3D 密封件的妙用

文/ Diemar Siebler，Alexander Riedl

從表面掃描到計算機上的不平度測量計算和不平度補償，使得計算出來的數(shù)據(jù)幫助精確制造性能良好的密封件

有效解決密封件結(jié)合面的平整度難題——有時候結(jié)合面不平整的補償非常簡單，但對于搪瓷器皿和連接法蘭的結(jié)合面，不平整會導(dǎo)致泄露等問題。新的多維密封方案能夠解決生產(chǎn)加工帶來的平整度難題。

對于某些化學(xué)品生產(chǎn)過程，依靠加工鋼材表面和保證平面度來解決流程工藝介質(zhì)的腐蝕性問題是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。因此，我們通常要在表面上涂覆一層搪瓷來防止化學(xué)的腐蝕。由于涂搪工藝技術(shù)的原因，搪瓷法蘭、搪瓷容器、搪瓷攪拌器和搪瓷蒸餾器的表面會因搪瓷工藝而出現(xiàn)變形和不平整的現(xiàn)象。尤其是當(dāng)法蘭直徑比較大時，這種不平整的現(xiàn)象會帶來很大的問題。根據(jù)法蘭直徑的大小，最大的搪瓷表面不平度誤差遠(yuǎn)大于5 mm，部分還超出了傳統(tǒng)密封件能夠補償?shù)墓罘秶?/p>

在某種涂搪工藝方法中，工作人員嘗試?yán)梅侄畏绞剑貌煌穸然蚶幂o助的密封材料來實現(xiàn)均勻的密封結(jié)合面。這種操作非常耗時且在功能性方面存在風(fēng)險，幾乎不可能確保在整個圓周方向上實現(xiàn)真正均勻的密封壓力。因此，在真空工作環(huán)境中，部分密封件可能會被吸入到真空腔內(nèi)，在最壞的情況下還會產(chǎn)生大量的泄漏或者直接漏氣。

3D 密封

為了解決上述問題，人們開發(fā)了一種新型密封墊圈，即在未使用時，該密封墊圈有著類似搪瓷法蘭的不平度，并且在壓緊連接時呈線性接觸的密封形式。這樣一來只需將連接螺栓稍微擰緊就能達(dá)到密封連接的效果。加大螺栓連接的擰緊力會增加密封性，也能減少泄露、漏氣、吸入密封圈以及損毀搪瓷密封面的風(fēng)險。不受連接法蘭幾何形狀的影響，3D Logic Seal 公司研發(fā)生產(chǎn)的這種3D 密封件能在整個器件的周圍均勻地承受壓力。同時不會產(chǎn)生應(yīng)壓力峰值而出現(xiàn)的“壓穿”密封件的現(xiàn)象，也沒有導(dǎo)致廢水泄露、密封件被吹走和吸入的應(yīng)力變低的“低谷點”。在整個圓周范圍內(nèi)，特殊的厚度準(zhǔn)確地與零件表面的不平度保持凹凸互補和平衡，從而實現(xiàn)了法蘭連接面之間的最小間隙。3D Logic Seal 研發(fā)生產(chǎn)的3D 密封件在整個密封寬度的直徑方向上有著相同的高度，這就能保證在裝配開始時在整個圓周上實現(xiàn)線接觸，保證低擰緊力時的密封。

為了實現(xiàn)嚴(yán)格的密封，首先用3D 掃描儀和專業(yè)的測量方法記錄下密封表面平面度的不均勻數(shù)據(jù)，并利用計算機技術(shù)進(jìn)行計算和演示。利用掃描技術(shù)，可以將2 個獨立的法蘭連接表面，按照彼此裝配后精確配合的方向位置測定并保存表面凹凸不平度的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)再被匯總到3D-CAD系統(tǒng)的3D模型中，生成一對法蘭凸緣連接面最小間隙配合時的密封件圖形。然后利用計算出來的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)生產(chǎn)出在連接法蘭整個圓周方向上都有著最小間隙的線接觸密封圈。

另一個與傳統(tǒng)密封圈制造方法的區(qū)別，是利用算法語言可以在PTFE 聚四氟乙烯材料使用量最小的情況下生產(chǎn)出合格的3D 密封件。這就保證了法蘭連接時密封件的壓應(yīng)力損失可以降低到盡可能小的程度。另外，通過對零件表面不平度的測量保證了搪瓷法蘭連接的密封性，其裝配質(zhì)量與裝配工人無任何關(guān)系，保證隨時都能重復(fù)再現(xiàn)。因此，也在很大程度上避免了由人為因素而引起的錯誤。

通過對最窄縫隙的對比曲線可以清楚地知道減少了密封件的厚度