【正文】 數(shù) K＜ （ 用于高壓場合 ） （ 2）非平衡型：載荷系數(shù) K≥ （ 用于普通壓力場合） （十）平衡型和非平衡型機械密封 2022/5/25 34 （ 1） 磁力：系統(tǒng)壓力較低時用 （ 2） 波片彈簧 、 錐形彈簧 、 螺旋圓柱大彈簧 、 小彈簧 （ 3）橡膠波紋管、聚四氟乙烯波紋管、金屬波紋管 （十一）補償機構(gòu)形式 2022/5/25 35 兩套密封面對面或背對背安裝在一起 。（泄漏量大， 只有在壓力、溫度都不高的腐蝕性介質(zhì)中用） （八）內(nèi)流式和外流式機械密封 2022/5/25 32 （ 1） 多彈簧： （ 又叫小彈簧 ， 軸向尺寸小 ， 軸向彈力均 勻 ） 宜用于高速 ， 不宜用于腐蝕性介質(zhì) 。 （用于低壓、腐蝕性強的場合） 2022/5/25 31 （一般和內(nèi)裝式、外裝式一致） （ 1） 內(nèi)流式：泄漏方向朝向軸心 。 （用于高速） （六）旋轉(zhuǎn)式和靜止式機械密封 （ 圖 12） 2022/5/25 28 2022/5/25 29 （七）內(nèi)裝式和外裝式機械密封（圖 13） 2022/5/25 30 （ 1） 內(nèi)裝式：靜環(huán)裝在壓蓋內(nèi)側(cè) ， 靜環(huán)端面面向工作腔 。 （四）輔助設(shè)施 2022/5/25 26 按使用條件分類 （ 1） 高速密封 （ ZBJ2200188： 線速度 25～ 100m/s） 和普通密封 （ 2） 高壓和低壓密封 （ 3） 高溫 、 常溫和低溫密封 （ 4） 泵用 、 釜用和壓縮機用密封 （ 5） 耐腐蝕 、 抗顆粒機械密封 通常按結(jié)構(gòu)分類 多彈簧 、 單彈簧密封 旋轉(zhuǎn)式 、 靜止式密封 外裝式 、 內(nèi)裝式密封 外流式 、 內(nèi)流式密封 （五）機械密封的種類 2022/5/25 27 （ 1） 旋轉(zhuǎn)式：補償機構(gòu) （ 彈性元件 ） 隨軸旋轉(zhuǎn) 。 傳動關(guān)系 軸或軸套 ───緊固螺釘 5──彈簧座 4──彈簧 3─補償環(huán) 1 壓蓋 ──防轉(zhuǎn)銷 8─非補償環(huán) 6 2022/5/25 25 通過沖洗、冷卻、過濾、分離等方式進行冷卻 和潤滑，從而改善密封的工作環(huán)境，減少密封的泄 漏量，延長使用壽命。 （ 使貼合 ） 輔助密封圈：包括動環(huán)密封圈、靜環(huán)密封圈等，有各 種形式：如 O型圈、 V型圈、楔形圈等 （二）組成 2022/5/25 23 4個密封點 （ 亦稱 4個泄漏點 ， 如圖 11） 泄漏點 1 ─摩擦端面泄漏點 ， 依靠彈力和介質(zhì)壓力保持 貼和； （ 動密封點 ,兩個摩擦副之間有相對轉(zhuǎn)動 ） 泄漏點 2 ─ 補償環(huán)密封圈 ， 依靠密封圈的過盈量實現(xiàn)密封； （ 靜密封點 ， 密封圈與軸或軸套之間有微動 ） 泄漏點 3 ─非補償環(huán)密封圈 ， 依靠密封圈的過盈量實現(xiàn)密封； （ 靜密封點 ， 密封圈與相配合件之間相對靜止 ） 泄漏點 4 ─壓蓋與腔體間的密封圈 ， 依靠密封圈的過盈量實現(xiàn) 密封； （ 靜密封點 ， 密封圈與相配合件之間相對靜 止 ） （三）密封機理 2022/5/25 24 原理 通過一系列零件將徑向密封轉(zhuǎn)化為軸向密封，在彈 簧和介質(zhì)壓力共同作用下，對由于設(shè)備運行所造成的軸 向磨損可以及時補償，使軸向密封面始終保持貼合。 ） 在國家有關(guān)標準中的定義：由至少一對垂直于旋轉(zhuǎn)軸 線的端面組成 ,在流體壓力及補償機構(gòu)彈力 (或磁力 )共同作 用下 ， 以及輔助密封圈的配合下 ， 該對端面保持貼合并相 對滑動，而構(gòu)成的防止流體泄漏的裝置。 （ 用 于離心泵 、 離心機 、 反應釜 、 壓縮機等設(shè)備 ， 軸和設(shè)備腔 體間存在一個圓周間隙 ， 設(shè)備介質(zhì)從中泄漏 ， 因此必須設(shè) 一道阻漏裝置 。 機械密封具有性能好、使用壽命長、運轉(zhuǎn)可靠等特點，是現(xiàn)代企業(yè)流體輸送機械應用最廣、最有前途的密封形式，對于減少環(huán)境污染、節(jié)約能源具有重大意義。 