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HLG550 弹簧加强金属密封圈

项目编号:

A-027

类别:

垫片系列

概要

产品和工具的设计、热锻造、铸造、深拉 (冷挤压) 、冷头、高精度CNC加工、表面光洁度、子组件等，提供广泛的服务。我们的主要产品是力系统、电气和电信产业的高精度附件，

弹簧加强金属密封圈是一种弹簧加强的金属密封圈，它具有贴合性好，密封性能出众，紧固力低的优点。可适用于真空、极低温和高温的环境，使用后不会对法兰产生压痕。它的密封泄漏率可以达到1×l0⁻⁹std.cc/sec,可被用于机械、精密仪器、核电、航空、石化等密封要求高的领域。

电话:0574-63013766
邮件:Hengli@china-sealing.com

关键字:

垫片系列

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说明

结构和原理

 

       弹簧加强金属密封圈由外层的软包覆材料或涂镀层、金属材料制成的内衬和被包裹的螺旋形密绕弹簧组成。密封圈在被锁紧压缩的过程中，螺旋弹簧的弹力作用于内衬以贴合法兰密封面，外层包覆的软材料或涂镀层填补法兰面的粗糙度，阻止端面间泄漏通道的产生，最终达到优异的密封效果。

 

 

 

主要特性

 

• 适用范围：    
   直径：从5mm至7m,截面从1.7mm至10mm或更大；    
   温度：超低温至980℃;    
   压力：从真空至300Mpa;    
• 压缩回弹性：弹簧加强金属密封圈在温度和压力交变工况下具有优秀的法兰面补偿性能，压缩率可达20%;    
• 低预紧力；    
• 优良的抗松弛能力；    
• 优良的耐腐蚀性和抗辐照性能；    
• 适用于大部分的标准法兰或非标法兰或特殊结构；    

 

 

使用材料

 

• 内衬和包覆
 

部件 材料 交货状态 硬度 参照标准
内 衬 和 外 包 覆 不锈钢304、316、321 固溶 ≤92HRB GB/T 3280s ASTM A240
镍 N200 退火 ≤70HRB GB/T2054, ASTM Bl 62
镍合金600、镍合金800 退火 ≤92HRB ASTM B 168、ASTM B 409
铝1050A 退火 ≤25 HV GB/T 3880
铜T2,蒙乃尔 退火 ≤70 HV GB/T 2040、GB/T 5231
金、银 99.90%纯度  

 

• 镀层或涂层
 

部件 技术要求 参照标准
镀金、银、镍 纯度≥99.9  
聚四氟乙烯、石墨或其他 视工况而定 按要求

 

• 螺旋弹簧
 

部件 材料 参照标准
螺旋 不锈钢304、316、321 GB/T4356、JIS G4314
弹簧 Nl-Fe-Cr X750 ASTM B 637

 

 

使用压力

 

       按弹簧加强金属密封圈的C型开口方向来确定密封圈的使用压力。当C型开口面向压力方向时，可达到自紧型密封的效果，可承受的压力也可大幅提升。但在选择C型开口是否面向压力方向时，需考虑介质类型和螺旋弹簧材质的选用。    

 

非面向介质型 面向介质型
高真空~7Mpa 真空 ~300Mpa

 

 

型号分类

 

 

 

 

示图
 

 

 

 

性能曲线

 

       安装好的弹簧加强金属密封圈在达到设定的压缩量后，在工作过程中还能保持一定的回弹，这种补偿性能保证了在温度和压力交变过程中，密封面始终能贴合。为了安装的方便，弹簧加强金属密封圈都是在带有限位条件下工作的，这也避免受力不均、过度压缩或压缩不到位的情况发生。

       图示显示当弹簧加强金属密封圈在压缩和解压过程中，其所受载荷与泄漏的关系，其主要由两段曲线组成，一条是压缩曲线，另一条是解压曲线。

 

参数定义

 

W₀ 压缩过程中达到规定泄漏率时的垫片线载荷，N/mm; 


C₀ 压缩过程中达到规定泄漏率时的压缩量，mm;

 

S₀=S₁,规定要求的泄漏率；

 

W₂ 设定的垫片线载荷，N/mm;

 

S  达到规定压缩量时的泄漏率；

 

C₂ 规定的压缩量，mm;

 

Wml解压过程中达到规定泄漏率时的垫片线载荷，N/mm;

