主要內(nèi)容：基本概念和基本結(jié)構(gòu)機械密封材料機械密封系統(tǒng)

密封失效與對策2006-11-162制冷基本概念機械密封是一種用來解決旋轉(zhuǎn)軸與機體之間密封的裝置。它是由至少一對垂直于旋轉(zhuǎn)軸的端面在流體壓力和補償機構(gòu)彈力（或磁力）的作用及輔助密封的配合下保持貼合并相對滑動而構(gòu)成防止流體的裝置。2006-11-163制冷基本結(jié)構(gòu)與作用機械密封的結(jié)構(gòu)多種多樣，最常用的結(jié)構(gòu)如圖1所示：2006-11-164制冷圖12006-11-165制冷基本結(jié)構(gòu)與作用機械密封安裝在旋轉(zhuǎn)軸上，筒狀密封腔內(nèi)有補償環(huán)1，補償環(huán)輔助密封圈2，彈簧3，彈簧座4，緊定螺釘5，它們都隨軸一起旋轉(zhuǎn)，稱為補償環(huán)組件。機械密封的其他零件，非補償環(huán)6，非補償環(huán)輔助密封圈7和防轉(zhuǎn)銷8，安裝在與機體

頭螺栓聯(lián)接的端蓋內(nèi)，旋轉(zhuǎn)軸貫穿其中，相互不接觸，且相對

，稱為非補償環(huán)組件。2006-11-166制冷基本結(jié)構(gòu)與作用彈簧座用緊定螺釘固定在軸上，并圈彈簧裝在彈簧座和補償環(huán)的臺階上，靠過盈配合（我廠還有用螺釘傳動）帶動補償環(huán)旋轉(zhuǎn)。彈簧加載使補償環(huán)與非補償環(huán)相互貼合，構(gòu)成密封端面。補償環(huán)不與軸接觸，而是通過其輔助密封圈支承于軸上。2006-11-167制冷基本結(jié)構(gòu)與作用當密封腔內(nèi)充滿了壓力流體時，由圖1可見，壓力流體有4個點。

點1是在補償環(huán)與非補償環(huán)接觸的端面間，這個部位稱為主密封。

點2，

點3分別處于補償環(huán)與旋轉(zhuǎn)軸之間，非補償環(huán)與端蓋之間，這個部位稱為輔助密封。工作時，輔助密封圈無明顯相對運動，基本上屬于

密封，并且

點4不屬于機械密封，它處于端蓋與機體的聯(lián)接處，常用O型圈或墊片來密封。2006-11-168制冷基本結(jié)構(gòu)與作用機械密封安裝后，依靠彈簧的彈力，以克服補償環(huán)輔助密封圈與軸之間的摩擦阻力，使補償環(huán)端面緊緊地貼住非補償環(huán)的端面。此時，有初始閉合力存在。當主機開始工作時，密封腔充滿了壓力流體，而產(chǎn)生更強有力的軸向推力，使密封端面貼合更緊密。由于端面的平面度高和粗糙度小，在壓力流體的作用下，相對滑動的端面間便出現(xiàn)了邊界摩擦或半液體摩擦狀態(tài)，足以防止壓力流體的明顯，實現(xiàn)了主密封。2006-11-169制冷基本結(jié)構(gòu)與作用圖1所示機械密封的補償環(huán)組件處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，這是機械密封的常用型式，成為旋轉(zhuǎn)式機械密封。式機械密封的結(jié)構(gòu)和布置與旋轉(zhuǎn)式相反，它的補償環(huán)組件安裝在與機體上，而非補償組件則安裝在軸上，其作用完全與旋轉(zhuǎn)式機械密封相同。2006-11-1610制冷主要零件及其功能機械密封由5個部分組成：1.由補償環(huán)和非補償環(huán)構(gòu)成的密封端面，亦稱摩擦副。2.由彈性元件為主構(gòu)成的加載，補償和緩沖機構(gòu)。3.輔助密封。4.與旋轉(zhuǎn)軸聯(lián)接，并同軸一起旋轉(zhuǎn)的傳

構(gòu)。5.防轉(zhuǎn)機構(gòu)。由于機械密封的結(jié)構(gòu)不同，其零件也不盡相同，但這5個要素基本上都具備。2006-11-1611制冷主要零件及其功能1.補償環(huán)與非補償環(huán)補償環(huán)是具有軸向補償能力的密封環(huán)，它可以是旋轉(zhuǎn)環(huán)（亦稱動環(huán)），也可以是非旋轉(zhuǎn)環(huán)。非補償環(huán)是不具有軸向補償能力的密封環(huán)，同樣可以是旋轉(zhuǎn)環(huán)，也可以是非旋轉(zhuǎn)環(huán)（亦稱靜環(huán)）。兩者的端面貼合在一起構(gòu)成密封端面。它是機械密封的主要構(gòu)件，起主密封作用。在不少情況下，補償環(huán)用軟質(zhì)材料制造，端面較窄，非補償環(huán)用硬質(zhì)材料制造，端面較寬。2006-11-1612制冷主要零件及其功能2.彈性元件與彈簧座

