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毛细管 特性 分析 压力 测试 设计 SW 三维 10 CAD

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本实验通过测试毛细管压力与长度的关系.具体方案图如下黄色线条所示为毛细管，毛细管为定长，其单个长度为100mm，测试过程中，首先电磁阀5断开，电磁阀1接通，打开蓄能器，可以测试一根毛细管也就是100mm毛细管压力差的测试。第二步，电磁阀1关闭，电磁阀5和电磁阀2接通，这样可以测试两根毛细管也就是200mm毛细管的压力差。以此类推，可以测试不同长度毛细管的压差，做好数据记录方便以后分析。另外测试结束以后可以进行流量调节，进行下一轮测试，这样可以测试流量与压力差的关系。摘要：凡内径很细的管子叫“毛细管”。通常指的是内径等于或小于1毫米的细管，因管径有的细如毛发故称毛细管。目前可以在医学上，建筑材料上都能看得到。如今，现代建筑的空调系统必须要符合很高的要求。传统的空调系统如通风设备和静态供热很难同时达到最佳热的舒适性、最省的空间和节能的要求 毛细管是这个领域的一项新技术，它可以根据周围环境自动调整。用水做热媒的毛细管使用的是弹性塑料，直接铺在房间围护结构表面的下方。这样房间的天花板、地板和墙壁就会变得非常的温暖舒适。这样，使用者和房间表面之间的能量传递就通过辐射的方式进行。辐射是在自然条件下调整各物体间的热平衡。 研究已经证明，因为这个原因，毛细管网制冷、采暖系统可使人们感觉更舒适，从而具有更高的工作效率。采用4.3X0.8 mm 的PPR塑料毛细管组成的间隔为10 mm 30 mm 的网栅，犹如人体中的毛细管，起到着分配、输送和搜集液体的功能。在网栅中和人体毛细管中的液体流动速度基本相同，都在0.05 0.2 m/s之间。同时人体皮下组织的毛细血管与周围环境成功地进行了传热交换，达到自身温度调节的目的。冬季毛细管内通较低温度的热水,柔和的向房间辐射热量；夏季毛细管内通温度较高的冷水,柔和的向房间辐射冷量。由于毛细管席换热面积大，传热速度快，因此传热效率更高。Abstract：Wherea narrowcapillarytubes called.Usually refers to theinner diameteris equal to or less than 1mmdiametertube,due tosomeas thin ashairso thatcapillary.At present,inmedicine,building materials,can see.Nowadays,air conditioning systemof modern architectureshould meetvery high demand.As the air conditioningand ventilation equipmentand staticconventional heating system isdifficult tocomfort,space and energyrequirements oftheprovinceof capillaryandbestheatis a new techniquein the field,it can beadjusted automaticallyaccording tothe surrounding environment.Capillarydoheat mediumwaterisdirectly below theelasticplastic,shop in theenvelope of a roomsurface.Thisrooms ceiling,floorandwalls will becomevery warmand comfortable.So,between the user andthe energy transferon theroom surfacesbymeans of radiation.Radiation is theadjustment of the thermalbalancebetween objectsin natural conditions.Research has shown that,for this reason,the capillaryrefrigeration,heating systemcanmake people feel morecomfortable,so it hashigher workingefficiency.Using PPRplasticcapillary 4.3X0.8mm composed ofinterval for thegridof 10 mm-30 mm,likecapillaryin the human body,tothedistribution,transport andcollectthe function of liquid.The liquid in thegridand humanin capillaryflow