 

C₁  解压过程中达到规定泄漏率时的压缩量，mm;

 

 

 

 

 

 

 

 

密封圈的固有能力

 

       弹簧加强金属密封圈的一个特性称为固有能力，反映它在给定温度下，密封圈通过自身的弹性来平衡内压和松弛的能力。该特性符号用Pu来表示，单位为N/mm²,下图反映了温度对Pu的影响。图中Pu和Put分别代表了20℃和操作温度T下的Pu值，而下表中列举了弹簧加强金属密封圈的这些固有能力值。    
    
       根据表中的数值可以得到密封圈在室温下密封内压所需要的单位密封长度上的压缩载荷Wm2=W₂XP/Pᵤ，N/mm;其中P为操作压力或试验压力；那么在操作温度下密封内压所需要的单位密封长度上的压缩载荷Wm2T=W₂XP/Put. N/mm;而式中的P/Pᵤ或P/PUT<1.因此在设计时可根据压力温度对材料和密封圈厚度进行匹配。    

 

密封圈固有能力值（氨气）
截面直径d mm 铝 N/mm 银 N/mm 铜 N/mm
Pᵤ 20°C Put200°C Pᵤ 20°C Put250°C Pᵤ 20°C Put300°C
1.7 52 N/A 66 N/A 52 10
2.6 56 6 76 8 60 16
3.8 58 16 100 25 72 28
5.6 66 24 140 42 90 35
8 71 30 174 62 104 45

 

 

 

密封圈固有能力值（氨气）
截面直径d mm 線、蒙乃尔N/mm 不锈钢、線合金N/mm
Pᵤ 20°C Put 350°C Pᵤ 20°C Put400°C
1.7 72 10 90 24
2.6 84 26 98 30
3.8 94 40 104 40
5.6 114 60 120 48
8 135 74 132 56

密封预紧力

 

参数定义    

F  施加的螺栓总载荷，N;    

Fc 将密封圈预紧到规定压缩量时的总载荷，N;    

F0 操作时为保持密封施加在螺栓上的总载荷，N;    

Fp 内压力所产生的轴向总载荷，N;    

Dr 密封圈接触位置的直径，mm;    

Fm 操作时维持密封的最小总载荷，N;    

Eb 螺栓材料在20°C时的杨氏模量，N/mm²;    

Ebt螺栓材料在操作温度时的杨氏模量，N/mm²;    

计算式    
    
当 F₀ × Eb/Ebt > Fc时，则 F=F₀ × Eb/Ebt    

当 F₀ × Eb/Ebt < Fc时，则 F=Fc    

其中    

Fc=∏DrW₂，N;    

F0=Fm+FP， N; 当PDr≥32Wm时，宜用Fc代替Fm，那么F0=FC+FP;    

FP=Dr2Wm × ∏/4，N;       

Fm=∏DrWm， N; Wm取Wm1和Wm2冲的较大值；    
    
       为了达到最佳的密封效果，以下提供弹簧加强金属密封圈线载荷特性值表。对密封接头进行设计时，设计者根据表中建议的数值进行匹配，并考虑螺栓高温下的松弛、压力、振动冲击等保留适当的安全系数。

 

线载荷特性值表(氯气)

截面直径
d(mm)

内径D
(mm)

槽深度
(mm)

铝 N/mm

银、铜N/mm

镍、蒙乃尔N/mm

W2

Wm1

W2

Wm1

w2

Wm1

1.7

5-50

1.4

160

20

220

30

250

60

2.6

10〜100

2.1

220

30

250

45

340

70

3.8

25-1500

3

250

35

310

55

490

110

5.6

150-2000

4.5

320

45

390

70

640

150

8

>200

7

340

50

490

90

800

185

10

>200

9

390

60

590

110

-

-

 

线载荷特性值表（氨气）
截面直径 
d mm		 内径 
D mm		 槽深度 
h mm		 不锈钢 镍合金
w2 Wml W2 Wml
1.7 5~50 1.4 290 80 350 100
2.6 10-100 2.1 400 100 460 115
3.8 25-1500 3 590 130 690 160
5.6 150-2000 4.5 780 155 900 250
8 >200 7 950 180 1100 340
10 >200 9 - - - -

 

 

密封槽

 

