3.3.2.1 O 型圈密封件和凹槽

当真空技术部件可拆卸地进行连接时，必须使用密封件防止 外界空气流入真空。为防止这种情况，应根据不同的应用范 围和压力范围选用不同类型的密封件。

O 型圈是所有密封件中最频繁使用的。它们具有不同的材 料，弹性体的肖氏硬度范围通常在 65 至 80 Shore A。单位 Shore A 作为可塑性量度标准用于软弹性体。在同样的作用 力下， 数字越高，变形率越低。作为良好的真空密封件，O 型圈的适用性源自其适应于啮合表面细微凹凸的能力。O 型 圈表面必须不泄漏油脂或滑石粉、光滑、无裂缝、无刮痕。 该圈应该无缝冲压，冲压工具的分界点应该在圈直径的水平 面上， 并可通过研磨去除。

O 型圈可涂上一层低蒸气压油脂薄膜（硅润滑脂、矿物油基 或全氟聚醚基润滑脂），具体取决于所讨论的应用。真空润 滑脂抚平密封面和 O 型圈表面上小的不平整，从而提高密封 效果，特别是在变形率低的情况下。此时，应该注意润滑脂 的蒸气压随温度大幅上升，而且蒸气压应保持在所需工作压 力之下。此外，必须检查润滑脂的成分或少量的烃类是否与 应用兼容。在干式安装的情况下，必须特别注意表面质量、 啮合表面的清洁度以及密封材料。另外，变形率不应太小， 以确保 O 型圈与密封面之间的良好接触。

O 型圈的线径通常为 2 至 12 mm。在英制区域，很多连接 的直径为 5 mm 和 5.33 mm。一般而言，O 型圈用作静态密 封。如果涉及到动态应力，应该使用专为此目的而制造的精 密 O 型圈或备选的机械密封件或径向轴密封圈。

除了与定心环或密封垫圈结合使用外，O 型圈也可用作轴向 或径向槽。在大多数情况下，通常通过使用一个扁平法兰和 一个凹槽法兰结合的方式将 O 型圈置于凹槽和冲压法兰之 间。必须仔细标注凹槽的尺寸。这没有普遍接受的尺寸。O 型圈供应商的尺寸表中所列尺寸只是用于定向的参考值。用 户必须根据每个具体应用和适用性（例如，通过测试）对其 进行检查。由于外部影响，如温度、压力或与所用流体的反 应，弹性体会发生膨胀、收缩、硬化，甚至可以产生裂缝。 在选择弹性体和凹槽时，必须考虑这一情况。此外，在每个 操作条件下，密封效果必须足够好，以确保 O 型圈不会过度 压缩。如果由于 O 型圈体积增大，凹槽过满，会损坏 O 型 圈，或者甚至扭曲法兰。

对于静态密封，5 mm 线径的最大压缩比应为 25% 左右。直 径越小，压缩比越大，直径越大，压缩比越小。实际上，小 于15% 的压缩，特别是干式安装，可导致密封效果不足。变 形力主要是由线径和弹性体硬度决定的。要将直径为 5.33 mm 的 O 型圈压缩 20 %，对于硬度为 70 Shore A 的，每毫 米密封长度需要 5 N 的力，对于硬度为 80 Shore A 的，每 毫米需要 7 N 的力。

为了便于装配，选择的 O 型圈凹槽直径通常稍大于 O 型圈的 直径。这可以使 O 型圈在装配过程保持在凹槽内。橡胶圈的 长度可安全地拉伸 5%。最大伸展量取决于材料和操作条件。

可使用具有梯形或类似横截面的弹性体密封件，例如，用于 阀座、盖和真空室的门。应该标注梯形开口的尺寸，以使 O 型圈在插入时不被损坏，另一方面，在阀板被抬起或当打开 腔门时，O 型圈不会被拉出。此外，当出现巨大的接触力， 例如，对于大型腔门，梯形凹槽必须允许足够的空间用于变 形的 O 型圈，以使变形保持在限制内。

对于密封螺丝钉来说，例如加注油螺塞或放油塞，必须在角 位置安装 O 型圈。螺纹在其上端具有 45 ° 的凹槽，O 型圈 安装在该凹槽中，然后通过螺丝钉表面进行压缩。密封件应 进行润滑，所以在紧固时不会受到损坏。而且，安装空间必 须大于O 型圈的体积。

在真空技术中，尽可能避免扁平垫片与平面密封相结合。因 为这样需要一个很强的接触力，以便密封材料能够对所有不 平整的表面进行填充。如果使用扁平垫片，往往会发生局部 密封面循环凸起的，例如，CF 法兰与 FKM 扁平垫片组合。

图 3.6: 矩形槽、梯形槽和角位置上的 O 型圈密封件