目前國內(nèi)具有規(guī)模的研究 、 生產(chǎn)廠家已有十余個 ， 并在高參數(shù)密封及新技術(shù)方面取得一定突破 。2022/5/25 1 機械密封 基礎(chǔ)知識講座 廣州機械科學研究院有限公司 密封研究所 2022/5/25 2 主講：胡建彪 廣州機械科學研究院有限公司 密封研究所 技術(shù)部 2022/5/25 3 序 言 機械密封最早于 1885年在英國發(fā)明并獲得專利 ， 首先獲得應用是在 20世紀 20年代的冷凍機裝置上 ， 同時出現(xiàn)了研究和生產(chǎn)機械密封的專業(yè)公司 （ 英國的 Crane公司 、 德國的Pacific公司等 ） 。 我國在 20世紀 60年代才相繼出現(xiàn)研究和生產(chǎn)機械密封的專業(yè)機構(gòu) （ 天津克蘭 ） ， 目前已有四十年歷史 ， 在普通機械密封領(lǐng)域技術(shù)及產(chǎn)品日趨成熟 ， 大部分地方已能替代進口產(chǎn)品 ， 性能接近國外產(chǎn)品 。 機械密封廣泛用于石油 、 化工 、 冶金 、 煤炭 、 食品 、 醫(yī)療 、 電力 、 紡織 、 環(huán)保等諸多領(lǐng)域 。 2022/5/25 4 目 錄 一、 機械密封原理 二、 機械密封的基本零件 三、 機械密封的計算 四、 機械密封用材料 五、 機械密封輔助系統(tǒng) 六、 機械密封性能的影響因素 七、 石化行業(yè)典型泵的密封 八、 機械密封的安裝和使用 九、 機械密封故障分析 十、 補充內(nèi)容 2022/5/25 5 （一） 定義 （二） 組成 （三） 密封機理 （四） 輔助設(shè)施 （五） 機械密封的種類 （六） 旋轉(zhuǎn)式和靜止式機械密封 （七） 內(nèi)裝式和外裝式機械密封 （八） 內(nèi)流式和外流式機械密封 （九） 多彈簧和單彈簧機械密封 （十） 平衡型和非平衡型機械密封 一、機械密封原理 2022/5/25 6 （十一） 補償機構(gòu)形式 （十二） 雙端面機械密封 （十三） 串聯(lián)式機械密封 （十四） 波紋管機械密封 （十五） 集裝式機械密封 2022/5/25 7 （一） 對摩擦副密封環(huán)的要求 （二） 摩擦副匹配要考慮的因素 （三） 密封端面寬度 （四） 密封環(huán)的主要技術(shù)要求 （五） 摩擦副端面平面度檢測 （六） 密封端面的粗糙度要求 （七） 動環(huán)（旋轉(zhuǎn)環(huán)） （八） 靜環(huán)（不旋轉(zhuǎn)） （九） 密封環(huán)的種類 （十） 整體式密封環(huán) 二、機械密封的基本零件 2022/5/25 8 （十一） 組合式 （十二） 熱裝式密封環(huán) （十三） 熱裝式密封環(huán)的過盈值選擇 （十四） 輔助密封圈 （十五） 傳動機構(gòu)的作用 （十六） 靜環(huán)防轉(zhuǎn)方式 （十七） 機械密封的彈性元件 （十八） 波紋管種類 （十九） 焊接金屬波紋管密封 2022/5/25 9 （一） 補償環(huán)的受力狀況 （二） 密封端面中液膜反力的分布情況 （三） 液膜反力的計算 （四） 易汽化介質(zhì)中密封端面間的液膜壓力分布 （五） 膜壓系數(shù)的影響因素 （六） 彈簧比壓的計算 （七） 載荷系數(shù) K （ 八） 端面比壓 （九） 波紋管的有效作用直徑 de （ 十） PV值 三、機械密封的計算 2022/5/25 10 （一） 摩擦副材料要求 （二） 制造摩擦副的常用材料 （三） 碳石墨 （四） 硬質(zhì)合金 WC （ 五） SiC陶瓷 （六） Al2O3 陶瓷及其它陶瓷介紹 （七） 表面堆焊硬質(zhì)合金 （八） 作摩擦副的金屬材料 （九） 填充聚四氟乙烯 （十） 輔助密封圈材料要求 四、機械密封用材料 2022/5/25 11 （十一） 合成橡膠 （十二） 柔性石墨（也稱膨脹石墨） （十三） 彈性元件材料 （十四） 機械密封中基體材料 2022/5/25 12 （一） 為什么機械密封要采用輔助系統(tǒng) （二） 什么是輔助系統(tǒng) （三） 自沖洗的形式 （四） 循環(huán)沖洗 （五） 注入式?jīng)_洗 （六） 沖洗液進入密封腔的方式 （七） 沖洗量的確定 （八） 沖洗量的控制 （九） 沖洗壓力的確定 （十） 密封腔中的壓力確定 五、機械密封輔助系統(tǒng) 