，最高温度达到300°C左右。

2，    低温密封

液化氮气，液化石油气，液化二氧化碳，液化氧气，等密封，最低温度达-200°C。

3，    高压密封

超大吨位的压力机，高压水切割机，空压机等，最高压力达400MPa。

4，    高速密封

高速转轴，转速可达30-40米每秒。高速往复运动油缸，伸缩的速度可达15-20米每秒。

5，    特殊工作介质密封

高温水汽，海水，刹车油，酸碱等。

6，    低摩擦

典型的如伺服油缸。

7，    长寿命密封

风电变桨油缸，建筑减震油缸。

8，    长大油缸密封

典型如起重机油缸，堆高机油缸。

9，    卫生安全密封

目前食品接触的密封已经基本采用泛塞圈。

10，  快速反应油缸

密封件安装沟槽小，油缸各结构件可以更轻，同时摩擦阻力小，可大幅提升油缸的动态性能，制造出更好的快速反应油缸。


发展趋势：

虽然目前泛塞相对其他密封形式成本较高，但他的优势多也很显著，很多情况下已经变得不可替代，随着对设备性能和工作可靠性要求的提高，设备维护人力资源的日益昂贵，泛塞的性价比变得越来越高，应用也越来越普遍，现在已经有一股泛塞取代传统密封的大趋势。

泛塞技术：

泛塞圈虽然看起来结构简单，大家仿制起来好像也很容易，其实不然，不同的公司产品，其使用寿命可能会极为悬殊。因为不同工况下密封件结构、密封材料配方的选择和差异化的制造工艺在这里都非常重要，一旦选用不合适的材料配方或密封结构，密封件质量难以保证。




泛塞密封与O、U形圈密封对比：

1，    组成成分

O形密封

各种材质、硬度的橡胶，常用的有丁腈橡胶、氟橡胶、硅橡胶和乙丙橡胶等

U形密封

现在一般为聚氨酯，极少数为较硬的橡胶

泛塞密封

密封件本体一般为填充聚四氟乙烯，基体是聚四氟乙烯，填充料为碳纤维、铜粉、二硫化钼等，弹簧的成分通常为耐腐蚀的各种不锈钢。

2，    储存寿命

O形密封

丁腈橡胶等一般为2-10年，氟橡胶，硅橡胶5-20年

U形密封

一般为5-10年。

泛塞密封

理论上无限制


3，    工作介质相容性

O形密封

O型圈密封介质的耐受性因材质的不同而区别很大，没有一种可以包打天下，如丁腈橡胶耐非极性矿物油，对于极性矿物油，水及酸碱等的耐受性很差。

U形密封

耐矿物油液压油，不耐水及含水液体。

泛塞密封

聚四氟乙烯材料制作的泛塞本体耐几乎所有的介质，含强酸强碱、有机溶剂、各类油脂，无机盐有机盐溶液。

不锈钢304、316、718等的耐腐蚀性都很强，可适用于多种工作介质中，如各类油脂，水等。


4，    摩擦与磨损

O形密封

橡胶与钢材的干摩擦系数约为0.6-0.8之间，在有润滑时摩擦系数为0.3-0.5之间

U形密封

一般摩擦系数较相同工况橡胶的要稍小，干摩擦系数在0.3-0.5间，有润滑时，摩擦系数在0.2-0.4之间。

泛塞密封

填充聚四氟乙烯与金属材料的干摩擦在0.15左右，有润滑的时候，摩擦系数为0.01-0.05之间，

因为摩擦系数相差较大，摩擦阻力和磨擦损耗量相应的也相差巨大。


5，    物理老化，工作蠕变

O形密封

橡胶在贮存和使用过程中受自然和人工环境各种条件的综合影响，性能和外观随时间而变坏。橡胶制品常因受热、空气中的氧和臭氧、阳光、风、雨、雪、水分以及使用过程各种机械应力作用或化学溶剂的侵蚀，使橡胶的化学结构受到破坏，变软或硬脆龟裂，表面粗糙，力学性能下降，随时间推移逐渐丧失使用价值。