velocityis basically the same,are between 0.05-0.2 m/s.At the same time the humansubcutaneous tissue of thecapillaryand the surrounding environmentsuccessfully carried out theheatexchange,to achieveitspurpose of temperature adjustment.Lowtemperaturehot water throughthewinterin a capillary,soft andradiant heatto the room;cold water throughhigh temperaturein summerin a capillary,softradiationcoolingto the room.Due to the capillarymatlarge heat exchange area,fast heat transfer speed,so the heat transferefficiency is higher.目录摘要：1Abstract：1一，毛细管的介绍31.1蒸汽压缩的原理3压缩系统4蒸汽降温器4润滑系统41.2毛细管的种类4电泳色谱5细管空调5细管用途51.3毛细管的研究意义6二，设计方法62.1毛细管试验台设计思路62.2元器件的选用及其设计72.2.1毛细管的选择72.2.2气压计的选择8种类8用途8水银气压8无液气压82.2.3换向阀的选择92.3.4其他元件的选择112.3密封性的设计122.4使用注意事项15三，设计方案验证153.1本设计的可行性分析153.2本设计的优点及其不足之处16四，总结16五，致谢16六，参考文献17一，毛细管的介绍1.1蒸汽压缩的原理蒸汽压缩机是热回收系统对产生的蒸汽通过压缩作用而提高蒸汽汽温度和压力的关键设备。作用是将低压（或低温）的蒸汽加压升温，以达到工艺或者工程所需的温度和压力要求。蒸汽压缩机总体构成较为复杂，主要由压缩系统、蒸汽降温器和润滑系统三个进本单元组成。再沸器（蒸发器）内产生的蒸汽经过内嵌式微滴分离器除去蒸汽中的部分液体，然后再进入蒸汽压缩机或相应的用汽点 离心压缩机。在工艺设计时可留有不经压缩的蒸汽旁路，以自动控制而满足生产对不同蒸汽压力和温度的要求或防止压缩机出现故障时维修余地。压缩系统蒸汽压缩机压缩形式根据原理不同，是由一个整体的齿轮装置驱动的单级离心压缩机。根据不同的需求压缩机的形式也不尽相同，一般常见的有罗茨式压缩机（容积式）、离心式压缩机（速度式）等。蒸汽降温器蒸汽降温器是一个特别设计的喷嘴，它安装在回收蒸汽管中。使流动中的蒸汽使尽量多的水雾化为蒸汽。通向降温器的供水流量由降温器后的蒸汽的温度来控制。润滑系统润滑系统包括油罐、两个并联的水冷式冷却器、一套并联的油过滤器和两个油泵。主油泵是一个螺杆泵，直接由低速齿轮轴驱动。备用油泵由电机驱动在启动时使用。油冷却器是一个管状的换热器，油在换热管中流动。油罐上安装有油除沫器和电加热器，润滑油通过油冷却器和油过滤器从油罐泵送到齿轮箱，油的温度由油冷却器旁路的温度控制器调节。油过滤器上有压差指示器，以检测过滤器中的污染物。1.2毛细管的种类凡内径很细的管子叫“毛细管”。通常指的是内径等于或小于1毫米的细管，因管径有的细如毛发故称毛细管。目前可以在医学上，建筑材料上都能看得到。水银温度计、钢笔尖部的狭缝、毛巾和吸墨纸纤维间的缝隙、土壤结构中的细隙以及植物的根、茎、叶的脉络等，都可认为是毛细管。毛细管电色谱是发展起来的一种新型微分离分析技术，它整合了毛细管电泳与微径柱液相色谱的优点，通过在填充微细颗粒液相色谱填料的微径柱色谱柱两端施加直流高压电场，达到其对痕量复杂生物及化学体系样品优越的分离能力。电泳色谱LC/MSD TOF的高效液相色谱仪部分式组合设备，可以根据需要任意组合。空调系统中的毛细管的作用：制冷时，毛细管将从冷凝器出来的高压液态制冷剂，通过节流膨胀使其成为低压的液态制冷剂，再进入蒸发器。细管空调毛细管网模拟叶脉和人体毛细血管机制，由外径为3.5-5.0mm（壁厚0.9mm左右）的毛细管和外径20mm（壁厚2mm或2.3mm）的供回水主干管构成管网。保温层、散热层、和毛细管网结合使用，复合成毛细管网换热器，大大提高了毛细管网单一构造的散热能力合使用用途，保护了毛细管管壁不受损坏。毛细管网平面辐射空调系统一般采用小循环大系统方式，并采用专用溶液作介质，可以避免系统阻塞，方便控制。为达到更高舒适度要求并避免结露，房间还应该配套湿度控制和新风系统。毛细管网生产和应用技术此前一直由德国企业高度垄断，北京普来福环境技术有限公司已打破国外企业垄断，研发生产出国产的毛细管网换热器，申请了多项发明专利和实用新型专利，并且已经进入批量生产阶段。2007年5月，该产品在中国建筑科学研究院空调所（国家空调设备置粮监督检验中心）进行检验。