緩沖密封自20 世紀(jì) 70 年代出現(xiàn),是液壓密封設(shè)計(jì)史上一個(gè)節(jié)點(diǎn),是每一個(gè)高壓液壓應(yīng)用領(lǐng)域不可或缺的重要元件。于 20 世紀(jì) 80 年代,開始在液壓密封市場(chǎng)獲得真正的關(guān)注。
緩沖密封出現(xiàn)前的常見問題:
壓力峰值導(dǎo)致聚氨酯Y圈材料開裂失效
主密封單獨(dú)使用導(dǎo)致熱量積聚,加速了密封材料磨損
摩擦和內(nèi)部泄漏導(dǎo)致能源利用效率低下
如何保護(hù)關(guān)鍵密封件免受破壞性的壓力峰值、摩擦高溫和擠出的損害——同時(shí)還能延長系統(tǒng)壽命并保持無泄漏的性能。
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斯特封密封原理:
當(dāng)油缸伸出時(shí),會(huì)有微量的油液從密封唇口下方泄漏(功能性泄露-平衡壓力并潤滑系統(tǒng),),當(dāng)活塞桿縮回油缸時(shí),縮回側(cè)產(chǎn)生壓力,幾何形狀設(shè)計(jì)、表面光潔度和壓力平衡的流體動(dòng)力學(xué)會(huì)促使緩沖環(huán)的PTFE滑動(dòng)環(huán)元件向低壓側(cè)輕微搖擺,促成了緩沖環(huán)獨(dú)特的自我修正動(dòng)作,將泄漏的油液強(qiáng)行推回油缸的縮回側(cè)(有效地對(duì)油膜加壓,并將其再循環(huán)回系統(tǒng))—在保持潤滑的同時(shí)防止壓力積聚,實(shí)現(xiàn)壓力緩沖器、潤滑調(diào)節(jié)器的功能統(tǒng)一,允許受控量的油液到達(dá)唇形U 形圈Y圈,從而實(shí)現(xiàn)冷卻并減少摩擦,減少了泄漏,還延長了液壓密封件的壽命,徹底改變了工程師處理高壓液壓密封系統(tǒng)的方式。
斯特封的早期改進(jìn)嘗試:
由于簡單形狀的矩形滑動(dòng)環(huán)設(shè)計(jì)不滿足活塞桿動(dòng)態(tài)緩沖密封的需求,出現(xiàn)了階梯型的設(shè)計(jì),通過O圈的非對(duì)稱定位,嘗試在PTFE接觸面的流體端附近建立最大接觸壓力梯度,但實(shí)際緩沖效能并不理想,直至現(xiàn)有斯特封的出現(xiàn)。
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密封系統(tǒng)中的協(xié)調(diào)使用:
1.密封件U 形圈、活塞桿密封件協(xié)同工作,以分配載荷、調(diào)節(jié)潤滑并防止擠出。
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2.疊式緩沖密封(高壓+高速,即在不需要傳統(tǒng) U 形圈的情況下使用兩個(gè)緩沖密封),與雙作用刮油防塵密封圈(聚四氟乙烯配O圈)配合使用時(shí),泄漏的油液可以被重新捕獲并送回系統(tǒng),從而形成一個(gè)更獨(dú)立、更高效的液壓回路(需考慮泄壓閥設(shè)計(jì))。
緩沖密封的2種彈性體輪廓設(shè)計(jì)
1.標(biāo)準(zhǔn)的 O 形圈彈性體使用??筛鶕?jù)需求增加 O 形圈的壓縮率。
2.矩形環(huán)彈性體替代 O 圈,能提供更大的密封負(fù)荷(增加近 30%),同時(shí)還能減少油缸伸出時(shí)的泄漏。和更高的穩(wěn)定性,與其他矩形彈性體的擠壓型密封常用于重載應(yīng)用,如金屬冶煉鍛壓行業(yè)。
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緩沖密封斯特封在當(dāng)今工業(yè)中的應(yīng)用
緩沖密封已經(jīng)進(jìn)入了幾乎所有使用液壓或氣動(dòng)力的行業(yè)。常見的應(yīng)用包括:
重型設(shè)備與工程機(jī)械:反鏟挖掘機(jī)、裝載機(jī)和挖掘機(jī)。
農(nóng)業(yè)設(shè)備:液壓執(zhí)行器和控制系統(tǒng)。
航空航天與國防:起落架、執(zhí)行器和液壓飛行系統(tǒng)。
工業(yè)制造:壓力機(jī)、成型系統(tǒng)和自動(dòng)化油缸。
石油與天然氣:需要高壓密封的鉆井和閥門執(zhí)行系統(tǒng)。
早期的緩沖密封斯特封使用銅粉填充的特氟龍聚四氟乙烯PTFE,隨著更多填充PTFE的出現(xiàn),可以針對(duì)不同的工況要求來選擇性提高柔韌性、耐磨性、抗擠壓強(qiáng)度。
常見的斯特封材料:
40%銅粉填充: 適用于高壓應(yīng)用,具有優(yōu)異的耐磨性和抗蠕變。
15%玻璃纖維+5%二硫化鉬填充: 提高了抗壓強(qiáng)度和滑動(dòng)性能。
20%碳纖維填充: 降低磨損,高強(qiáng)度。
UHMWPE 或 PEEK: 極端壓力或化學(xué)腐蝕環(huán)境。
超高硬度聚氨酯(X-PU): 適用中低載工況,更好的性價(jià)比。
超高硬度自潤滑聚氨酯(XS-PU): 相比X-PU,更好的潤滑性,常用于特定工況下替代銅粉填充PTFE四氟。
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選擇合適的材料取決于工作壓力、溫度、介質(zhì)、壽命要求以及采購預(yù)算。青島克洛克密封堅(jiān)持選用進(jìn)口及國產(chǎn)中高端原料,以實(shí)現(xiàn)最佳的密封性能和壽命。
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