【正文】 2/2/2 機械密封結(jié)構(gòu)圖 1— 緊定螺釘； 2— 彈簧座； 3— 彈簧；4— 動環(huán)輔助密封圈； 5— 動環(huán)； 6— 靜環(huán)； 7— 靜環(huán)輔助密封圈； 8— 防轉(zhuǎn)銷 化學(xué)工業(yè)出版社 2022/2/2 ? （ 1）動環(huán)在彈簧力和介質(zhì)壓力的作用下，與靜環(huán)的端面緊密貼合，并發(fā)生相對滑動，阻止了介質(zhì)沿端面間的徑向泄漏（ 泄漏點 1） ； ? （ 2）動環(huán)輔助密封圈阻止了介質(zhì)可能沿動環(huán)與軸之間間隙的泄漏（ 泄漏點 2） ； ? （ 3）靜環(huán)輔助密封圈阻止了介質(zhì)可能沿靜環(huán)與端蓋之間間隙的泄漏（ 泄漏點 3）； ? （ 4）用 O形圈或墊片來密封端蓋與密封腔體連接處的泄漏（ 泄漏點4） 。 1919年出現(xiàn)了 單端面 機械密封專利。 ? 1970年 出臺了 “ 泵用機械密封系列 ” 標(biāo)準(zhǔn)。 由于機械密封靠彈簧力和流體壓力使摩擦副貼合，在運轉(zhuǎn)中即使摩擦副磨損后，密封端面也始終自動地保持貼合。 二、機械密封的分類 化學(xué)工業(yè)出版社 2022/2/2 二、機械密封的分類 化學(xué)工業(yè)出版社 2022/2/2 二、機械密封的分類 參數(shù)和軸徑分類 重型機械密封 中型機械密封 輕型機械密封 化學(xué)工業(yè)出版社 2022/2/2 （ 1）重型機械密封 ：通常指滿足下列參數(shù)和軸徑之一的機械密封。 ?由于靜止式機械密封的彈性元件不受離心力影響，常用于高速機械密封。對于機械密封其端面形狀誤差用平面度表示。此時固體與固體的接觸磨損很大，并主要取決于載荷和配合材料。這種潤滑狀態(tài)為流體潤滑，這種狀態(tài)下的摩擦稱為 流體摩擦 ?；旌夏Σ翣顟B(tài)下存在輕微的磨損，摩擦系數(shù)較小，泄漏量不大。產(chǎn)品樣本或選用手冊中所給出的 pv值一般即為最大允許工況 pv值，該值也是密封技術(shù)水平的體現(xiàn)。JB/T — 1999《 機械密封技術(shù)條件 》 規(guī)定：以清水為介質(zhì)進(jìn)行試驗，運轉(zhuǎn) 100h軟質(zhì)材料的密封環(huán)磨損量不大于 。 化學(xué)工業(yè)出版社 2022/2/2 形式（ f）為噴涂結(jié)構(gòu)，是將硬質(zhì)合金粉或陶瓷粉等離子噴涂于環(huán)座上，該結(jié)構(gòu)特點是省料，但由于涂層往往不致密，使用中存在涂層開裂及剝落現(xiàn)象，因此，粉料配方及噴涂工藝還有待改進(jìn)。 圖 318 幾種密封圈斷面形狀 化學(xué)工業(yè)出版社 2022/2/2 氟塑料全包覆橡膠 O形圈 可應(yīng)用在普通橡膠 O形圈無法適應(yīng)的某些化學(xué)介質(zhì)環(huán)境中。轉(zhuǎn)軸通過緊定螺釘、鍵等機構(gòu)將轉(zhuǎn)矩傳遞到傳動座，傳動座通過波紋管即把轉(zhuǎn)矩傳遞到動環(huán)。軸向定位式結(jié)構(gòu)簡單，拆裝方便，傳熱好，但不能吸收腔體軸向振動。 安裝在動環(huán)或靜環(huán)上的橡膠 O形圈的壓縮量要掌握適當(dāng)，過小會使密封性能差，過大會使安裝困難，摩擦阻力加大，且浮動性差。 三、機械密封常用材料及選擇 化學(xué)工業(yè)出版社 2022/2/2 （ 2）化學(xué)性能。 化學(xué)工業(yè)出版社 2022/2/2 一、典型結(jié)構(gòu) （一）泵用機械密封 1. 