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不管是鐵氟龍唇式旋轉密封件、還是彈簧密封件，在設計與選用適合的旋轉密封件上，需要多方面特殊的考量。旋轉與往復式應用不同的地方在於應力的集中。在旋轉應用的密封環境裡，能量會集中在接觸的區域，而這個範圍在運轉下產生的熱能、摩擦和磨耗會加速密封件的磨損。
許多因素會影響到密封件的性能，包含溝槽與轉軸的架構、工作環境條件及密封件本體的設計。因此需要先了解影響密封性能的因素，才有助於在設計與選擇密封件上打造出最適合您的解決方案。
以下是會影響密封性能的因素:
- • 壓力 vs. 速度 (壓力速度限制)
- • 洩漏 vs. 扭轉
- • 硬件設計
- • 密封件材料選項
壓力 vs. 速度 (壓力速度限制)
在為您的應用選擇最合適的密封件時，介質壓力和表面速度是決策的關鍵。
PV值代表著密封件承受壓力與速度的組合，當可承受速度上升時候，可耐的壓力就會下降。PV限值(PV limit)代表了在輕至正常的磨耗程度下，可承受最高速度與壓力的組合，當PV超過了極限值，密封件會過度磨損，導致密封性能失效。
隨著不同的密封件設計理念，不同類型的密封件會有相對應的PV值，有些密封件專為低壓高速應用設計，而有些密封件可承受更高壓卻低速的環境。除了壓力與速度之外，實際的PV限值會被其他因素影響，例如，潤滑油、表面粗糙度、溫度…等。
由於鐵氟龍唇式密封件 - HiPerLip®的密封唇較薄，可在中至高的轉速減少摩擦與熱能，堤高密封性能，但是在高壓的環境下容易破損。所以在高壓力的情況之下，彈簧密封件– HiPerSeal® 會更合適。
如果同時有高速與高壓的應用，可與我們聯繫，我們能為您提供專業的諮詢。
洩漏 vs. 扭轉
密封件不應該在轉軸上移動。當密封件在轉軸上移動時會導致扭矩不一致、更高的摩擦和磨損，密封件外徑的就有可能會洩漏。旋轉密封件的設計取決於摩擦(扭矩)和密封效果(洩漏)之間的平衡。扭矩越大，密封性能越好；但它會導致更高的磨損和更短的密封壽命。另一方面，較低的扭矩會減少摩擦並延長密封壽命，但也有較高的洩漏可能性。我們的工程團隊將為您提供最優化的設計建議，盡可能地減少洩漏和扭矩。
硬件設計
轉軸表面的粗糙度和硬度對旋轉密封件的性能有著很大的影響。
光滑的表面會降低密封件的磨損，達成更好的密封性能，最終延長密封壽命。另一方面，表面粗糙度高的轉軸會在轉軸面與密封件之間的空隙造成洩漏，同時迅速磨損密封件並導致密封件失效。以橡膠材料來說，在動態的應用之下，太光滑的轉軸也會降低密封性能。橡膠油封的粘附摩擦力會隨著接觸面積的增加而增長。同時，在有用到潤滑油的情況下，潤滑油膜會無法在表面過於光滑的轉軸上流過密封接觸的區域，使得密封件磨損得更快。然而，HiPerLip®與HiPerFlon®鐵氟龍PTFE材質的作用與傳統橡膠不同，它具有不粘、自潤的特性，所以當表面粗糙度下降時，粘附摩擦力並不會增加，整體的摩擦力反而會更小，油封磨損及摩擦產生的熱能也會隨著減少。因此，在考慮 HiPerLip®與HiPerFlon®的設計時，會鼓勵使用更光滑的硬件。
硬度是由Hardness Rockwell C (HRC)標準測量。密封元件應該要比轉軸更軟，這樣才能防止油封破壞轉軸表面。較硬的轉軸也讓用戶有更多的材料選擇，例如，某些PTFE填料較耐用且強韌，就會不適用於較軟的轉軸。在磨合期的階段，密封件會拋光軸表面，然後隨著時間，表面變得較光滑後，摩擦和磨耗會逐漸減少。但當轉軸硬度超過45 HRC時，拋光會變得比較困難，如果加上粗糙度高的表面，很容易在剛開始拋光的階段磨損密封件。因此，隨著轉軸硬度的增加，表面也要配合得更光滑。
轉軸的粗糙度和硬度與密封件性能息息相關，也需要互相配合。在理想的狀態下，越硬的轉軸與較光滑的表面下可以延長密封件壽命與效果。
密封件材質
在旋轉應用中，密封件材料的選擇對密封性能影響最大。要有效地在高速旋轉下防止轉軸洩漏，就是要選擇一種耐磨，但又夠柔韌的材料。其他影響材料選擇的因素，包括化學相容性、表面硬度、FDA要求、扭矩要求、溫度、摩擦要求和輻射暴露…等。密封材料與添加物也會被硬件的設計受到限制，比如，在中等壓力液壓密封的應用中，要求密封壽命與耐磨特性的條件之下，鐵氟龍密封唇應該要用較硬的材料。10T有出色的耐磨性，但是裡面添加的玻璃纖維可能會磨損較軟的表面，所以這類的材質就只適用於表面硬度HRC 45以上的轉軸。
作為台灣的密封件製造商，培凱在為客戶提供密封解決方案時會考慮上述因素。 當然，我們也會評估其他元素，例如介質、壓力、溫度、速度等。 若有任何疑問，我們的工程團隊將很樂意為您提供協助。若有其他需求，歡迎與我們聯絡。