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橡膠密封中橡膠的一般特性
發布時間:2019-05-07 22:52:03 | 人感興趣 | 評分:3 | 收藏:

靜密封是指連接件不能做相對運動的密封。對于低真空和高真空,可拆靜密封一般采用彈性很大的橡膠做密封材料。超高真空的可拆靜密封由于受高溫烘烤和出氣率的限制,通常都使用軟金屬做密封材料。

橡膠密封

在真空設備中,橡膠作為密封材料的應用z*為普遍,主要是由于它具有高彈性,較高的耐磨性和適宜的機械強度,因而具有在常溫下密封可靠,可反復拆卸安裝,易于加工,價格低廉的優點。缺點是不能承受高溫和低溫的環境條件,與金屬材料密封相比有較大的出氣率和滲透率,通常只能用于低真空和高真空系統,不采取一走的措施不適用于超高真空和極高真空系統和設備中。

橡膠的一般特性

橡膠的種類很多,性質各有不同,但都具有很大的彈性,在很小的作用力下能產生很大的形變。圖6-1給出了硫化橡膠的張力與伸長關系曲線。

橡膠的體積是很不容易被壓縮的。在某一方向上受壓就在另一方向上伸長,總體積幾乎不變。因此,橡膠不僅可以用作壓緊密封,而且還可以用作脹緊密封。

橡膠長期處于壓縮狀態,會發生變形,即殘余變形。殘余變形的大小隨溫度升高而急劇增加。如果橡膠試樣的原高為do,對每種橡膠試樣都壓縮到同一高度ds,在一定溫度下保持一定時間(例如22h或70h),然后經30min卸載并冷卻到室溫25℃,此時測得試樣的高度為d1,則橡膠試樣的殘余變形為

示。

密封法蘭的槽溝容積如果小于橡膠密封圈的體積,兩個法蘭表面就壓不到一起。使用這種法蘭時,螺栓如果擰得過緊,橡膠圈就會產生變形甚至被壓壞而影響密封性能。密封槽容積大于橡膠密封圈體積的法蘭,可部分地避免這種情況。

(1)溫度對橡膠的影響

溫度對橡膠的性能影響很大。高溫容易使橡膠產生殘余變形,加速橡膠的老化;低溫容易使橡膠發生結晶硬化,喪失彈性。因此,橡膠都有一定的使用溫度范圍。普通橡膠的使用溫度范圍為- 30℃~90℃;氟橡膠的使用溫度范圍為- 40℃-250℃;丁腈橡膠的使用溫度范圍為- 25℃—150℃。各類橡膠的性質見表6-1。

(2)橡膠的滲漏性能

氣體能夠通過橡膠等密封材料向真空一側滲漏。不同橡膠在不同溫度下對空氣的透氣性不盡相同,天然橡膠透氣率很大,丁基橡膠含有甲基基團,透氣率較低,并且隨丙烯腈的含量增高而降低;氟橡膠十分致密,加入炭黑之后,透氣率更小。氣體經橡膠的滲漏速度,開始時很快,然后逐漸降低,經一定時間后,達到一穩定的滲透值。

增塑劑對橡膠的透氣性影響很大,因為加入增塑劑之后,使聚合物的間距加大,氣體的滲透率隨之增加。另外,增塑劑大多是在高溫下容易揮發的蠟類、酯類,在真空烘烤過程中容易揮發出來,并使橡膠老化變脆,所以用于真空系統中的密封橡膠,盡量選用含量少或不含任何增塑劑的品種。在室溫條件下,空氣對部分橡膠的透氣性見表6-2、表6-3所示。


(3)橡膠的出氣速率

橡膠的出氣速率是影響真空系統性能的一個重要參數。特別是超高真空系統的密封,一般要求采用出氣速率低的氟橡膠,并且要用制冷機冷凍橡膠以降低出氣速率。獲得10-9Pa以上的超高真空,不宜用橡膠做密封材料。各種橡膠材料的出氣速率見表6-4、表6-5。


(4)橡膠在真空條件下的質量損失(質損)

橡膠在常溫常壓下長期存放或在真空中使用會逐漸老化變脆,填料和易揮發成分的喪失,使其質量逐漸減少的現象稱為質損。衛星、飛船等航天器在宇宙空間條件下的質損造成的污染,是一個不可忽視的問題。真空用密封橡膠的選用,除了考慮其彈性、耐油性、機械強度、壓縮變形和出氣率等因素外,用于空間的橡膠,還要選擇較小的質損率。表6-6給出了國產常用橡膠的質損率。

(5)橡膠密封的預壓力

為了保證真空密封,橡膠密封墊圈上要施加一定的預壓力。橡膠密封圈的壓縮量與橡膠的硬度有關(如圖6-3所示)。例如,對直徑72mm、截面直徑(或高度)為4mm的各種橡膠墊圈作滲漏試驗所得的結果表明,如果橡膠硬度大于50(HS),密封表面沒有徑向擦傷,當壓縮量為15%時,不論墊圈形狀如何,其滲漏量都小于10-7Pa·L/s。



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