我國泵用機械密封標(biāo)準(zhǔn)形式簡介 第三節(jié) 機械密封的典型結(jié)構(gòu)與循環(huán)保護(hù)系統(tǒng) 我國泵用機械 密封標(biāo)準(zhǔn)形式 JB/T14721994泵用機械密封 JB/T73711994耐堿泵用機械密封 JB/T73721994耐酸泵用機械密封 JB/T87232022焊接金屬 波紋管機械密封 化學(xué)工業(yè)出版社 2022/2/2 （ 1）泵用機械密封（ JB/T1472— 1994） 泵用機械密封（ JB/T1472— 1994）適用于旋轉(zhuǎn)式的機械密封和其它類似旋轉(zhuǎn)軸的機械密封，分為七種基本形式。 化學(xué)工業(yè)出版社 2022/2/2 與普通的接觸式機械密封相比，上游泵送機械密封具有以下明顯的 技術(shù)優(yōu)勢 ： ①可以實現(xiàn)被密封介質(zhì)的零泄漏或零逸出，消除環(huán)境污染； ②由于密封摩擦副處于非接觸狀態(tài)，端面之間不存在直接的固體摩擦磨損，使用壽命大大延長； ③能耗約降低 5/6，而且，用于降低端面溫升的密封沖洗液量和冷卻水量大大減少，提高了運行效率； ④無需復(fù)雜的封油供給、循環(huán)系統(tǒng)及與之相配的調(diào)控系統(tǒng)，對帶隔離液的零逸出上游泵送機械密封，隔離液的壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于被密封介質(zhì)的壓力，且無須循環(huán)，消耗量也小，因此，相對簡單且對輔助系統(tǒng)可靠性的要求不高； ⑤可以在更高 pv值、高含固體顆粒介質(zhì)等條件下使用。當(dāng)由氣膜壓力形成的開啟力與由彈簧力和介質(zhì)作用力形成的閉合力相等時，氣膜厚度十分穩(wěn)定，該氣膜具有一定的剛度，保證密封的平穩(wěn)可靠。 在雙端 面 機械密封中 ， 需要從外部引入與被密封介質(zhì)相容的密封流體 ， 通常稱做 封液 。為了控制沖洗量，要求密封腔底部有節(jié)流襯套，管路上裝孔板。常用的傳熱介質(zhì)是水、蒸汽和空氣。 化學(xué)工業(yè)出版社 2022/2/2 內(nèi)置泵送機構(gòu)通常為螺旋輪，此外，冷卻器和封液系統(tǒng)構(gòu)成一整體。 ①化學(xué)性質(zhì) ?密封部件材料要能耐介質(zhì)的腐蝕。 ?當(dāng) p?15MPa時，一般單端面平衡式結(jié)構(gòu)很難達(dá)到密封要求，此時可選用串聯(lián)式多端面密封。 ①壓力 ?密封腔的壓力 p決定著選擇單級密封還是多級密封；選擇非平衡式機械密封，還是平衡式機械密封。必須考慮過程裝備的 重要程度、種類、規(guī)格、安裝和運行方式 等。封液系統(tǒng)有以下幾種。冷卻可分為直接冷卻和間接冷卻兩種。具體有正沖洗、反沖洗和全沖洗。 除從機械密封本身結(jié)構(gòu)形式及材料選擇上加以考慮外， 很重要的一條就是要采取沖洗和過濾等措施。 化學(xué)工業(yè)出版社 2022/2/2 動環(huán)的端面加工有深度約為 ?10?m的 螺旋形淺槽 。 化學(xué)工業(yè)出版社 2022/2/2 當(dāng) Qs=Qp時，密封可以實現(xiàn)零泄漏。 3. 密封面硬材料 （ 1）硬質(zhì)合金。摩擦副組對是材料物理力學(xué)性能、化學(xué)性能、摩擦特性的綜合應(yīng)用。當(dāng)動環(huán)和靜環(huán)均為硬材料，則兩者可取相等寬度。但配合部位精度和粗糙度要求高，不能吸收腔體的振動，端面磨損后不易更換。由于撥叉徑向尺寸?。ㄝ^薄）、且沖壓后冷作硬化，易斷裂，常用于中性介質(zhì)。 ? 當(dāng)端面磨損后，在彈性力作用下，密封圈隨補償環(huán)沿軸向作微小的補償移動。 形式（ c）只適合用 O形密封圈，對密封圈尺寸精度要求低，容易密封，但密封圈易變形。 ? 機械密封允許的泄漏率，目前尚無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，實際使用主要取決于密封介質(zhì)的特性以及密封運行的環(huán)境。 