Pfeiffer Vacuum

3.3.2.1 O 型圈密封件和凹槽

当真空技术部件可拆卸地进行连接时,必须使用密封件防止 外界空气流入真空。为防止这种情况,应根据不同的应用范 围和压力范围选用不同类型的密封件。

O 型圈是所有密封件中最频繁使用的。它们具有不同的材 料,弹性体硬度范围通常在 65 至 80 Shore A。单位 Shore A 作为可塑性量度标准用于软弹性体。在同样的作用力下, 数字越高,变形率越低。作为良好的真空密封件,O 型圈的 适用性源自其适应于啮合表面细微凹凸的能力。O 型圈表面 必须无泄漏油脂或滑石粉、光滑、无裂缝、无刮痕。该圈应 该无缝冲压,冲压工具的分界点应该在圈直径的水平面上, 并可通过研磨去除。

O 型圈可涂上一层低蒸气压油脂薄膜(硅润滑脂、矿物油基 或全氟聚醚基润滑脂),具体取决于所讨论的应用。真空润 滑脂抚平密封面和 O 型圈表面上小的不平整,从而提高密封 效果,特别是在变形率低的情况下。此时,应该注意润滑脂 的蒸气压随温度大幅上升,而且蒸气压应保持在所需工作压 力之下。此外,必须检查润滑脂的成分或少量的烃类是否与 应用兼容。在干式安装的情况下,必须特别注意表面质量、 啮合表面的清洁度以及密封材料。另外,变形率不应太小, 以确保 O 型圈与密封面之间的良好接触。

O 型圈的心线直径通常为 2 至 12 mm。在英制区域,很多 连接的直径为 5 mm 和 5.33 mm。一般而言,O 型圈用作静 态密封。如果涉及到动态应力,应该使用专为此目的而制造 的精密 O 型圈或备选的机械密封件或径向轴密封圈。

除了与定心环或密封垫圈结合使用外,O 型圈也可用作轴向 或径向槽。在大多数情况下,通常通过使用一个扁平法兰和 一个凹槽法兰结合的方式将 O 型圈置于凹槽和冲压法兰之 间。必须仔细标注凹槽的尺寸。这没有普遍接受的尺寸。O 型圈供应商的尺寸表中所列尺寸只是用于定向的参考值。用 户必须根据每个具体应用和适用性(例如,通过测试)对其 进行检查。由于外部影响,如温度、压力或与所用流体的反 应,弹性体会发生膨胀、收缩、硬化,甚至可以产生裂缝。 在选择弹性体和凹槽时,必须考虑这一情况。此外,在每个 操作条件下,密封效果必须足够好,以确保 O 型圈不会过度 压缩。如果由于 O 型圈体积增大,凹槽过满,会损坏 O 型 圈,或者甚至扭曲法兰。

对于静态密封,5 mm 线厚度的最大压缩应为 25% 左右。直 径越小,压缩越多,直径越大,压缩越小。实际上,小于 15% 的压缩,特别是干式安装,可导致密封效果不足。变形 力主要是由线厚度和弹性体硬度决定的。要将厚度为 5.33 mm 的 O 型圈压缩 20%,对于硬度为 70 Shore A 的,每毫 米密封长度需要 5 N 的力,对于硬度为 80 Shore A 的,每 毫米需要 7 N 的力。

为了便于装配,选择的 O 型圈凹槽直径通常稍大于 O 型圈的 直径。这可以使 O 型圈在装配过程保持在凹槽内。橡胶圈的 长度可安全地拉伸 5%。最大伸展量取决于材料和操作条件。

可使用具有梯形或类似横截面的弹性体密封件,例如,用于 阀座、盖和真空室的门。应该标注梯形开口的尺寸,以使 O 型圈在插入时不被损坏,另一方面,在阀板被抬起或当打开 腔门时,O 型圈不会被拉出。此外,当出现巨大的接触力, 例如,对于大型腔门,梯形凹槽必须允许足够的空间用于变 形的 O 型圈,以使变形保持在限制内。

要密封螺丝钉,例如加油口螺丝钉或放油塞,必须在角位置 安装 O 型圈。螺纹在其上端具有 45° 的凹槽,O 型圈插入 该凹槽中,然后通过螺丝钉表面进行压缩。密封应进行润 滑,所以在紧固时不会受到损坏。而且,安装空间必须大于 O 型圈的体积。

在真空技术中,尽可能避免扁平垫片与平面密封相结合。对 于这一点,需要一个很强的接触力,以便密封材料能够对所 有不平整的表面进行填充。如果使用扁平垫片,往往会发生 局部密封面循环凸起的,例如,CF 法兰与 FKM 扁平垫片组 合。

矩形槽、梯形槽和角位置上的 O 型圈密封件

图 3.6: 矩形槽、梯形槽和角位置上的 O 型圈密封件

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