刍议液压气动密封技术的发展

总结，在此，笔者结合自身工作经历以及对这个行业的发展的了解，对液压气动密封技术的发展做简要的讨论，对于促进我国液压气动密封行业的发展具有一定的意义。

1 液压气动密封技术概述

当前，机械领域的自动化技术正在飞速发展，许多的机械设备都采用了先进的自动控制技术，生产线的自动化水平越来越高。在生产线的自动化发展过程中，液压、气动技术的两个学科分支飞速发展，加速了其实际生产中的应用，在这些液压、气动技术的发展中，有一项核心技术直接决定液压气动技术的应用水平，那就是密封技术。对于液压气动过程中，采用的密封技术，能够有效地防治液压缸和气压缸等相关部件的油、气和水的泄漏，保证机械设备的安全运行，提高机械产品的工作效果，对于节约能源和保护环境具有重要的意义。

在液压气动密封技术的发展过程中，各项基础工业的加强，各种机电产品的发展日新月异，产品的使用环境也越来越苛刻，对于气动密封技术也提出了更高的要求。如：汽车的发动机越来越追求小型化、功率大型化、高效化，转动的速度越来越快，发动机的温度越来越高，新型的燃油、润滑油和各种强腐蚀性的添加剂的应用，对于液压气动技术的要求越来越高，与之相关的核心技术——密封技术的要求显然会更进一步的增大；我国深海石油钻探技术目前不断发展，沙漠地区的石油开采也在如火如荼进行，由于待开采的原油处于地底较深位置，温度压力随着深度的加深，越来越高，另外，原油成分复杂，密封件还需耐强酸、强碱以及各种腐蚀性的抑制剂的侵蚀；冶金行业的高速线材轧机等高速运转机械对密封提出了更高的要求。另外，当前的液压传动和控制技术的发展趋势是控制水平更高、定位精度更好。基于此，要求液压气动装置的密封件具有很低而且非常稳定的摩擦阻力，在低压和低速下，要求密封件具有很低的摩擦系数，能够在低速的工况下，维持平稳的运动，无“爬行”现象，而且，在高频率的运转下，需要密封件具有较高的寿命。另外，传动介质的水性化，对于密封系统带来了越来越多的问题。因此，液压气动密封技术必须加快研究步伐，不断地发展新型密封材料和新型密封系统。

2 国内外液压气动密封技术及存在的问题

在液压、气压技术的发展过程中，密封技术也在不断地发展前进。在几百年的发展过程中，国内外采用的密封技术主要是活塞密封，这种密封技术主要有两个类别：

①依靠传动介质的压力对密封元件的张口唇口进行挤压，从而产生径向的力，达到密封的目的，这类密封一般采取的是Yx型密封圈。对于唇口型的密封圈，由于是利用介质压力进行挤压，因此压球唇口的张口方向要迎着介质的压力方向，当介质压力上升推动活塞杆运动时，唇口部分受到的压力也最大，唇口部分的磨损也较大，导致密封效果急剧下降，严重的造成缸壁的损坏。这是采用唇口密封圈存在的结构上的致命弱点，也是限制其使用寿命的根本原因。

②依靠橡胶密封圈的弹性变形产生的径向压力实现密封。这种密封是依据橡胶密封圈的弹性变形产生的径向压力从而达到密封效果的。这类密封技术主要依靠O形圈和以O型圈为弹性载体的组合密封圈。这类密封圈主要是依据活塞运动时，对密封圈施加加紧预紧力使其产生弹性形变而产生径向力，使密封圈贴紧缸面，从而实现密封。对于橡胶密封圈结构的密封，由于存在着较大的预紧力，在使用时，对于单件密封的O型圈的磨损较大，现在一般采用组合件密封。但是，即使是采用了组合件密封，由于密封圈在其中处于形变状态，橡胶圈在这个过程中，会很快的失去弹性，非常容易发生老化，此外，由于O型的橡胶圈，采取的是实心结构，传动装置在运动时，橡胶圈与缸面或者活塞杆表面的摩擦产生大量的热量，这些热量聚集在密封圈体内，无法及时散去，加快了橡胶圈的老化，因此，这种使用情况的密封圈的寿命也较短。

3 新型液压气动密封技术及其发展

在现代工业飞速发展的今天，对于液压气动密封技术提出了更高的要求，而传统的液压气动密封技术由于存在着不可调和的矛盾，势必要被新技术所取代。如下，将介绍几种新型密封技术，并对相关技术未来的发展做一些简短的论述。

3.1 内腔介质压力自补偿密封技术

对于传统的密封技术，由于介质需要承受较大的径向力容易损坏。内腔介质压力自补偿型密封技术的出现，能够有效地解决这方面的问题。这种技术是依靠介质从内腔对密封圈实体进行挤压而实现密封，大大降低了密封圈和介质之间的直接压力，突破了传统唇口型结构的密封装置的弱点。

