第1章 液压缸密封技术基础

1.1 液压缸密封技术概论

1.1.1 泄漏与密封

液压缸是一种密闭的特殊压力容器，依靠封闭在无杆腔和/或有杆腔（以活塞式单活塞杆双作用液压缸为例）的液压工作介质体积的变化驱动活塞（活塞杆——柱塞）相对液压缸体（筒）运动，将液压能转换成机械能。液压工作介质是受压的，有时压力会很高，也就是说有公称压力超过32MPa的超高压液压缸[1][2]。例如，作者制造过的一台10MN模膛挤压液压机的主缸就是公称压力125MPa的液压缸，还有多台六面顶金刚石液压机增压液压缸（器）等。一般来说，液压工作介质压力越高，泄漏越严重，密封越困难，但当液压工作介质压力在低压0～2.5MPa、中压2.5～8.0MPa时也不可忽视，实践中确实遇到过液压缸高压16～31.5MPa、超高压≥32MPa时不泄漏，而中低压时泄漏。液压缸的泄漏是液压工作介质越过容腔边界，由高压侧向低压侧流出的现象（参考文献[21]提出，若两个区域存在压力差、浓度差、温度差、速度差等，流体就会通过这一界面而泄漏）。泄漏一般分内泄漏和外泄漏，如无杆腔液压工作介质向有杆腔泄漏或有杆腔液压工作介质向无杆腔泄漏，称为内泄漏（串腔）；向液压缸周围环境泄漏液压工作介质的称为外泄漏，如焊接式缸底的液压缸焊缝处漏油、活塞杆伸出带油等。GB/T 17446—2012《流体传动系统及元件 词汇》定义泄漏为不做有用功并引起能量损失的相对少量的流体流动；定义内泄漏为元件内腔间的泄漏；定义外泄漏为从元件或配管的内部向周围环境的泄漏。液压缸泄漏的主要原因，一是配合零件偶合面间存在间隙和/或速度差；二是偶合面两侧存在压力差（压力）。内泄漏影响液压缸的效率、速度及缸输出力等，同时使液压工作介质进一步升温，也可能引发事故；外泄漏浪费液压工作介质、污染环境、易引发事故。作者亲见一台为汽车厂配套生产产品的液压机液压缸活塞杆与缸盖间的密封圈损坏，因无法停机检修，一周就外泄漏一桶抗磨液压油，一直漏了近两个月才有机会停机检修。所以，对液压缸来说，不管是内泄漏或是外泄漏，都可能是很严重的事故。内泄漏（量）和外泄漏（量）都是液压缸出厂试验的必检项目，具体请参见JB/T 10205—2010《液压缸》及GB/T 15622—2005《液压缸试验方法》。液压缸的泄漏主要是窜（穿、串）漏[3][4]。

能够防止或减少泄漏的装置一般称为密封或密封装置，密封装置是由一个或多个密封件和配套件（如挡圈、弹簧、金属壳）组合成的装置。密封装置中用于防止泄漏和/或污染物进入的元件称为密封件，也有将密封圈、挡圈、导向环（支承环）和防尘圈统称为密封件的（参见MT/T 1164）。密封的作用就是封住偶合面间隙，切断泄漏通道或增加泄漏通道的阻力，以减少或阻止泄漏。衡量密封性能好坏的主要指标是泄漏率（泄漏量/时间或泄漏量/累计行程等）、使用寿命和使用条件（压力、速度、温度等）。现在由于我国的液压缸密封设计标准及水平、加工工艺及设备、密封件结构型式与参数、密封（橡胶和塑料等）材料和添加剂以及检测等都有很大进步，液压缸的密封性能也有很大提高。总之，液压缸的压力、速度、温度、产品档次、使用寿命（耐久性）和可靠性等技术性能很大程度取决于液压缸密封装置（系统）及其设计。

除上述密封是防止或减少泄漏的措施（行为或做法，即处理办法）总称这一种含义，相对“泄漏”而言，“密封”还具有表述与泄漏这种现象或状态相反的另一种含义。但是“密封”是一个相对概念，即没有绝对的“密封”。

在此作者提示：

1）“密封”是“泄漏”的反义词，如在GB/T 12604.7—2014《无损检测 术语 泄漏检测》（已被GB/T 12604.7—2021代替，但其中没有给出“密封”这一术语和定义）中给出的术语“密封”的定义为“根据规定的技术条件进行检测而无泄漏。”但这一术语在GB/T 17446—2012《流体传动系统及元件 词汇》及其他液压缸密封相关标准中未见定义。

2）在GB/T 2900.1—2008《电工术语 基本术语》中给出了“密封[的]”定义，即用于表述有防止气体、液体或灰尘漏出或侵入的防护。在GB/T 50670—2011《机械设备安装工程术语标准》中给出了“密封”的定义，即防止介质泄漏的措施总称。

3）参考文献[21]提出，密封度（Tightness）是个相对概念。