1、 機(jī)械密封知識機(jī)械密封知識 何何 兵兵 2014年年3月月26日日12一、密封原理和特點(diǎn)1.結(jié)構(gòu)1234567891-靜環(huán)座 2-動環(huán)輔助密封圈 3-靜環(huán)輔助密封圈4-防轉(zhuǎn)銷 5-靜環(huán) 6-動環(huán) 7-彈簧 8-彈簧座9-緊定螺釘31234567891-靜環(huán)座 2-動環(huán)輔助密封圈 3-靜環(huán)輔助密封圈4-防轉(zhuǎn)銷 5-靜環(huán) 6-動環(huán) 7-彈簧 8-彈簧座9-緊定螺釘42.密封原理1234567891-靜環(huán)座 2-動環(huán)輔助密封圈 3-靜環(huán)輔助密封圈4-防轉(zhuǎn)銷 5-靜環(huán) 6-動環(huán) 7-彈簧 8-彈簧座9-緊定螺釘51234567891-靜環(huán)座 2-動環(huán)輔助密封圈 3-靜環(huán)輔助密封圈4-防轉(zhuǎn)銷 5-靜環(huán)

2、6-動環(huán) 7-彈簧 8-彈簧座9-緊定螺釘63.基本構(gòu)件7894.10比較比較軟填料密封軟填料密封機(jī)械密封機(jī)械密封泄漏量泄漏量180450ml/h一般為軟填料密封的一般為軟填料密封的摩擦功率損失摩擦功率損失機(jī)械密封為軟填料密封的機(jī)械密封為軟填料密封的1050軸磨損軸磨損有磨損，用久后要更換有磨損，用久后要更換幾乎無磨損幾乎無磨損維護(hù)及壽命維護(hù)及壽命要經(jīng)常維護(hù)，更換填料，個別情況要經(jīng)常維護(hù)，更換填料，個別情況每班換一次每班換一次壽命很長，很少需要維修壽命很長，很少需要維修高參數(shù)高參數(shù)高壓、高溫、高真空、高轉(zhuǎn)速、大高壓、高溫、高真空、高轉(zhuǎn)速、大直徑密封不能解決直徑密封不能解決可以可以加工及安裝加工

3、及安裝加工苛求一般，填料更換方便加工苛求一般，填料更換方便動、靜環(huán)表面粗糙度及平直度動、靜環(huán)表面粗糙度及平直度要求高，不易加工，成本高，要求高，不易加工，成本高，裝拆不便裝拆不便對材料要求對材料要求一般一般動、靜環(huán)要求較高動、靜環(huán)要求較高11二、結(jié)構(gòu)類型1、內(nèi)流式和外流式2、內(nèi)裝式和外裝式3、5、6、4、平衡型和非平衡型12按介質(zhì)泄漏方向分為內(nèi)流式和外流式。內(nèi)流式：介質(zhì)沿半徑方向從端面外周向內(nèi)泄稱為內(nèi)流式。外流式：介質(zhì)沿半徑方向從端面內(nèi)周向外泄稱為外流式。內(nèi)流式的泄漏方向與離心力方向相反，離心力阻礙著流體的泄漏，因而內(nèi)流式泄漏比外流式泄漏量小。于是，有固體顆粒的情況尤其應(yīng)該采用內(nèi)流式。這樣可防

4、止固體顆粒進(jìn)入摩擦面。1、內(nèi)流式和外流式（圖3-2）13按彈簧是否與介質(zhì)接觸分為內(nèi)裝式和外裝式。內(nèi)裝式是彈簧置于工作介質(zhì)之內(nèi)，外裝式是彈簧置于工作介質(zhì)之外。2、內(nèi)裝式和外裝式（如圖3-3）14外裝式特點(diǎn)：外裝式機(jī)械密封彈簧不與介質(zhì)接觸 ,可以用于強(qiáng)腐蝕、高粘度、易結(jié)晶以及含有固體顆粒的介質(zhì)等工況條件。但其動環(huán)端面在介質(zhì)壓力的作用下存被打開的趨勢,因此使用壓力比較低,一般應(yīng)不大于1Mpa。內(nèi)裝式機(jī)械密封則可以滿足較高壓力的工況要求。內(nèi)裝式受力情況比較好，剛開車時介質(zhì)壓力較低，由不太大的彈簧力即可對摩擦面構(gòu)成初始的密封，此時因端面比壓較小，容易形成液膜。內(nèi)裝式端面比壓隨介質(zhì)壓力增在而增大，因而增加

5、了密封的可靠性。一般情況下內(nèi)裝式（內(nèi)流式）的介質(zhì)泄漏方向與離心力方向相反，泄漏情況較外裝式好。所以在介質(zhì)無腐蝕以及不影響彈簧機(jī)能時，應(yīng)盡可能采用內(nèi)裝式（內(nèi)流式）結(jié)構(gòu)。15按彈簧的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)分為旋轉(zhuǎn)式與靜止式。旋轉(zhuǎn)式：即是彈簧裝置及軸的結(jié)構(gòu)簡單，徑向尺寸較小。 高轉(zhuǎn)速情況下，彈簧及其它轉(zhuǎn)動零件產(chǎn)生的離心力很大，動平衡要求高，有的介質(zhì)經(jīng)強(qiáng)烈攪拌后易結(jié)晶，對于這種情況宜采用靜止式較適宜。3、16主要按介質(zhì)作用在端面的載荷程度分。4、平衡型和非平衡型當(dāng)不計摩擦副間反壓力及密封圈摩擦力時，作用在端面上的比壓為：KPPPddddPPsbsc)()(212222217AAKddddeb2122222AAAPA