2022/5/25 13 （十一） 對沖洗流體的要求 （十二） 熱油泵的沖洗液選擇 （十三） 烷基化裝置中濃硫酸的沖洗液的選擇 （十四） 輕烴、輕油泵密封沖洗液的選擇 （ 十五） 機械密封的冷卻方式 （十六） 輔助設(shè)施在何種工況下必須選用 2022/5/25 14 （一） 密封性的影響因素 （二） 機械密封端面的摩擦狀態(tài) （三） 載荷系數(shù)對密封性能的影響 （四） 彈簧比壓對密封性能的影響 （五） 端面粗糙度對密封性能的影響 （六） 端面間縫隙形狀對密封性能的影響 （七） 產(chǎn)生端面不平行的原因 （八） 密封端面的機械變形 （九） 密封端面的熱變形 （十） 影響機械密封性能的其它因素 六、機械密封性能的影響因素 2022/5/25 15 （一） 石化行業(yè)高溫泵（熱油泵）密封分析 （二） 輕烴泵密封分析 （三） 低溫泵密封分析 （四） 高速機械密封 七、石化行業(yè)典型泵的密封 2022/5/25 16 （一） 安裝機封的泵的技術(shù)要求 （二） 安裝密封前要了解泵及介質(zhì)情況 （三） 機械密封的安裝 （四） 泵的抽空和汽蝕 八、機械密封的安裝和使用 2022/5/25 17 （一） 摩擦痕跡大于端面寬度 （二） 摩擦痕跡小于端面寬度 （三） 硬環(huán)上無摩擦痕跡 （四） 石墨端面出現(xiàn)均勻的環(huán)狀溝紋 （五） 石墨端面中間產(chǎn)生環(huán)狀深溝 （六） 石墨內(nèi)緣磨損 （七） 石墨環(huán)臺階過早全磨掉 （八） 石墨環(huán)外緣出現(xiàn)缺口 （九） 石墨環(huán)斷裂 （十） 石墨環(huán)出現(xiàn)蝕坑 九、機械密封故障分析 2022/5/25 18 （十一） 硬質(zhì)合金表面灼傷和裂紋 （十二） 其它故障簡介 （十三） 泵抽空密封失效現(xiàn)象 （十四） 密封腔中汽蝕，密封失效現(xiàn)象 （十五） 密封端面汽化的失效現(xiàn)象 （十六） 泵振動過大的失效現(xiàn)象 （十七） 沒有沖洗的故障現(xiàn)象 （十八） 動環(huán)選材注意事項 2022/5/25 19 （一） 機械密封標準介紹 （二） 機械密封輔助系統(tǒng) （三） 機械密封的安裝 （四） 磁力密封介紹 （五） 高壓機械密封研制 十、補充內(nèi)容 2022/5/25 20 一、機械密封原理 （一）定義（ 圖 11） 2022/5/25 21 機械密封是一種用于旋轉(zhuǎn)流體機械的軸封裝置 。 因機械密封具有泄漏少 、 壽命長等優(yōu)點 ， 成為了主要的軸密封方式 ， 又叫端面密封 。 2022/5/25 22 密封端面：動環(huán) 、 靜環(huán) ───摩擦副 緩沖補償機構(gòu)：由彈性元件 （ 圓柱彈簧 、 圓錐彈簧 、 波片彈簧 、 波紋管等 ） 構(gòu)成 。由 于機械密封（軸向密封）在運行中可以對軸向磨損進行 補償，而填料密封（徑向密封）不能對徑向磨損進行補 償，故機械密封比填料密封壽命長。應當把它看作機械密封的組 成部分。 （ 由于安裝方便 ， 普通密封大多采用 ， 但易產(chǎn)生不 平衡 ， 而且消耗攪拌功率 ， 所以不能用于高速 ） （ 2）靜止式：補償機構(gòu)（彈性元件）不隨軸旋轉(zhuǎn)。 （ 用于溫度 、 壓力較高 ， 腐蝕性不強的場合 ） （ 2） 外裝式：靜環(huán)裝在壓蓋外側(cè)，靜環(huán)端面背向工作腔。 （ 一般密封都采用這 種結(jié)構(gòu) ） （ 2）外流式：泄漏方向朝向離心力方向。 （ 2）單彈簧：（又叫大彈簧，軸向尺寸大，軸向彈力不 均勻）不宜用于高轉(zhuǎn)速的場合。 用于工作介質(zhì)有毒 、 易燃 、 易爆 、 易揮發(fā) 、 易結(jié)晶 、高溫 、 低溫 ， 或氣體 、 高真空度等場合 。 （十二）雙端面機械密封 （圖 14） 2022/5/25 36 兩套密封沿同一方向布置，密封腔壓力逐級降 低用于高壓場合。 金屬波紋管用于高溫介質(zhì)，聚四氟乙烯波紋管用于腐 蝕性介質(zhì)。安裝時只需固定壓蓋、軸套，取下定位擋塊即可。（一般擋塊厚度為彈簧壓縮量，從外部易于觀測） （十五）集裝式機械密封 （圖 16） 2022/5/25 39 二、機械密封的基本零件 （一）對摩擦副密封環(huán)的要求