内腔介质压力自补偿型密封技术中利用密封圈、缸体活塞杆上的沟槽或者是端盖上的沟槽形成介质工作的内腔，如果内腔介质的压力上升，使活塞杆受到推力作用而运动时，介质的压力通过那些存在于活塞杆或者端盖上的轴向或者径向的小孔传送至介质工作的内腔，对密封圈体进行挤压，从而使密封圈的工作面贴紧缸面或者活塞杆表面，从而实现密封。采用这样的密封技术，如果介质的压力越来越大，则密封圈的径向挤压膨胀力越大，因而密封效果越好。对于缸体材料和密封圈所承受的压力范围内，内腔介质压力自动补偿技术能够获得最好的密封效果。

采用内腔介质压力自补偿密封技术，与传统的唇口型密封圈密封技术相比，由于介质的压力是从内腔挤压密封圈体，达到密封的目的，不存在张口磨损，圈体的使用寿命较长。另外，由于采用的这种新型的密封技术，在密封圈工作面上有多道凸台，这些凸台与唇口的作用类似，但是由于凸台有多道，因此相当于有多道唇口，这些唇口形成多重迷宫式的密封，这样使得密封件能够承受较高的压力、冲击力和较短的密封周期，密封的效果和稳定性都是传统的密封技术无法比拟的。

采用内腔介质压力自补偿密封技术，与传统的O型密封圈密封技术相比，由于内腔介质压力自补偿型密封圈在压力较低时，完全处于放松状态，即使是高压状态，由于介质的挤压对密封圈而言，是比较均匀的，产生的形变比较小，因此，只要选择的密封圈材料适宜，所用介质稳定，采用内腔介质压力自补偿技术，能够使密封圈长时间稳定使用，整个密封效果也能较长时间维持。

3.2 海洋机械密封技术

对于前文所述的，海洋钻探机械，就需要大量的采用液压气动技术，这样，密封技术就必不可少。考虑到海洋的特殊环境，目前，这方面采用的密封技术，除了O型圈密封技术以外，还广泛地采用机械密封技术。

海洋机械所采用的机械密封装置，主要是用作旋转设备的轴封装置。其具体的结构如图1所示。

从图1可以看出，轴带动环旋转，静环固定不动，依靠静环和动环之间的接触断面的滑动摩擦而保持密封。如果这种密封装置在使用过程中，端面出现磨损，弹簧将推动动环使动环和静环之间的端面紧密贴合而无间隙。在这种密封技术中，也会加装O型圈，加强密封效果。这主要是因为静环与壳体之间以及动环与轴之间存在间隙，介质容易泄漏，为了防止这些部位的泄漏，才加装的O型圈。

在这些海洋机械中，由于液压气动密封采用了机械密封的技术，使得密封性能得到有效的保证，而且泄漏量极小，这种方式的密封技术能够适应高速、高温、高压、低温、腐蚀性介质等各种恶劣工况条件。此外，为了进一步提升这种密封技术的效果，有时候会在液压系统中加装补偿器，以达到防止海水渗入液压系统的目的。

对于海洋采油机械而言，由于水下机器人采用的液压系统通常是由油源、多个阀件、多个执行器通过许多管路相连接，如果一处环节的密封措施不到位，都会对整个系统带来危害。加装压力补偿器，不仅能够补偿油介质由于温度、下潜深度等各种因素的影响而产生的油液体积变化，还主要能够用于平衡内外压力，使系统的内压与工作水深处的外压相当或者稍高，这样系统即使存在泄漏，也只会由装置内向装置外泄漏，防止海水渗入液压系统。

4 总结

对于机械工程领域，由于液压气动技术的存在，并结合计算机技术、通信技术等，使得现代的自动化控制技术得到空前的发展。在这一过程中，液压气动密封技术占有举足轻重的地位，本文对机械领域的液压气动的密封技术进行论述，简要讨论相关技术的发展，希望能够促进相关专家、学者和使用者的重视。对于未来的液压气动密封技术而言，朝着更加高效和实用的方向发展是一种趋势，也是必然的结果。

参考文献：

[1]我国液压气动密封产品市场发展前景展望[J].机电产品市场，2004，12：25-29.

[2]周承惠.内腔介质压力自补偿密封技术——机械工业技术进步的一项标志性突破[J].科技和产业，2004，04：48-52.

[3]推进“绿色工程”力促液气密技术进步[J].中国新技术新产品，2007，10：71-81.

[4]卢希美.基于功能分析的液压往复密封增效技术研究[D].天津科技大学，2010.

[5]姚超峰.浅谈液压气动密封行业的现状与展望[J].科技致富向导，2014，32：143.