
泛塞封(Spring-Energized Seal)和格莱圈(Glyd Ring)都属于高性能的往复运动密封件,广泛应用于液压与气动缸。尽管它们的目标都是实现低压至高压下的可靠密封,但其设计理念、结构和性能特点存在显著差异。
1. 设计理念与核心结构:
泛塞封: 如前所述,其核心理念是 “弹簧蓄能” 。由金属弹簧提供恒定、持久的径向力,PTFE类密封壳实现低摩擦密封。它是一个单一组件,弹簧内置。
格莱圈: 其核心理念是 “组合式阶梯密封” 。它由两个独立部件组成:一个耐磨的、带有阶梯凹槽的PTFE(或聚氨酯)矩形滑环和一个提供弹力的弹性体O形圈。O形圈安装在滑环的凹槽内,从背部将滑环的密封唇口推向配合面。
2. 密封机理对比:
泛塞封: 密封力直接来自于金属弹簧对密封壳唇口的持续作用。该力基本恒定,不依赖于系统压力,且能自动补偿磨损。密封壳的U形或C形截面可形成主副唇口,分别密封两个方向。
格莱圈: 密封力分两步产生:系统压力作用在O形圈上 -> O形圈发生变形,将压力传递给PTFE滑环 -> PTFE滑环的密封唇口被径向撑开,贴紧缸壁。其密封力与系统压力成正比,压力自适应性强。
3. 性能特点差异:
摩擦特性:
泛塞封: PTFE密封壳摩擦系数极低,且弹簧力可精确控制为最小值,因此启动和运行摩擦力非常小且稳定,几乎无爬行现象。
格莱圈: PTFE滑环摩擦也较低,但O形圈与滑环凹槽之间存在摩擦,且初始密封需要克服O形圈的变形力,因此启动摩擦力通常高于泛塞封,但运行后表现良好。
压力适应性与零压密封:
泛塞封: 由于有弹簧,在零压或真空下也能提供优秀的初始密封。同时,弹簧结构能有效防止PTFE壳在高压下挤出。
格莱圈: 在极低或零压下,密封效果依赖于O形圈的初始预压缩,效果尚可但可能不如弹簧蓄能式直接。在中高压下,其压力自适应性极佳,密封效果随着压力升高而增强。
抗挤出与间隙:
两者都适用于大间隙工况,但原理不同。泛塞封依靠弹簧支撑密封壳;格莱圈则依靠PTFE滑环本身较厚的截面和O形圈的支持来抵抗挤出。
温度与介质:
泛塞封: 可选用不同材料的弹簧和密封壳,适应从深冷到超高温的极宽范围,且耐化学性取决于PTFE壳,近乎完美。
格莱圈: 温度范围受限于O形圈材料(常用NBR、FKM,约-30℃至+200℃)和PTFE滑环(约-200℃至+260℃)。耐化学性取决于O形圈和介质对PTFE的兼容性。
安装与成本:
泛塞封: 为单件,安装相对简单,但对沟槽尺寸和表面光洁度要求极为严格。成本非常高。
格莱圈: 为两件套,安装需分别放入O形圈和滑环,需注意方向。对沟槽要求高,但略低于泛塞封。成本显著低于泛塞封,是高性能液压缸的主流选择。
总结与选型:
格莱圈是高性能液压/气动系统中最经典、最经济高效的选择,适用于从低压到超高压(>40MPa)的广泛范围,具有良好的综合性能。
泛塞封则用于超越格莱圈能力边界的工况:当需要极低且稳定的摩擦力(如精密伺服缸)、在宽温域(尤其是超高温或深冷) 工作、处理强腐蚀性介质(O形圈材料无法胜任)、或要求超长免维护寿命时,尽管成本高昂,泛塞封是更优或唯一的选择。简言之,格莱圈是解决“高性能”问题,而泛塞封是解决“极端性能”问题