pv值常被用作選擇、使用和設(shè)計機械密封的重要參數(shù)。摩擦性能主要取決于邊界膜的潤滑性能和摩擦副的材料。密封端面間的各微觀空隙彼此之間很少連通，當(dāng)兩個環(huán)中之一旋轉(zhuǎn)時，可以像人通過旋轉(zhuǎn)門或物體經(jīng)由計量機器那樣，液體從一個空隙轉(zhuǎn)移到另一個空隙中去，一直到液體質(zhì)點達(dá)到縫隙的終端，從而導(dǎo)致泄漏 。機械密封可能處于流體摩擦、混合摩擦、邊界摩擦或干摩擦狀態(tài)下工作。 ?橡膠波紋管型機械密封結(jié)構(gòu)簡單緊湊，安裝方便且價格便宜，適用于工作壓力不大于 、溫度不大于 100℃ 的低參數(shù)條件。 ?多彈簧式機械密封的彈簧壓力分布則相對較均勻，受離心力影響較小，彈簧力可通過改變彈簧個數(shù)來調(diào)節(jié)，不同軸徑可用數(shù)量不同的小彈簧，使彈簧規(guī)格減少，軸向尺寸小，徑向尺寸大，安裝繁瑣，適用于大軸徑高速密封。 （ 8）結(jié)構(gòu)復(fù)雜、拆裝不便。 （ 2）使用壽命長。 ? 20世紀(jì) 80年代 隨著人們環(huán)境保護(hù)意識的提高，出現(xiàn)了新結(jié)構(gòu)、新概念、新技術(shù)、新工藝和新材料的新型機械密封。美國、西歐、日本、前蘇聯(lián)等國家都開始系列化生產(chǎn)機械密封。 對動環(huán)和靜環(huán)的接觸端面要求很高，我國機械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T — 1999《 機械密封技術(shù)條件 》 中規(guī)定：密封端面平面度不大于 mm；金屬材料密封端面粗糙度 Ra值應(yīng)不大于 ?m，非金屬材料密封端面粗糙度 Ra值不大于 ?m。 當(dāng)合理選擇摩擦副材料及結(jié)構(gòu)，加之設(shè)置適當(dāng)?shù)臎_洗、冷卻等輔助系統(tǒng)的情況下，機械密封可廣泛適用于各種工況，尤其在高溫、低溫、強腐蝕、高速等惡劣工況下，更顯示出其優(yōu)越性。但是，由于外裝（或外置）式結(jié)構(gòu)的密封流體作用力與彈性元件的彈力方向相反，當(dāng)流體壓力有波動，而彈簧補償量又不大時，會導(dǎo)致密封環(huán)不穩(wěn)定甚至嚴(yán)重泄漏。 ?追隨性 是指當(dāng)機械密封存在跳動、振動和轉(zhuǎn)軸的竄動時，補償環(huán)對于非補償環(huán)保持貼合的性能。 化學(xué)工業(yè)出版社 2022/2/2 ? 邊界摩擦狀態(tài)時摩擦力主要由固體摩擦力和邊界膜摩擦力兩部分組成； ? 混合摩擦狀態(tài)時摩擦力由固體摩擦力、邊界膜摩擦力和流體內(nèi)摩擦力三部分組成； ? 流體摩擦狀態(tài)時摩擦力主要是流體內(nèi)摩擦力。液膜介質(zhì)的黏度對摩擦性質(zhì)沒有多大影響，摩擦性能主要取決于膜的潤滑性和摩擦副材料。但流體液膜越厚，泄漏量越大，因此減少摩擦和磨損必須付出泄漏量增大的代價。 波紋管的有效直徑 de與波紋管的工作狀態(tài)、波形、波數(shù)及材料等到有關(guān)，可近似按下列公式計算： 矩形波 （如車制的聚四氟乙烯波紋管）為 鋸齒形波 （如焊接金屬波紋管）為 U形波 （如擠壓成型的金屬波紋管）為 ? ?2o2ie 21 ddd ??? ?2o2i2o2ie 31 ddddd ???? ?2o2i2o2ie 23381 ddddd ???化學(xué)工業(yè)出版社 2022/2/2 四、機械密封的主要性能參數(shù) （二）端面摩擦熱及功率消耗 機械密封的功率消耗包括密封端面的摩擦功率 Nf和旋轉(zhuǎn)組件對流體的攪拌功率 Ns。 ? 為了保證密封具有足夠壽命，密封面應(yīng)處于良好的潤滑狀態(tài)。 