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以下简要概述了在高温应用中保持性能的常见油封类型和材料:
高温油封依赖于在高温下仍能保持良好物理特性(弹性、化学稳定性和低摩擦)的材料。在弹性体中,氟橡胶 (FKM) 和硅胶是高达约 200-230°C 的很好选择,而像 PTFE 这样的特种聚合物则可以承受更高的温度。对于真正极端的环境(例如 >300°C 甚至数千度),通常会采用石墨或金属增强型密封件(通常与 PTFE 唇口结合使用)。复合材料设计(例如碳石墨填充 PTFE、PEEK)进一步扩展了密封件的上限和抗热降解性能。
1. PTFE 密封件
聚四氟乙烯 (PTFE) 密封件具有出色的高温稳定性和极低的摩擦系数,使其成为干燥或润滑不良工况的理想选择。
PTFE 密封件可在低温(-260°C)至高达约 +300°C 的温度下连续运行,某些特殊等级的密封件甚至能够承受更高的间歇性温度波动。
2. 氟橡胶 (FKM) 密封件
氟碳弹性体具有抗热降解、抗氧化和抗大多数化学物质的特性,使其成为在高达 ~205–230°C 的温度下连续运行的中流砥柱。
更高等级的 FKM 化合物可承受超过 +230°C(最高约 250°C)的短时突发温度,同时保持低压缩永久变形和优异的抗老化性能。
数据表显示,典型的 FKM 油封温度范围为 –26°C 至 +205°C(基础等级),特殊等级可达 +230°C。
3. 硅胶密封件
硅橡胶密封件在低温下保持柔韧性并抗热氧化,在-60°C至+200°C的温度下均能良好工作,部分配方可耐受+300°C。
硅胶密封件因其优异的耐热弹性,在汽车、食品加工和电子包装应用中广受欢迎。
4. 石墨基密封件
柔性石墨密封件为无机材料,可承受极高温度:在惰性气体中可达约3000°F(≈1650°C),在空气中可达约850°F(≈450°C)。
纯石墨垫片在非氧化环境中可承受高达5000°F(≈2760°C)的温度,因此适用于发电和石化应用。
5. 金属增强及复合材料密封件
5.1 金属外壳密封件
带有金属外壳的无弹簧旋转轴密封件结合了氟碳密封件和聚四氟乙烯 (PTFE) 支撑,可在高温和高压操作中提供可靠的密封。
5.2 碳石墨填充聚四氟乙烯 (PTFE)
Duron® 6 是一种碳石墨填充聚四氟乙烯 (PTFE) 混合物,额定温度范围为 -250 °F 至 +600 °F(≈ -160 °C 至 +315 °C),兼具聚四氟乙烯 (PTFE) 的低摩擦性以及更高的强度和热稳定性。
5.3 PEEK 密封件
聚醚醚酮 (PEEK) 是一种高强度聚合物,其密封件可承受超过 +250 °C 的持续运行,常用于纯聚合物材料可能失效的场合。
6. 选择指南
温度范围:将密封材料的连续工作额定值与您的工作温度相匹配,并留出峰值裕度。
化学相容性:验证其对燃料、润滑剂和工艺流体的耐受性——PTFE 和 FKM 性能优异,而硅胶的耐化学性较差。
压力和速度:复合材料/金属增强设计能够更好地承受高压和滑动速度。
气氛:在氧化和惰性条件下,石墨的上限差异很大(空气中约为 450 °C,惰性气体中约为 1500 °C)。
对于大多数高达 ~200 °C 的高温油封要求,FKM/Viton® 和硅胶是经济高效的选择。当温度超过 ~250 °C 时,PTFE 密封件或复合 PTFE/石墨混合物是首选。在极端条件下(>400°C 至 >1000°C),必须采用石墨基或金属增强设计。选择高温油封时,务必考虑全面的使用环境——温度、压力、化学品和大气环境。
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