当O形圈正常工作时会受到一定的应力，在应力的作用下，O型圈形状会发生永久变形，从而部分或全部失去工作能力。

U形密封

在热、光、氧气、水等的影响下老化，力学性能逐渐下降。

在应力的作用下，聚氨酯U形圈会发生一定的变形，但通常情况下永久变形较小，一般不影响工作。

泛塞密封

因为材料本身耐各种溶剂及温度，氧化剂等，在储存与工作时都不会发生材料变质与劣化。

密封件本体主要成分为聚四氟乙烯，在压力作用下可能会发生蠕变，但因为密封唇口主要由弹簧提供形变恢复力，故本身在工作的压力作用下发生蠕变而失去工作能力的可能性极小。


6，    工作温度

O形密封

根据橡胶材料的不同会有些区别，但基本以0-70°C为最佳工作区间，有些橡胶的工作区间在特殊的工况下会大些，如硅橡胶，在水中耐温只能达到100°C，但在空气中可达到210°C。

U形密封

一般密封件正常工作温度-30到+110°C。

泛塞密封

工作温度-200到+250°C。（决定于密封件本体材料，弹簧的工作温度范围远大于密封件本体）


7，    挤出间隙及耐压等级

O形密封

材料硬度不同，抗压抗挤出能力差别较大，一般的，如果压力大于5MPa，需要加装挡圈，否则可能发生挤出破坏。安装时挤出间隙小于0.1为佳。

U形密封

材料硬度不同，抗压抗挤出能力差别较大，一般的，如果压力大于15MPa，需要加装挡圈，否则可能发生挤出破坏。安装时挤出间隙小于0.2为佳。

泛塞密封

单独承压可达20-50MPa，如果加装特殊挡圈，可以承压100MPa以上。安装沟槽与O形圈相同时，挤出间隙可以为O型圈密封的2-3倍，极大地减少制造费用。


8，    主要密封形式：

O形密封

主要密封形式为静密封，少量用于气动低压密封

U形密封

主要密封形式为动密封，少量用于静密封

泛塞密封

主要密封形式为动密封，少量用于静密封


9，    工作寿命

O形密封

在满足条件：材质与介质相容、常温低压、隔绝空气光照射等条件的工况下，静密封寿命较长，否则很短，一般不到2年。动密封的寿命一般都不长，主要决定于压力和接触面粗糙度及润滑情况。

不可用于干摩擦。

U形密封

决定于具体工况下的以下因素：工作温度，运动速度，工作介质，接触面粗糙度。

不可用于干摩擦

泛塞密封

相同工况下，为前者的10到100倍以上。

可用于干摩擦。


10，  成本

O形密封

价格便宜，安装方便，是最便宜，使用最广，也是最成熟和通用的密封件。

U形密封

价格根据具体的规格和品牌、质量的不同而不同，但一般是O形圈的10倍以上，安装较方便。

泛塞密封

近年开发出来的密封种类，价格较U形圈贵，安装沟槽通常为开式或半开式。目前使用量相对还较少，但近几年开始迅速增长。


11，  性价比

O型圈密封

一次性安装使用的情况下，性价比具有无可比拟的优越性，但如工况特殊：工作介质、高温、高压、大间隙、润滑不良、要求工作寿命等情况，其性价比不理想，虽然密封件本身很便宜，但反复拆检安装、泄漏等成本高。

U形密封

常温下的低压低速往复运动时，性价比高，高温、高速或高压等工况下使用不理想。

泛塞密封

因为价格较U形圈要贵，对于一般要求不高的使用工况可能不划算，但如使用工况有特殊工作介质及要求低摩擦、高温、高速或高压等情况，或对使用寿命有要求，使用泛塞密封更好，性价比更高。

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来源：上海勤图密封件有限公司
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