化學(xué)工業(yè)出版社 2022/2/2 一、主要零件的結(jié)構(gòu)形式 （一）密封環(huán) 密封環(huán)包括動環(huán)和靜環(huán)，它們是機械密封中最主要的零件，其性能好壞直接關(guān)系到密封效果和壽命。輔助密封元件有兩類：徑向接觸式輔助密封與波紋管輔助密封。傳動套傳動包括帶凹槽（亦稱耳環(huán)）的套結(jié)構(gòu)和帶柱銷的套結(jié)構(gòu)，后者的傳動套厚度比前者要厚一些，以便過盈鑲配柱銷。結(jié)構(gòu)簡單，傳熱好，但不能吸收腔體振動。 窄系列 一般用于摩擦副材料摩擦性能較差的情況，如硬質(zhì)合金 /硬質(zhì)合金、青銅 /硬質(zhì)合金，以及飽和蒸氣壓高，易于揮發(fā)的密封介質(zhì)，顆粒介質(zhì)。正確合理地選擇各種材料，特別是端面摩擦副材料，對保證機械密封工作的穩(wěn)定性，延長其使用壽命、降低成本等有著重要意義。 （ 1）石墨。 化學(xué)工業(yè)出版社 2022/2/2 化學(xué)工業(yè)出版社 2022/2/2 API 682密封標(biāo)準(zhǔn) （ 1） A型推環(huán)式機械密封 （ 2） B型金屬波紋管式機械密封 （ 3） C型金屬波紋管式機械密封 化學(xué)工業(yè)出版社 2022/2/2 3. 特殊工況的泵用機械密封 （ 1）高溫油泵用機械密封 圖 326 減壓塔底熱油泵用靜止式焊接金屬波紋管機械密封 化學(xué)工業(yè)出版社 2022/2/2 3. 特殊工況的泵用機械密封 （ 2）高黏度液體用機械密封 圖 327 刃邊機械密封 1— 刃邊動環(huán)； 2— 平面靜環(huán)； 3— 波紋管； 4— 彈簧； 5— 折流套 化學(xué)工業(yè)出版社 2022/2/2 3. 特殊工況的泵用機械密封 （ 3）易揮發(fā)液體機械密封 圖 328 液化石油氣用機械密封 圖 329 輕烴泵用熱流體動壓型機械密封 化學(xué)工業(yè)出版社 2022/2/2 3. 特殊工況的泵用機械密封 （ 4）含固體顆粒介質(zhì)機械密封 圖 330 含固體顆粒介質(zhì)機械密封 化學(xué)工業(yè)出版社 2022/2/2 3. 特殊工況的泵用機械密封 （ 5）上游泵送機械密封 上游泵送液膜潤滑非接觸式機械密封（簡稱上游泵送機械密封）是基于現(xiàn)代流體動壓潤滑理論的新型非接觸式機械密封，國外已在各種轉(zhuǎn)子泵上推廣應(yīng)用。 圖 332 立式雙端面小彈簧平衡式釜用機械密封 化學(xué)工業(yè)出版社 2022/2/2 （三）壓縮機用機械密封 1. 石油氣機械密封 圖 333 催化裂化氣壓縮機用面對面靜止式雙端面機械密封 化學(xué)工業(yè)出版社 2022/2/2 2 .干氣密封 ? 干氣密封一般指依靠幾微米的氣體薄膜潤滑的機械密封，也稱為氣膜密封或氣體密封。當(dāng)雜質(zhì)進(jìn)入機械密封端面時 ， 會使密封環(huán)端面產(chǎn)生劇烈磨損。 沖洗液應(yīng)是與被密封介質(zhì)相容的潔凈液體，沖洗液的壓力應(yīng)比密封腔內(nèi)壓力高 ?。常規(guī)機械密封裝置的沖洗液量可按密封件軸徑規(guī)格確定，見表 310。 化學(xué)工業(yè)出版社 2022/2/2 圖 341為典型機械密封系統(tǒng)配管接口，其中包含急冷（阻封）接口及密封急冷液的輔助密封。在旋渦產(chǎn)生的離心力的作用下，密度比流體大的微小顆粒被拋向錐形壁面，然后逐漸沉積到位于錐頂?shù)某隹谔?，成泥漿狀排除。 ?對介質(zhì)的危險性必須進(jìn)行充分評估，根據(jù)對潛在危險的評估情況，提出密封的選型要求，并對過程裝備及現(xiàn)場公用工程進(jìn)行改造。另外，許多密封面材料的抗拉強度低，在高速情況下必須考慮對密封環(huán)的有效支撐，不能在無支撐的條件下使用。 化學(xué)工業(yè)出版社