以某节点的测试举例，结果如下：1、在实验压力为1.5Mpa情况下，无渗漏；2、在供水温度45，回水温度40，基准温度20，T=22.5时，折合样品单位面积散热量Qdr=240.88W/m2；3、在供水温度15，回水温度20，基准温度26，T8.5，折合样品单位面积制冷量Qdl=122.84W/m2。细管用途毛细管一般被用于20kW1以下的小型氟利昂制冷装置。毛细管由紫铜管制 毛细管成，长度16m，内径为0.52mm.通过长度和管径的多种组合可使其满足不同的工况和不同制冷量的制冷剂装置要求，但毛细管被选定和安装后，便不能随负荷变化而变化，为使制冷装置在绝大多数时间下高效率运转，选择具有代表性的设计工况是及其重要的。1.3毛细管的研究意义毛细管研究有助于选择最适合的长度，使得压缩达到最好的效果，节省能量，充分利用能量，另外可以测试毛细管能够承受的压力，保证使用中的安全性。二，设计方法2.1毛细管试验台设计思路本实验通过测试毛细管压力与长度的关系.具体方案图如下黄色线条所示为毛细管，毛细管为定长，其单个长度为100mm，测试过程中，首先电磁阀5断开，电磁阀1接通，打开蓄能器，可以测试一根毛细管也就是100mm毛细管压力差的测试。第二步，电磁阀1关闭，电磁阀5和电磁阀2接通，这样可以测试两根毛细管也就是200mm毛细管的压力差。以此类推，可以测试不同长度毛细管的压差，做好数据记录方便以后分析。另外测试结束以后可以进行流量调节，进行下一轮测试，这样可以测试流量与压力差的关系。2.2元器件的选用及其设计2.2.1毛细管的选择毛细管一般被用于10kW以下的小型氟利昂制冷装置。毛细管由紫铜管制成，长度16m，内径为0.52mm.通过长度和管径的多种组合可使其满足不同的工况和不同制冷量的制冷剂装置要求，但毛细管被选定和安装后，便不能随负荷变化而变化，为使制冷装置在绝大多数时间下高效率运转，选择具有代表性的设计工况是及其重要的。细管网模拟叶脉和人体毛细血管机制，由外径为3.5-5.0mm（壁厚0.9mm左右）的毛细管和外径20mm（壁厚2mm或2.3mm）的供回水主干管构成管网。保温层、散热层、和毛细管网结合使用，复合成毛细管网换热器，大大提高了毛细管网单一构造的散热能力合使用用途，保护了毛细管管壁不受损坏。毛细管网平面辐射空调系统一般采用小循环大系统方式，并采用专用溶液作介质，可以避免系统阻塞，方便控制。为达到更高舒适度要求并避免结露，房间还应该配套湿度控制和新风系统。毛细管网生产和应用技术此前一直由德国企业高度垄断，北京普来福环境技术有限公司已打破国外企业垄断，研发生产出国产的毛细管网换热器，申请了多项发明专利和 实用新型专利，并且已经进入批量生产阶段。 2007年5月，该产品在中国建筑科学研究院空调所（国家空调设备置粮监督检验中心）进行检验。以某节点的测试举例，结果如下： 1、在实验压力为1.5Mpa情况下，无渗漏； 2、在供水温度45，回水温度40，基准温度20，T=22.5时，折合样品单位面积散热量Qdr=240.88W/m2； 3、在供水温度15，回水温度20，基准温度26，T8.5，折合样品单位面积制冷量Qdl=122.84W/m2。2.2.2气压计的选择气压计是根据托里拆利(Evangelista Torricelli,16081647)的实验原理而制成，用以测量大气压强的仪器根据托里拆利（Evangelista Torricelli,16081647）的实验原理而制成，用以测量大气压强的仪器。气压计的种类有水银气压计及无液气压计。其用途是：可预测天气的变化，气压高时天气晴朗；气压降低时，将有风雨天气出现。可测高度。每升高12米，水银柱即降低大约1毫米，因此可测山的高度及飞机在空中飞行时的高度。种类气压计的种类有水银气压计及无液气压计。用途可预测天气的变化，气压高时天气晴朗；气压降低时，将有风雨天气出现。可测高度。每升高12米，水银柱即降低大约1毫米，因此可测山的高度及飞机在空中飞行时的高度。水银气压利用托里拆利管来测定大气压的一种装置。玻璃管底部的水银槽是用一个皮囊所代替，并附有可以调准的象牙针使其指示水银面，叫做“福廷式水银气压计”，在玻璃管外面加上一个金属护套，套管上刻有量度水银柱高度的刻度尺。在水银槽顶上另装一只象牙针，针尖正好位于管外刻度尺的零点，另用皮袋作为水银槽底。使用时，轻转皮袋下的螺旋，使槽内水银面恰好跟象牙针尖接触（即与刻度尺的零点在一水平线上），然后由管上刻度尺读出水银柱的高度。此高度示数即为当时当地大气压的大小。另外还有不需调准象牙针的观测站用气压计，可测低气压山岳用的气压计，以及对船的摇动不敏感的航海用气压计。大气压强不同支持的水银柱的高度不同，根据P=p(水银密度)hg,计算出的压强就等于大气压强，当然这个计算制造气压计时就算出来标到气压计上了，通过水银面对准的刻度，就可以知道气压的大小了！无液气压无液气压计是气压计的一种,最常见的是金属盒气压计。它的主要部分是一种波纹状表面的真空金属盒。为了不使金属盒被大气压所压扁，用弹性钢片向外拉着它。大气压增加，盒盖凹进去一些；大气压减小，弹性钢片就把盒盖拉起来一些。盒盖的变化通过传动机构传给指针，使指针偏转。从指针下面刻度盘上的读数，可知道当时大气压的值。它使用方便，便于携带，但测量结果不够准确。如果在无液气压计的刻度盘上标的不是大气压的值，而是高度，于是就成了航空及登山用的高度计。