参数定义
 

C2为密封圈压缩量（即d-h）, mm;
J为密封圈外径与槽外壁的径向间隙，mm;    
A为密封槽外径，mm;    
C为密封槽内径，mm;    
h为密封槽深度或限制环厚度，mm;    
d为密封圈截面直径，mm;    
B为密封圈外径，mm;    
D为密封圈内径，mm;    
L为螺栓孔径，mm;    
G为螺栓中心距，mm;    
E为螺栓孔内径距，mm;    
F为密封圈的中径，mm;    
带限制环时h=d-C2, E=G-L-2    

 

 

 

・尺寸表

 

截面直径
d mm		 尺寸范围
D mm		 槽深
h mm		 内压p<2Mpa 内压p≥2Mpa 真空条件下
槽外径A mm 槽内径c mm 槽外径A mm 槽内径c mm 槽外径A mm 槽内径c mm
1.7 5~50 1.4 D+3.9 D-0.7 D+3.7 D-0.9 D+3.6 D-0.8
2.6 10〜100 2.1 D+5.9 D-0.9 D+5.5 D-1.3 D+6.0 D-0.8
3.8 25-1500 3 D+8.6 D-1.4 D+8.1 D-1.9 D+9.0 D-1.0
5.6 150-2000 4.5 D+12.3 D-3.7 D+11.7 D-4.3 D+15.0 D-1.0
8 >200 7 D+17.0 D-7.0 D+16.7 D-7.3 D+23.0 D-1.0
10 >200 9 D+21.0 D-9.0 D+20.7 D-9.3 D+28.0 D-2.0

 

 

・径向公差范围

 

密封圈尺寸范围
D (mm)		 p<2Mpa p≥2Mpa
f t f t
5〜50 0.15 0.15 0.1 0.1
50-300 0.25 0.25 0.1 0.1
300〜650 0.25 0.25 0.15 0.15
650〜1500 0.5 0.5 0.3 0.3
>1500 0.8 0.6 0.8 0.6

 

 

・槽深的公差范围

 

截面直径d(mm) 1.5~2.6 27~5.0 5.1~10.0
槽深h公差(mm) ±0.06 ±0.10 ±0.13

 

 

・介质种类、表面处理和密封槽/面粗糙度的关系

 

介质类型 密封槽/面粗糙度(Ra)
电镀处理 PTFE处理 无喷涂
真空及气体(挥发性) 0.4 0.8 不适用
水、蒸汽、溶液(低粘度) 0.4 0.8 0.4
油、塑料等(高粘度) 0.8 1.6 0.8

 

・包覆材料和密封槽/面粗糙度的关系

 

材料 铝 银、铜 镣 不锈钢 镣合金
密封槽/面粗糙度(Ra) 0.8 0.4 0.2 0.2 涂镀层

 

 

・三面密封

 

参数定义

a为密封斜面的角度，° ;

J为轴与密封斜面的径向距离，mm;

h为斜面的径向距离，mm;

E为轴的外径，mm;

A为密封圈的内径，mm;

e为轴向压缩量，mm;

W2'为轴向线应力，N/mm;

d为密封圈截面直径，mm;

C2为密封圈的规定轴向压缩量，mm;

 

 

 

・径向公差范围

 

尺寸 轴外径E 密封圈内径A
公差 +0, -0.05 +0.05，-0

 

 

・系数值

 

系数 a=30° A=45°
m 2 1.4
n 0.9 1.2

 

 

・计算

 

W2'=nW2     E=A     J=d/10     e=mC2

 

 

・密封准则

 

弹簧加强金属密封圈的密封泄漏率是由法兰、螺栓、密封面、表面处理等一系列的设计，经过相关试验过程,最终达到所要求密封的目标。    
    
氮气泄漏率：密封泄漏率不超过1×lO⁻⁹std.cc/sec,温度为常温，介质压力为1bar;    
    
其他要求：由于不同的工作条件，在与制造商确认的情况下，可进行其他相关试验；    
 

 

・密封圈选用

 

       弹簧加强金属密封圈不仅适用于特殊的结构和非标法兰，也可适用于多种标准法兰结构，如ASMEB16.5,    EN1092法兰，其结构可以是突面、凹凸面、全平面、榫槽面。其具备的耐温、耐老化和耐腐蚀性，使其可替代橡胶O型圈，而相比金属缠绕垫片、齿形垫片、金属包覆垫片等，其又具有更加优异的密封性和补偿性。

 

 

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