由它們構(gòu)成了加載，補償和緩沖機構(gòu)，以保證機械密封在安裝后端面貼合；在磨損時及時補償；在受振

動，竄動起緩沖作用。1彈性元件

指彈簧或波紋管之類具有彈性的元件。由彈性元件產(chǎn)生的彈力的大小必須足以克服補償環(huán)輔助密封圈在軸上滑動時的摩擦阻力。彈簧可以是單個圓柱螺旋彈簧，圓錐螺旋彈簧，亦可以是多個周向布置的圓柱螺旋彈簧，或成對的片狀波形彈簧，疊形彈簧。2彈簧座

用于彈簧軸向和徑向定位的零件，通常還兼?zhèn)鋫鬟f轉(zhuǎn)矩或克服轉(zhuǎn)矩的功能。2006-11-1613制冷3.輔助密封圈

起輔助密封作用，分補償環(huán)輔助密封圈和非補償環(huán)輔助密封圈。1補償環(huán)輔助密封圈

按其截面形狀O形圈（我廠II,III型壓縮機軸封上常見），V形圈（我廠I型壓縮機軸封上常見）。2非補償環(huán)輔助密封圈

在旋轉(zhuǎn)式機械密封中用以密封非補償環(huán)與端蓋之間的

。主要零件及其功能2006-11-1614制冷主要零件及其功能傳

構(gòu)

起傳遞轉(zhuǎn)矩的作用。在旋轉(zhuǎn)式機械密封中，多彈簧結(jié)構(gòu)常用凸圓凹坑，柱銷等方式傳動，傳

構(gòu)多布置在彈簧座和補償環(huán)上。防轉(zhuǎn)機構(gòu)

起克服轉(zhuǎn)矩作用，其結(jié)構(gòu)型式與傳動結(jié)構(gòu)相反。2006-11-1615制冷摩擦副組隊材料一.硬質(zhì)合金高硬度，耐磨損，耐高溫，線膨脹系數(shù)小，摩擦系數(shù)低和組對性能好。主要化學成分密度硬度抗彎強度線脹系數(shù)合金類別牌號WCCoNiCrg/cm2HRAN/mm2X10-6/oCWC-CoYG694614.6—1589.514215WC-CoYG892814.5—14.98914705.12006-11-1616制冷摩擦副組隊材料碳石墨碳石墨具有下列特性：（1）具有良好的自潤滑性和低的摩擦系數(shù)。（2）耐腐蝕性能良好。（3）良好的耐溫性。（4）導熱性好且具有低的線脹系數(shù)。（5）組對性能好。（6）易于加工。石墨材料大致有以下幾類：燒墨，樹脂結(jié)合石墨，熱解石墨填充聚四氟乙烯聚四氟乙烯乙烯幾乎對一切已知的化學品均無反應，具有很低的摩擦系數(shù)（僅0.04），不年滯，不吸附，并有極好的抗老化學性能。2006-11-1617制冷輔助密封圈材料機械密封用輔助密封圈要求具備以下性能：1良好的彈性，硬度合適且壓縮

變形小。2好。3耐高，低溫的老化性能與介質(zhì)相容，不易產(chǎn)生溶脹，分解，硬化。4較小的摩擦系數(shù)，耐磨耗和有一定的抗

強度。不同橡膠耐氟利昂性能比較名稱丁腈橡膠橡膠增重（%）76.312.4注：實驗條件

R22;冷凍機油=70:30,壓力0.7MPa,時間72h2006-11-1618制冷橡膠的特性及適應性用途安全使用溫度（oC）不適應的介質(zhì)名稱一般特性補償環(huán)用非補償環(huán)用丁腈橡膠耐油性好，具有耐磨性，抗性，壓縮變形小，耐寒性差石油基油類，硅油，雙酯基潤滑油，黃

油，動植物油，乙二醇，二硫化碳，四氟化

碳，烯，水等。-20～+80-30～+100硝基化合物，磷酸酯類工作油，酮

類，乙醇，臭

氧，苯，甲酚，乙苯，苯乙烯，醚等。橡膠具有優(yōu)異的耐油性，耐臭

氧，耐氣透等綜合性

能，耐輻射性能差氟利昂，石油基油類-20～+120-30～+130強酸，甲醇，乙醇，氨，四氯化碳，二硫化碳，乙

烷，乙醚2006-11-1619制冷彈簧元件材料彈簧機械密封用彈簧大都用不銹鋼制造，主要有馬氏體淬火-回火型，奧氏體加工硬化型及沉淀硬化型等。2006-11-1620制冷彈簧元件材料金屬波紋管一般的沉淀硬化不銹鋼AM-350，INCONEL-X-750和鈦合金，Hasterlloy