本设计中选择如下气压阀2.2.3换向阀的选择换向阀是具有两种以上流动形式和两个以上油口的方向控制阀。是实现液压油流的沟通、切断和换向，以及压力卸载和顺序动作控制的阀门。可分为手动换向阀、电磁换向阀、电液换向阀等。又称克里斯阀，阀门的一种，具有多向可调的通道，可适时改变流体流向。工作时借着阀外的驱动传动机构转动驱动轴，带动摇拐臂，启动阀板，使工作流体时而从左入口通向阀的下部出口，时而从右入口变换通向下部出口，实现了周期变换流向的目的。这种变换阀在石油、化工生产中有着广泛的应用，在合成氨造气系统中最为常用。此外，换向阀还可作成阀瓣式的结构，多用于较小流量的场合。工作时只需转动手轮通过阀瓣来变换工作流体的流向。六通换向阀主要由阀体、密封组件、凸轮、阀杆、手柄和阀盖等零部件组成(图1)。阀门由手柄驱动，通过手柄带动阀杆与凸轮旋转，凸轮具有定位驱动与锁定密封组件的开启与关闭功能。手柄逆时针旋转，两组密封组件分别在凸轮的作用下关闭下端的两个通道，上端的两个通道分别与管道装置的进口相通。反之，上端的两个通道关闭，下端两个通道与管道装置的进口相通，实现了不停车换向。六通换向阀1上阀盖 2手柄 3阀杆 4凸轮 5密封组件 6阀盖 7阀体(1)六通阀的阀体由隔板分成两腔，每腔都有3个通道，中间为进油口，两端为出油口。阀体为碳钢板焊结构，体积小，质量轻，结构紧凑，提高了材料的利用率，缩短了生产周期，降低了成本。密封面堆焊不锈钢，防锈耐腐蚀，密封面经过精加工后抛光研磨，表面粗糙度Ra0.8m。(2)六通阀有两组密封组件。每组密封组件(图2)由阀瓣、密封圈、调整块、调节螺钉、夹板和螺栓组成。阀瓣为碳钢板焊件，设有加强筋，即增加阀瓣强度又起导向作用，保证每组阀瓣间的同轴度。阀瓣上镶嵌聚氨脂橡胶圈，该材料具有耐油、耐磨损、性能稳定、密封良好和使用寿命长的特点。在凸轮的作用下，密封圈的球面与阀体密封面相接触产生挤压弹性变形，达到密封效果。调整块和调节螺钉在两组密封组件不能同步到位时可起调整作用，确保各通道密封性能同步到位。密封组件1夹板 2螺栓 3调整块 4阀瓣 5密封圈 6调整螺钉(3)阀杆与阀体隔板和上阀盖间的轴向密封采用O形圈。(4)阀体隔板及上阀盖轴孔部位镶有铜套，可减小与O形圈间的摩擦力矩，密封组件开启与关闭灵活，操作力矩小。(5)上阀盖设有指示牌及限位螺钉，阀杆上安装指针，明确指示各通道的接通状况，易于操作。(1)机动换向阀，机动换向阀又称行程阀。(2)电磁换向阀，电磁换向阀是利用电磁吸引力操纵阀芯换位的方向控制阀。(3)电液换向阀，电液换向阀是由电磁换向阀和液动换向阀组成的复合阀。(4)手动换向阀，手动换向阀是用手推杠杆操纵阀芯换位的方向控制阀。1动作准确、自动化程度高、工作稳定可靠，但需附设驱动和冷却系统，结构较为复杂；阀瓣式结构则较简单，多用于流量较小的生产工艺上。在石油、化工、矿山和冶金等行业中，六通换向阀是一种重要的流体换向设备。该阀安装在稀油润滑系统输送润滑油的管道中。通过变换密封组件在阀体中的相对位置，使阀体各通道连通或断开，从而控制流体的换向和启停。2.3.4其他元件的选择三通为管件、管道连接件。又叫管件三通或者三通管件， 不锈钢等径三通三通接头，用在主管道要分支管处。三通是具有三个口子，即一个进口，两个出口；或两个进口，一个出口的一种化工管件，有T形与Y形，有等径管口，也有异径管口，用于三条相同或不同管路汇集处。1三通的主要作用是改变流体方向的。按管径尺寸划分1. 等径三通的接管端部均为相同的尺寸；2. 异径的三通的主管接管尺寸相同，而支管的接管尺寸小于主管的接管尺寸。按工艺划分1. 液压胀形三通的液压胀形是通过金属材料的轴向补偿胀出支管的一种成形工艺。其过程是采用专用液压机，将与三通直径相等的管坯内注入液体，通过液压机的两个水平侧缸同步对中运动挤压管坯，管坯受挤压后体积变小，管坯内的液体随管坯体积变小而压力升高，当达到三通支管胀出所需要的压力时，金属材料在侧缸和管坯内液体压力的双重作用下沿模具内腔流动而胀出支管。三通的液压胀形工艺可一次成形，生产效率较高；三通的主管及肩部壁厚均有增加。因无缝三通的液压胀形工艺所需的设备吨位较大，目前国内主要用于小于DN400的标准壁厚三通的制造。其适用的成形材料为冷作硬化倾向相对较低的低碳钢、低合金钢、不锈钢，包括一些有色金属材料，如铜、铝、钛等。2. 热压成形三通热压成形是将大于三通直径的管坯，压扁约至三通直径的尺寸， 冷拔三通在拉伸支管的部位开一个孔；管坯经加热，放入成形模中，并在管坯内装入拉伸支管的冲模；在压力的作用下管坯被径向压缩，在径向压缩的过程中金属向支管方向流动并在冲模的拉伸下形成支管。整个过程是通过管坯的径向压缩和支管部位的拉伸过程而成形。与液压胀形三通不同的是，热压三通支管的金属是由管坯的径向运动进行补偿的，所以也称为径向补偿工艺。由于采用加热后压制三通，材料成形所需要的设备吨位降低。热压三通对材料的适应性较宽，适用于低碳钢、合金钢、不锈钢的材料；特别是大直径和管壁偏厚的三通，通常采用这种成形工艺。以材质划分碳钢，铸钢，合金钢，不锈钢，铜，铝合金，塑料，氩硌沥，pvc等。以制作方法划分顶制、压制、锻制、铸造等。