德龙资讯

DL news

斯特封(Step Seal)详解:结构、材料与应用

广东德龙密封科技有限公司 2025-09-04

斯特封

斯特封(Step Seal),是一种广泛应用于液压缸活塞杆密封的单向作用、高性能密封件。它因其独特的阶梯形(Step-shaped)结构设计而得名,以其极低的摩擦力和出色的密封性能而著称。


一、 斯特封的结构

斯特封是一个由两部分组成的组合密封件:

  1. 主密封环(Sealing Ring):​​ 通常由填充聚四氟乙烯(PTFE)或其改良材料(如Turcon®等)制成。这是密封的核心部件,其横截面呈独特的“阶梯形”。这个阶梯结构形成了一个低压区域​ 和一个高压区域

    • 低压侧(大气侧):​​ 通常设计有一个浅的凹槽。

    • 高压侧(油缸侧):​​ 设计得更加坚固,以承受系统压力。

  2. 弹性加载环(O-Ring):​​ 通常由 Nitrile(NBR)或氟橡胶(FKM)等弹性材料制成的O形圈。它被安装在主密封环的凹槽内,位于低压侧。

工作原理:​

系统无压力时,弹性O形圈向主密封环提供初始预紧力,实现低压密封。当系统压力升高时,压力介质会进入阶梯形的凹槽,作用在主密封环的背面,将其进一步推向活塞杆表面,形成自增强的密封效果。压力越高,密封力越大。

二、 斯特封与格莱圈(Glyd Ring)结构的区别

格莱圈(Glyd Ring)也是一种常见的活塞杆密封,由PTFE格莱环和O形圈组成。虽然两者都是组合密封且使用材料相似,但它们在结构和性能上有关键区别:

特性

斯特封 (Step Seal)​

格莱圈 (Glyd Ring / Glyd Ring)​

结构形状

阶梯形,截面不对称,有高低压侧之分

矩形​ 或类似矩形的跑道形,截面基本对称

密封唇口

具有一个非常低矮、平滑的密封唇口

密封唇口相对更明显

摩擦特性

极低的启动和运行摩擦,几乎无“粘滑”现象

摩擦系数较低,但通常略高于斯特封

适用方向

严格单向密封,安装时必须正确区分高压侧和低压侧

单向密封,但结构对称性稍高,区分不如斯特封严格

动态响应

对压力变化的响应非常迅速,密封效果随压力增强

响应良好,但自增强效果和动态特性略逊于斯特封

核心区别总结:​

斯特封凭借其独特的阶梯形设计,实现了比格莱圈更低的摩擦和更优的动态响应特性,特别是在低速、低压工况下能有效避免“爬行”现象,性能更为卓越。格莱圈则是一种更经济、应用也非常广泛的成熟解决方案。

三、 斯特封的结构优势

  1. 极低的摩擦系数:​​ PTFE材料本身摩擦系数极低,加上优化的唇口设计,显著降低了启动和运行阻力,提高了系统效率并减少了能耗和磨损。

  2. 零泄漏密封:​​ 出色的静态和动态密封能力,能够实现无泄漏密封,满足高标准环保和设备要求。

  3. 无粘滑现象:​​ 特别适用于低速轻载的工况,能够完全消除活塞杆运动时的“爬行”或“抖动”(Stick-Slip),保证运动平稳性。

  4. 高耐压性:​​ 阶梯式结构带来的自增强效应,使其能够承受高达 ​60 MPa​ 甚至更高的系统压力。

  5. 宽温范围:​​ 根据所选材料组合(如PTFE配FKM O形圈),可适用于 ​​-50°C 至 +200°C​ 的宽温环境。

  6. 长寿命与高耐磨:​​ PTFE材料耐磨性极佳,在有污染物的情况下也能表现出色,使用寿命长。

四、 材料及其所需特性

  • 主密封环材料:​

    • 常见材料:​​ 填充聚四氟乙烯(Filled PTFE)。纯PTFE耐磨性差、易蠕变,因此需要添加填充物来增强其性能。

    • 常用填充物:​

      • 玻璃纤维:​​ 提高耐磨性和硬度。

      • 石墨:​​ 提高自润滑性和耐温性。

      • 二硫化钼(MoS₂):​​ 提高自润滑性,降低摩擦。

      • 青铜:​​ 提高导热性和耐磨性。

    • 材料需具备特性:​

      • 低摩擦系数

      • 高耐磨性

      • 良好的热传导性​(以散逸摩擦热)

      • 耐化学介质和液压油

      • 高机械强度​(抗压、抗蠕变)

  • 弹性加载环(O形圈)材料:​

    • 常见材料:​​ ​丁腈橡胶(NBR)​​(适用于大多数矿物基液压油和一般工况),​氟橡胶(FKM)​​(适用于高温、苛刻的化学环境和合成液压油)。

    • 材料需具备特性:​

      • 良好的弹性​(提供持续预紧力)

      • 与主密封环和沟槽的兼容性

      • 耐油、耐温

      • 压缩永久变形小

五、 常见作用场景

斯特封因其高性能,常用于要求苛刻的工程机械、工业设备和液压系统中:

  1. 工程机械:​​ 挖掘机、装载机、起重机、推土机等的液压油缸活塞杆密封。这是其最主流的应用领域。

  2. 注塑机:​​ 要求动作平稳、精确的合模和注射油缸。

  3. 机床与压力机:​​ 主缸和辅助油缸,特别是需要低速平稳运行的场合。

  4. 航空航天:​​ 起落架、舵机等作动筒的密封,要求高可靠性和宽温性能。

  5. 伺服液压缸:​​ 需要极高控制精度和动态响应、极低摩擦的场合。

  6. 恶劣工况:​​ 适用于存在一定污染、温差变化大或要求长寿命免维护的工况。

总结而言,斯特封是一种通过精巧的阶梯形结构设计,将PTFE的低摩擦特性和弹性体的预紧力完美结合的高端密封件。它在需要低摩擦、无泄漏、无爬行和高耐压的单向活塞杆密封场合中,是经过实践验证的优选解决方案。​

【德龙密封温馨提示】密封问题找德龙!密封件厂家,接受定制密封件,从设计到研发,从生产到测试,全系列服务。有更多想了解的信息可以直接联系德龙密封,德龙产品专家竭诚为您服务!
电话/微信:13381546720

广东德龙密封科技有限公司 版权所有

sitemap

粤ICP备2021164936号
咨询热线
  • 何女士13381546720
  • 13381546720
  • 广东省东莞市东城区柏洲边牛角坑路2号