
齿轮泵作为结构简单、可靠的容积式泵,广泛应用于液压系统、燃油输送和润滑油循环等领域。其密封系统需要有效隔离高压排出腔与低压吸入腔,并防止介质沿齿轮轴泄漏。根据密封部位和原理,齿轮泵密封件主要可分为以下几大类,它们共同构成了齿轮泵无泄漏、高效运行的保障体系。
一、 端面间隙密封(轴向间隙密封)
这是齿轮泵最核心、最关键的内部密封,直接决定了泵的容积效率和最高工作压力。
密封部位: 齿轮端面与泵盖/侧板之间的微小轴向间隙。
密封原理: 非接触式密封。依靠精密加工的极小间隙(通常为几微米到几十微米)和齿轮旋转时产生的流体动压效应来形成密封。间隙过大则内泄漏严重,效率低下;间隙过小则可能导致端面摩擦烧伤。
关键部件与形式:
固定间隙型: 依靠高精度加工保证间隙,结构简单,但磨损后无法补偿。
浮动侧板/压力补偿型: 现代高压齿轮泵的标准配置。侧板(或轴套)背面引入排出压力油,使其在液压力和弹簧力作用下,自动紧贴齿轮端面,实现磨损后的自动补偿,长期保持最佳间隙,维持高压下的高效率。此处的“密封件”实质上是整个精密的浮动侧板组件及其背面的密封区域。
二、 径向间隙密封
密封部位: 齿轮齿顶与泵体“月牙”形内腔之间的径向间隙。
密封原理: 同样为非接触式,依靠微小的径向间隙(亦为微米级)来减少高压腔向低压腔的泄漏。该间隙在泵设计时已确定,通常无法调节。
三、 轴封(旋转轴密封)
这是防止泵内介质沿驱动轴向外泄漏的关键动态密封,也是齿轮泵最主要的外部密封形式。种类繁多:
旋转轴唇形密封圈(骨架油封):
结构: 由金属骨架、橡胶密封体(常用丁腈橡胶NBR、氟橡胶FKM或丙烯酸酯橡胶ACM)和内置的箍紧弹簧组成。
原理: 依靠唇口过盈产生的径向接触压力,以及弹簧的辅助紧力,在轴表面形成接触式密封。唇口设计有回油螺纹或形状,有助于将泄漏的微量油泵回箱内。
特点: 成本低,应用最广。适用于中低压、中低速的油润滑场合。
机械密封:
结构: 由一对垂直于轴线的、精密的动环和静环组成,在弹簧和介质压力作用下端面紧密贴合。
原理: 端面接触式密封,泄漏路径极长,泄漏率极低。
特点: 密封性能远优于唇封,几乎零泄漏,寿命长,能承受更高压力和转速。但结构复杂,成本高,安装要求高。常用于高压、高速、或输送有毒、昂贵、易挥发介质的齿轮泵。
聚四氟乙烯(PTFE)径向轴封:
结构: 由PTFE密封环和提供径向力的O形圈(或弹簧)组成。
原理: 利用PTFE极低的摩擦系数和自润滑性,实现低摩擦、长寿命的密封。
特点: 特别适用于干运行、润滑不良、或介质润滑性差(如某些化学药液) 的场合。耐化学性极佳。
O形圈密封(用于静态或低速旋转辅助密封): 在轴封内部或外部作为辅助密封,或用于某些低压微型齿轮泵的主轴密封。
四、 静密封
用于泵体各固定结合面,防止介质从这些接缝处泄漏。
O形圈(O-Ring): 最常用,安装在泵体、泵盖、端盖的沟槽中。
密封垫片(Gasket): 用于较大平面的密封,如泵体与阀块的连接。
密封胶(Sealant): 用于螺纹孔、工艺孔或平面辅助密封。
五、 特殊与辅助密封
防尘密封: 安装在轴封外侧,防止外部灰尘、水分等污染物进入轴封区域,延长轴封寿命。常为副唇油封或专门的防尘圈。
泄压孔密封(对于某些设计): 用于密封连接内部泄压通道的小型堵头或球阀。
材料选择概要:
端面/径向密封区域: 泵体、齿轮、侧板材料本身(如铸铁、钢、铜合金、铝合金)的耐磨性和间隙控制是关键。
轴封弹性体: 根据介质和温度选择:NBR(通用矿物油)、FKM(高温/合成油/燃料)、EPDM(水乙二醇/刹车液)、FFKM(极端化学介质)。
机械密封摩擦副: 碳化硅、硬质合金、石墨、陶瓷等。
总结: 齿轮泵的密封是一个由非接触式的内部间隙密封和接触式的外部轴封/机械密封协同构成的完整系统。端面浮动侧板保证了高压下的内泄漏最小化,是高效能的灵魂;而轴封(从唇封到机械密封)则守护着介质不向外泄漏,是安全与环保的关键。根据泵的压力等级、介质特性、转速和可靠性要求,合理选择和组合这些密封件,是齿轮泵设计与选型的核心内容之一。