以制造标准划分国标、电标、化标、水标、美标、德标、日标、俄标等，具体如下：GB/T12459-2005,GB/T13401-2005,ASME B16.9,SH3408,SH3409-96,SH3410-96,HG/T21635,DL/T 695,SY/T 0510,DIN 2615。2.3密封性的设计密封，指严密地封闭。语出晋葛洪抱朴子金丹：“又尹子丹法：以云母水和丹，密封致金华池中，一年出，服一刀圭，尽一斤得五百岁。”密封可分为静密封和动密封两大类。密封是防止流体或固体微粒从相邻结合面间泄漏以及防止外界杂质如灰尘与水分等侵入机器设备内部的零部件或措施。 静密封指严密地封闭密封舱密封容器用于密封函件和遗嘱的印章。密封可分为静密封和动密封两大类。静密封静密封主要有垫密封、密封胶密封和直接接触密封三大类。根据工作压力，静密封又可分为中低压静密封和高压静密封。中低压静密封常用材质较软宽度较宽的垫密封，高压静密封则用材质较硬接触宽度很窄的金属垫片。动密封动密封可以分为旋转密封和往复密封两种基本类型。其他按密封件与其作相对运动的零部件是否接触，可分为接触式密封和非接触式密封；按密封件和接触位置又可分为圆周密封和端面密封，端面密封又称为机械密封。动密封中的离心密封和螺旋密封，是借助机器运转时给介质以动力得到密封，故有时称为动力密封。根据密封结构的类型、密封机理、密封件形状和材料等，密封可按表29.2-1分类。表29.2-1 密封的分类对密封的基本要求是密封性好、安全可靠、寿命长，燕应力求结构紧凑，系统简单，制造维修方便，成本低廉，大多数密封件易损件，应保证互换性，实现标准化、系列化。各种型式的密封，都有其特点和使用范围，设计密封时应先进行分析比较。表29.2-2列出了各种常用密封方法的特征，表29.2-3为动密封的种类与应用范围。密封类型 往复运动 转动 耐压性 耐高速性 耐热性 耐寒性 耐久性 用途 备注填料密封泵、水轮机、阀、高压釜。可用缠绕填料、纺织填料或成型填料。O形圈密封活塞密封可广泛用作静密封，此时耐久性良好。Y形圈密封活塞密封有时作静密封机械密封 泵、水轮机、高压釜、压气机、搅拌。可用不同的材料组合，包括金属波纹管密封油封轴承密封 或与其他密封并用，防尘分瓣滑环密封 水轮机、汽轮机 多用石墨作滑环迷宫式密封汽轮机、泵、压气机 往复用时，宜高速，低速不用浮动环密封泵、压气机离心密封和螺旋密封泵磁流体密封压气机 只用于气体介质表29.2-3 动密封的种类与应用范围种类 真空（绝对压力）/MPa 压力（表压）/MPa 工作温度/ 线速度/ms-1 泄漏率/ mh-1 使用期限 应用举例压紧填料密封 1.3310-3 31.38 -240600 20 101000 - 清水离心泵，柱塞泵、阀杆密封接 触 型 成型填料 挤紧型 1.3310-7 98.07 -45230 10 0.0010.1 6个月1年液压缸、水压缸唇型 1.3310-9 0.110橡胶油封 油封 - 0.29 -30150 12 36个月 轴承封油与防尘防尘油封硬填料密封 往复 - 294.20 -45400 - 3个月1年 活塞杆密封旋转 - 6个月1年 航空发动机主轴承封油胀圈密封 往复 1.3310-3 300 12 0.2%1%吸气容积 36个月汽油机、柴油机、压缩机、液压缸、航空发动机主轴承封油旋转 0.2 -机械密封 普通型 1.3310-7 7.85 -196400 30 0.1150 6个月1年 化工用、电厂用、炼油厂用的离心泵液膜 - 31.38 -30150 30100 1005000 1年以上 大型泵、透平压缩机气膜 1.96 不限 不限 - 航空发动机迷宫密封1.3310-5 19.61 600 不限 大 3年以上 蒸汽透平、燃气透平、迷宫活塞压缩机非接触型 动力密封 离心密封 背叶轮1.3310-3 0.25 050 30 - 1年以上 矿浆泵甩油环 油封 - 0 不限 不限 - 非易损件 轴承封油与防尘防尘螺旋密封 螺旋密封 1.3310-3 2.45 -30100 30 - 取决于轴承寿命 轴承封油、鼓风机封油螺旋迷宫密封 - 70 锅炉给水泵辅助密封其他 铁磁流体密封 1.3310-13 (4.12) （-5090) (70) - - -全封闭密封密封材料应满足密封功能的要求。由于被密封的介质不同，以及设备的工作条件不同，要求密封材料具有不同的适用性。对密封材料的要求是：材料致密性好，不易泄漏介质；有适当的机械强度和硬度；压缩性和回弹性好，永久性变形小；高温下不软化、不分解，低温下不硬化、不脆裂；抗腐蚀性能好，在酸、碱、油等介质中能长期工作，其体积一硬度变化小，且不粘附在金属表面上；摩擦系数小，耐磨性好；具有与密封面贴全的柔软性；耐老化性好，经久耐用；加工制造方便，价格便宜，取材容易。显然，任何一种材料要完全满足上述要求是不可能的，但具有优异密封性能的材料能够满足上述大部分要求。可橡胶是最常用的密封材料，除橡胶外，适合于做密封材料的还有石墨带、聚四氟乙烯以及各种密封胶等，表29.2-4列出密封材料的分类和用途。