6、PAAAPK=0K 1K 00 K 1圖3-418AAAPAPAAAPK=0K 1K 00 K 1圖3-41920單彈簧又稱大彈簧，即是在密封裝置中僅有一個彈簧與軸同中心安裝。多彈簧又稱小彈簧，即是在密封裝置中有數(shù)個彈簧沿圓周均勻分布。一般說負(fù)荷較輕而且大量生產(chǎn)的密封采用單彈簧為佳，小量生產(chǎn)且在嚴(yán)格的條件下使用時，則都采用多彈簧。5、21按摩擦面對數(shù)分為單端面、雙端面和多端面。單端面：指在密封機(jī)構(gòu)中僅有一對摩擦副。雙端面：指在密封機(jī)構(gòu)中有兩對摩擦副，且兩對摩擦副處于相同密封液壓力下（圖3-5）。密封機(jī)構(gòu)中有兩對以上的摩擦副且密封腔的壓力逐漸降低，根據(jù)摩擦副的對數(shù)分別稱為雙端面、三端面和多端面。

7、6、22從結(jié)構(gòu)比較來看，單端面比雙端面簡單，在制造和裝拆上較容易，因而使用很普遍。雙端面因要通入帶液體（封液）至密封腔內(nèi)起“封堵”和潤滑作用，就需另設(shè)一套裝置。單端面只適用于一般場合。雙端面適用于強(qiáng)腐蝕、主溫、帶懸浮顆粒及纖維的介質(zhì)、氣體介質(zhì)、易燃易爆介質(zhì)、易揮發(fā)粘度低的介質(zhì)、高真空、貴重物料及要求介質(zhì)與空氣隔絕且允許內(nèi)漏的情況。231、分析密封使用條件壓力、溫度、轉(zhuǎn)速、軸徑濃度、粘度、腐蝕性、有無固體顆粒及纖維雜質(zhì)、是否汽化或結(jié)晶（3）主機(jī)工作性質(zhì)與環(huán)境條件連續(xù)或間隙操作242、主機(jī)對密封的要求3、密封類型與材料的選擇4、密封系統(tǒng)的綜合措施及加工、安裝、維修、經(jīng)濟(jì)效益等考慮5、結(jié)構(gòu)形式的選擇

8、252627一、密封環(huán)端面發(fā)熱機(jī)械密封的摩擦副就是動環(huán)和靜環(huán)，其端面貼緊且一個靜止，一個旋轉(zhuǎn)，它們之間存在相對運(yùn)動，所以會產(chǎn)生摩擦和磨損，同時會伴有熱量的產(chǎn)生。如果摩擦產(chǎn)生的熱量越多，密封的工作PV值就越大。當(dāng)然摩擦熱除與PV值有關(guān)外，還與摩擦系數(shù)及端面面積有關(guān)。假設(shè)端面比壓是均布的，則摩擦熱第三節(jié) 冷卻、沖洗與安裝、使用VAfPQc 28熱量的傳遞有三種方式：對流、間壁導(dǎo)熱、輻射。顯然機(jī)械密封端面的摩擦熱就是以這三種方式傳遞出去的。如果密封環(huán)向周圍散失的熱量與產(chǎn)生的摩擦熱相平衡，則可得到一個穩(wěn)定的溫度值。對于普通機(jī)械密封，泄漏量較小，它帶走的熱量可以忽略，那么摩擦熱主要是由軸導(dǎo)入動靜環(huán)，再由

9、動靜環(huán)傳給周圍介質(zhì)，即：lTAQlT-環(huán)端面溫度與周圍介質(zhì)溫度差l-溫度降方向的壁厚，軸向?yàn)榄h(huán)厚h，徑向?yàn)槎嗣鎸挾萣。顯然，越小，傳出的熱量就少，溫升越高，PV值就越大；反之，越大，傳出的熱量就多，溫升越低，PV值就越小。因此要選擇導(dǎo)熱系數(shù)大的材料。29二、冷卻、沖洗方法及系統(tǒng)設(shè)計如果密封環(huán)材料的導(dǎo)熱性差，介質(zhì)溫度又高，或PV值比較高的情況下，端面間的大量熱量不能及時導(dǎo)出，必然引起端面溫度急劇上升。其結(jié)果可能造成端面間液膜汽化，惡化潤滑條件，甚至完全處于干摩擦狀態(tài)，這不僅使磨損加劇，還會導(dǎo)致密封環(huán)的熱裂、變形等等。因此只是依靠選擇耐高溫、導(dǎo)熱性好的密封環(huán)材料或僅從結(jié)構(gòu)上考慮，都很難達(dá)到預(yù)期的效

10、果。合理的方法就是強(qiáng)化冷卻，使端面摩擦熱及時導(dǎo)出。使端面冷卻的方式主要有三種：301、端面直接冷卻(1)閉路自沖洗（圖3-24，a）311、端面直接冷卻(2)反向自沖洗321、端面直接冷卻(3)貫通自沖洗331、端面直接冷卻(4)內(nèi)沖洗 341、端面直接冷卻(5)局部循環(huán)沖洗352、靜環(huán)背部冷卻363、間接冷卻靜環(huán)外周冷卻（圖3-27，b）夾套冷卻（圖3-27，a）軸套冷卻（圖3-27，c）蛇管冷卻（圖3-28）37三、機(jī)械密封的安裝1、安裝前的準(zhǔn)備及注意事項(xiàng)38三、機(jī)械密封的安裝1、安裝前的準(zhǔn)備及注意事項(xiàng)39三、機(jī)械密封的安裝2、安裝順序40第四節(jié) 特殊工況下機(jī)械密封選用要點(diǎn)41一、高溫條件當(dāng)溫度大于120時，即認(rèn)為是高溫。 4243二、低溫條