表29.2-2 常用密封方法的特征类别 材料 用途液体 高分子材料 液态密封胶、厌氧胶、热熔型密封胶纤维 植物纤维 棉、麻、纸、软木垫片、软填料、防尘密封件、夹布橡胶密封件动物纤维 毛、毡、皮革 垫片、软填料、成型填料、油封、防尘密封件纤维 矿物纤维石棉垫片、软填料人造纤维 有机合成纤维、玻璃纤维、碳纤维、陶瓷纤维 软填料、夹布橡胶密封件弹塑性体 橡胶合成橡胶、天然橡胶垫片、成型填料、油封、软填料、防尘密封件、全封闭密封件塑料 氟塑料、尼龙、聚乙烯、酚醛塑性、氯化聚醚、聚苯硫醚 垫片、成型填料、油封、软填料、硬填料、活塞环、机械密封、防尘密封件、全封闭密封件密封胶 液态密封胶、厌氧胶 垫片、导管联接、螺纹密封无机材料 柔生石墨 天然石墨 垫片、软填料、密封件碳石墨 焙烧碳、电化石墨 机械密封、硬填料、动力密封、间隙密封工程陶瓷 氧化铝瓷、滑石瓷、金属陶瓷、氧化硅、硼化铬金属 有色金属 铜、铝、铅、锌、锡及其合金 垫片、软填料、机械密封、迷宫密封、硬填料、间隙密封黑色金属 碳钢、铸铁、不锈钢、堆焊合金、喷涂粉末 垫片、硬填料、机械密封、活塞环、间隙密封、防尘密封件、全封闭密封件、成型填料硬质合金 钨钴硬质合金、钨钴钛硬质合金 机械密封贵金属 金、银、铟、钽 高真空密封、高压密封、低温密封密封材料的性能是保证有效密封的重要因素，选择密封材料，主要是根据密封元件的工作环境，如使用温度、工作压力、所使用的工作介质以及运动方式等。对密封材料的基本要求如下：具有一定的力学性能，如拉伸强度、伸长率等；弹性和硬度适当，压缩永久变形小；耐高温和低温，高温下不分解、软化，低温下不硬化；与工作介质相适应，不产生溶胀、分解、硬化等；耐氧性和耐老化性好，经久耐用；耐磨损，不腐蚀金属；易于成形加工，价格低廉；泄漏，是指从运动副的密封处越界漏出的少量不作有用功的流体的现象。造成泄漏的基本原因是密封部位内外两侧的压力差或浓度差使流体流动，以及密封面上有间隙，使流体溢出。对于不同类型的密封，作用原理有所不同。静密封是依靠封闭结合面间的间隙以实现密封作用；而动密封就不能单纯依靠封闭结合面间的间隙实现密封，因为间隙愈紧密，对偶表面相对运动时的摩擦阻力就愈大，导致结合面发热，使密封很快失效，因此动密封作用原理的要点是既可保持密封而又不产生较大摩擦阻力，包括减小密封两侧的压力差及使结合面间保持流体润滑膜等。对密封件的基本要求有如下几点：在一定的压力和温度范围内具有良好的密封性能。摩擦阻力小，摩擦系数稳定。磨损小，磨损后在一定程度上能自动补偿，工作寿命长。与工作介质相适应。结构简单，装拆方便，价格低廉。模压成型大多数橡胶密封件均应用此种成型方法，如各种挤压密封、旋转轴唇形密封、往复动唇形密封圈、复合密封、薄膜密封、波纹管形密封等。加工成型如矩形密封、活塞环密封、同轴密封（或滑环组合密封）等。板或条类型材如橡胶、纤维增强橡胶、粘接石棉纤维、芳族聚酰胺纤维等，板或条类型材多半用于密封衬垫或填料，橡胶作为石棉及其代用品的粘合剂，其中芳族聚酰胺纤维与加工成型的橡胶圈有时用于航天设备往复动密封。密封胶是一种涂敷在两结合面间，使之胶接在一起，从而将泄漏缝隙堵塞的密封材料。密封胶是一种高分子密封材料。密封胶一般分为液态密封胶与厌氧胶两类。液态密封胶的初始形态一般是具有流动性的粘稠液状物，能容易地填满接合面间的缝隙而形成（或者经过干燥后形成）具有粘性、粘弹性或可剥性的均匀而稳定的连续薄膜。而厌氧胶则在密封胶渗入两接合面并与空气隔绝时，在常温下自行聚合固化而将两接合面牢固地胶接和密封。现国内市场上的密封胶，其主要缺点为油脂耐温低、粉料易固化粘附等，造成密封过程中耐温差、易粘附于缸面，难以清除等缺陷，另外，还有保质期较短等缺点。高温密封胶具有良好的密封性能，又有良好的耐温、耐压、耐密介质等特点，使用方法简便，常用于机电产品的静止接合面间的密封，以及接合面较复杂的螺纹等的密封。高温密封胶优异的耐温性能，最高耐温可达900；良好的耐压性能，在蒸汽压力下承受25Mpa，无密封环法兰承受45Mpa，螺管接头55Mpa；极好的密封性能，由于产品具有良好的塑变性，受热不会固化，密封膜不会被破坏，从而保证了机件密封面的密封；产品易于清除，使用过的密封面可以用无水乙醇或丙酮轻易的擦去，而不会附着于密封面；博科思高温密封胶保质期较长，产品在正确储存的情况下，我们保证两年的适用期；使用寿命长，根据应用指导使用并正常运行时，对于蒸汽轮机和燃气轮机，我们保证在机加密封面（对接接头）的使用寿命在10年。润滑；在高温高压下接触酸、碱、蒸汽等部位的密封和润滑；高温热炉管道法兰面、油气田深井钻具的耐高温密封；特别适用于超临界以及超超临界容量火力发电机组的汽轮机气缸结合面的持久密封；应用于航空发动机、船舶用发动机及真空泵等断面密封和润滑；高温热管丝扣螺纹的密封。密封脂则是一种辅助密封材料，它可配合密封材料解决密封泄漏或在冲击、振动、交变负荷下的静密封和低速一下的动密封。液态胶也即液态密封胶，它的初始状态一般是具有流动性的粘稠液状物。一，分类按液态密封胶的化学组成、涂敷后成膜形状和应用场合等可分成许多类型。按化学组份分类可分为树脂型、橡胶型、油改性型及天然高分子型。这种分类法能根据高分子材料的特性，推测出它的耐温性、密封性和对各种介质的适应性。按应用场合分类可分为耐热型、耐寒型、耐压型、耐油型、耐水型、耐溶剂型、耐化学药品型和绝缘型等。按其涂敷后成膜性状分类可分为干性附着型、干性可剥型、非干性粘型、和半干性粘弹型4种。这种分类法是国内常用分类法。对制造者和使用者都很方便。中国液态密封胶已形成通用型、无溶剂硅酮型以及厌氧型、填隙型、浸渗型等密封胶体体系。二，特性液态密封胶本身呈液态，因此流动性好，能在金属的接合面的窄缝中充满缝隙，形成一种具有粘性、粘弹性或可剥性的均匀的稳定的连续的薄膜，从而使在设备各部件的接合面之间起密封作用。液态密封胶在一定紧固力下密封性能好，耐压、耐热、耐油性能好。对介质（油、水）有良好的稳定性，对金属不腐蚀，同时，它是液态状，不像固体垫圈那样在起密封作用时必须要有压缩变形，因此也就不存在内应力、松弛、蠕变和弹性疲劳等导致泄漏因素，由于它具有流动性和触变性，可以充满接合面之间凹陷和缝隙，消除了固体垫圈在使用中出现的界面泄漏现象。密封胶是一种具有良好粘接弹性的物质，在受到振动、冲击以及过度压缩时，不会像固体垫圈那样产生龟裂、脱落等破坏性泄漏现象。此外，密封胶制造工艺简单，价格便宜，贮用方便，因此这是一种理想的机械产品静密封材料。三，机理液态密封胶为什么能在机械结合面的缝隙中起密封作用？我们可用一些通常为大家所熟悉的例子来理解它，例如实验室用的玻璃干燥器上盖和主体之间涂一层凡士林，就能防止水、气的侵入；实验室用的滴定管旋塞涂上考克脂，即使旋钮旋转灵活，又起密封作用。液态密封膜的起始形态一般呈液态，但是涂敷成膜的最终形态又不一样，所以必须结合它在结合面之间的性状作具体的分析。例如，对于干性附着型的液态密封胶来说，由于它们呈固态，而且粘弹性差，在受到外力紧固后的情况与固体垫片有些相似。因此必须结合分析固体垫片来探索其密封机理，干性可剥型与干性附着型除在最终状态相似外，还表现出优良的粘弹性和受压下的回复能力。因此在密封机理上也不尽相同。而非干性粘型的液和半干性粘弹型密封胶在接合面之间的最终状态是一种粘稠的物质，其密封机理还要考虑到粘性流动问题。人们分别用粘性流动理论和能量吸收理论来研究和探讨密封胶的密封机理。但这些理论都是在理想工作状态下来分析的，与实际状况相比较还有距离，此处不作论述。归纳起来，液态密封胶作用有以下五个效果表面效果：固体垫片无论怎样压紧，也不会完全填满接合面上的凹凸不平，在界面上总会存有间隙，而液态密封胶却能将全部凹陷填平，呈现出良好的密封效果。粘附效果：液态密封胶呈液态状，具有一定的粘性，对金属接合面具有一定的粘附力，有利于密封。薄膜效果：处于接合面间的液态密封胶被螺纹紧固后，形成与间隙相同的薄膜，同时与表面十分吻合。根据单分子膜理论，越薄的膜，复原能力越大，越有利于密封。流动和耐压：根据帕斯卡原理，施加在静止液体边界上的压力，将以同等大小向液体所有方向传递，处于接合面间的液态密封胶受到内压作用后，除接合面产生弹性变形外，还会产生不可逆的牛顿型粘性流动。当间隙很小时仅发生弹性变形，当间隙大时才发生流动，即开始泄漏。使用液态密封胶的金属接合面，间隙一般都在0.1mm以下，而且液态密封胶又是粘度很高的液体，很难发生流动，从而保持了密封性。容积变化和流动：固体垫片的防泄漏作用是靠垫片的压缩而产生的弹性变形。而液态密封胶的防漏是在受压和拉伸时容积发生变形，它不存在固体垫片的压缩变形，从而也就没有压缩疲劳，弹性破坏，应力松弛等现象，而且它总是与连接 界面粘附着的，所以能防止界面泄漏。四，组成在研究密封胶的组成之前，我们首先研究一下具备什么条件的粘稠状液体才能作为密封胶来用。一种实用的液态密封胶必须具备以下几个条件：填充性：当金属表面很粗糙时，也能填充所有的凹陷，并对金属表面有很好的浸润性。致密性：在间隙中的液态密封胶本身是密致的和柔韧的。吻合性：与金属表面有很好的粘附性，受振动时仍然粘附在金属表面。连续性：成膜必须是连续的。高粘度：胶液粘度要高，并且随温度的变化要小。稳定性：胶液本身对金属不腐蚀，对密封的介质稳定，不发生化学反应。适应性：适应外界环境介质和温度条件变化，不因外界条件发生变化而失去密封性。五，性能液态密封胶在使用过程中，它的密封性能优劣除与本身的性质有关外，工作条件对它的影响也很大，主要有：温度：液态密封胶的基体大都是高分子聚合物，这些聚合物都有不同的使用温度范围，因此使用时必须加以选择。液态密封胶的耐热性可用其胶液的热分解温度或软化温度来表示，密封胶的耐热性取决于聚合物的耐热性，聚合物的耐热性高，胶的耐热性也高。干燥时间：大多数通用型液态密封胶都含有溶剂，溶剂挥发完全与否对它的密封性能影响很大，胶液涂在接合面后，过迟或过早连接紧固都会降低其密封性能。一般而言，对干性可剥型密封胶，连接紧固前要凉干23min，对含有溶剂的非干性粘型、半干性粘弹型，则需要36min。而硅酮型和厌氧型液态密封胶都不含溶剂，无需有干燥时间，但硅酮密封胶固化时必须吸收空气中微量水份才能起密封作用，这个过程对硅酮密封胶而言称为“吸湿”过程。紧固扭矩：接合面被紧固时，紧固力越大，接合面间隙就越小，胶液在间隙中的流动性越差，同时胶液对金属的粘附力越大，因此胶的耐压性越高。接合面形状：接合面的形状大小、宽度、所用螺栓个数等，对密封胶的密封性能也有才很大的影响，可概括以下几点：如果法兰接合面面积受压一定，法兰内径越小，液态密封胶的耐压力越高。如果法兰接合面内径和单位面积承受压力一定，则法兰接合面越宽，胶的耐压力越高。任意法兰单位面积承受压力越大，即紧固扭矩越大，则胶的耐压力越高。如果法兰接合面内外径同时变化，接合面单位面积承受压力保持一定，当法兰接合面外径面积变化大于内径面积变化时，则胶的耐压力越高。密封胶的粘力越大，则胶的耐压力越高。表面粗糙度：如果连接面很平，表面粗糙度越低，胶的耐压力就越高。但表面粗糙度过低，胶液易于变形和流动，承受压力后胶液易被挤出，不利于密封，但耐压性降低。因此表面粗糙度在Ra 6.3Ra 0.63为宜。这样还可降低加工费用。不平度：如果接合面本身不平，连接紧固后，胶液在接合面间的厚度不一样，厚度较大处的胶液流动时所遇到的摩擦阻力小，容易变形，在介质压力作用下，易产生泄漏，胶的耐压性降低。保压时间和耐压力：液态密封胶在使用过程中，短时间内可承受较高的压力，随着保压时间的延长，耐压力有所下降，但到2小时后耐压力又趋向稳定。液态密封胶与固态垫片合用：在通常情况下，接合面间隙在0.1mm以内，通用型液态密封胶可以单独使用；当间隙超过0.1mm或工作条件较苛刻时，可将通用型液态密封胶与固体垫片并用，其密封效果更好。在两者并用的情况下，固体垫片主要起着防止接合面因间隙过大而发生的泄漏，而液态密封胶则起着充满接合面凹陷的作用。耐介质性能：选用液态密封胶时，要考虑它对接触介质的稳定性，这种稳定可用重量变化率来衡量，通常重量变化率在10%以下可认为是稳定的。7厌氧胶粘剂编辑厌氧胶全称厌氧性密封胶粘剂，是一种既可用于胶接又可用于密封的胶。其特点是厌氧性固化，即胶在空（氧）气中呈液态，当渗入金属（非金属）工件的缝隙。与空气隔绝时，常温下就自行聚合固化，使工件牢固地胶接和密封。厌氧胶的主要优点有：使用方便，不用配比调混，没有操作时间的限制，余胶露在空气中不会固化，除去方便；常温固化，节约能源；浸渗性好，能填满细微的缝隙；固化后无明显收缩，有极好的密封性；吸振防松性能好；不含溶剂，无公害；固化的胶具有良好的耐介质性能；可胶接多种金属和非金属材料，有一定的胶接强度，而又可拆卸；胶层有防锈、绝缘和防止电偶腐蚀作用；贮存期都在一年以上。这些优越的性能适用于机电产品的锁紧、密封、粘接固持和铸件微气孔渗补等多种用途。因此，厌氧胶得到日益广泛应用。一厌氧胶分类厌氧胶由多种成分组成，改变其中某个成分，都有可能获得新的性能。因此，厌氧胶有众多的品种。为方便选胶，需要恰当地分类。沿用的分类方法有按胶的单体种类分；按胶的粘度和胶接强度分和按胶的用途分。随着厌氧胶品种的开发，应用范围逐渐扩大，胶的分类方法转向以主要用途来划分。就当前厌氧胶的主要用途而言，可分为下列六类：紧固件锁紧；管道接头密封；平面密封取代垫圈；粘接固持；浸渗补漏和维护修理。紧固件锁紧紧固件螺纹用厌氧胶锁紧防松是厌氧胶最早的应用领域，胶液能填满螺纹啮合处的全部缝隙，挤出空气而“绝氧固化”，在螺纹配合面形成不溶的高聚物，有极好的吸振防松作用，啮合的螺纹仍可用常规工具拆卸，并可再次涂胶组装。这种锁紧防松的措施要比常用的机械方法简单可靠，而且费用比普通的弹簧垫圈低，锁紧的螺纹还有很好的密封性。国外已形成等级齐全的锁紧用厌氧胶系列，能适应从眼镜架上的小螺钉到巨型冲床的双头螺栓的锁紧需要，应用范围很广。2.4使用注意事项1.硬化(老化) - 密封件其中一个泄漏原因是因为本身材料被温度影响硬化，当硬度过高时，密封件不能填充与配合零件之间的间隙，就会产生泄漏。2.磨损 - 密封件的磨损涉及配合零件的表面光洁度、运动速度和传动媒体等，不同的密封材料适应不同的运动速度。3.挤出 - 当密封件承受过大压力时会被挤出到金属间隙，损坏密封件而产生泄漏，这种情况涉及密封件本身的硬度及金属间隙是否过大，如果在设计、选型、加工或安装上处理不当，都会出现挤出损坏。4.腐蚀 - 表现出来的情况是密封件软化甚至溶解，原因是密封件被媒体入侵，选用材料时发生错误。如果媒体含水或溶剂时都要特别注意。5. 一般密封件按温度、速度、压力和材料可作下列简单分类(只作参考)：温度等级 适用材料 速度 适用材料 压力等级 适用材料110 丁腈橡胶/聚氨酯 0.5 M/S 丁腈橡胶 200kg/cm2 配合硬度及设计200 氟橡胶 0.6 M/S 聚氨酯 400kg/ cm2 配合硬度及设计260 聚四氟乙烯 14 M/S 聚四氟乙烯 700kg/ cm2 配合硬度及设计液压密封件的安装：1 检查活塞、缸筒以及安装导向套的相关表面，足额包清洁、无毛刺、无棱边。2 安装工具要求光滑、无棱边、尖角，确保在安装过程中不会对密封件造成任何形式的损坏(推荐使用奥赛罗公司的OTH-0003液压密封件专用安装工具)。3 安装时可在密封件以及缸筒相关表面图少量的润滑脂，以利于安装，但橡胶弹性体和滑动密封环之间不允许残留润滑脂，否则会影响密封性能。4 不管是立式还是卧式安装都应保持活塞与缸筒的同轴度，过大的偏心很可能会损坏密封件。5 安装速度不宜过快，否则会损坏密封件。2三，设计方案验证3.1本设计的可行性分析黄色线条所示为毛细管，毛细管为定长，其单个长度为100mm，测试过程中，首先电磁阀5断开，电磁阀1接通，打开蓄能器，可以测试一根毛细管也就是100mm毛细管压力差的测试。第二步，电磁阀1关闭，电磁阀5和