C-276。2006-11-1621制冷其它結(jié)構(gòu)件材料機械密封中的其他結(jié)構(gòu)件用材料，除應滿足機械強度要求外，還要求耐腐蝕。即使在無腐蝕性的介質(zhì)中，通常也不用碳素鋼，因為密封是較精密的元件，它在儲運中易銹蝕。一般情況下用2Cr13;1Cr-18Ni9Ti;0Cr18Ni12Mo2Ti;00Cr17Ni14Mo2;2006-11-1622制冷機械密封系統(tǒng)在使用場合中，機械密封是由兩部分組成的，即機械密封本身和機械密封循環(huán)系統(tǒng)。密封系統(tǒng)的功能在于采用沖洗，循環(huán)，熱對流等工作方式，控制機械密封的工況參數(shù)，即溫度，壓力，潤滑，腐蝕，結(jié)晶，結(jié)垢等，以及防止介質(zhì)正常泄露對環(huán)境的污染。2006-11-1623制冷密封系統(tǒng)的器件密封系統(tǒng)的主要器件有：儲罐，換熱器，過濾器，管道，管件，以及控制儀表等。2006-11-1624制冷2006-11-1625制冷密封系統(tǒng)的基本流程密封系統(tǒng)的流程主要是按循環(huán)的方式和密封流體的種類分類。這里介紹下我廠25III型壓縮機采用的介質(zhì)沖洗系統(tǒng)。25III型壓縮機采用的是正向旁通式?jīng)_洗流程，即將介質(zhì)從壓縮機的出口引出，經(jīng)旁通管，通過油分離器，油冷卻器，過濾器，再進入密封腔。依靠壓縮機出口（1.4MPa）與密封腔(1.2MPa)的壓差，維持介質(zhì)的正向流動，達到?jīng)_洗的目的。2006-11-1626制冷密封失效分析與對策點1）；點2）的幾個方面：摩擦副端面之間（補償環(huán)輔助密封圈處（非補償環(huán)輔助密封圈處（機體與壓蓋結(jié)合端面間（點3）點4）碳石墨環(huán)有滲漏孔隙以及從鑲嵌件配合面處都可能成為通道。2006-11-1627制冷2006-11-1628制冷摩擦副端面之間端面不平 端面平面度，粗糙度未達到要求，或在使用前受到了損傷，因而產(chǎn)生 。這時應重新研磨拋光或更換密封環(huán)。端面間存在異物

污物未被清除，裝配時未 。此時需清除端面污物重新裝配。安裝尺寸未達到圖紙工作尺寸的要求，重新調(diào)整安裝尺寸。非補償環(huán)安裝傾斜 若為壓蓋安裝偏斜應重新安裝。同時檢查密封環(huán)端面與壓蓋端面各點的距離是否一致，防轉(zhuǎn)銷是否進入密封環(huán)的凹槽中，防轉(zhuǎn)銷是否頂?shù)桨疾鄣撞??？傃b時壓蓋螺釘要均勻鎖緊。2006-11-1629制冷摩擦副端面之間5.橡膠O形圈在介質(zhì)中溶脹，體積增大，碳環(huán)受力而使端面變形。對此，應更換O形圈。6.壓蓋內(nèi)夾雜金屬碎片或污垢，局部受載。對此，須清除碎片， 壓蓋。7.端面分離，彈簧阻塞。端面接觸壓力不足，這是因為軸與密封圈之間摩擦阻力過大使閉合力減小。阻力增加可能是因為O形圈漲大引起，軸可能因為點腐蝕而失去光滑表面，從而增加了摩擦力。必須注意溫升，軸必須具有合適的粗糙度。2006-11-1630制冷補償環(huán)輔助密封圈處密封圈質(zhì)量不合格。密封圈安裝時受到損傷。軸表面有缺陷或有腐蝕。密封圈的材質(zhì)與介質(zhì)不相容。軸的尺寸公差，粗糙度未達到要求。2006-11-1631制冷非補償環(huán)密封圈處的安裝錯誤。密封圈質(zhì)量不良。更換密封圈。密封圈的材質(zhì)與介質(zhì)不相容，更換正確材質(zhì)的密封圈。2006-11-1632制冷機體與壓蓋結(jié)合面之間的1）機體與壓蓋配合端面有缺陷，如凹坑，刻痕等。需整修，作為應急措施，可涂布液態(tài)密封膠。2006-11-1633制冷密封件本身具有滲透性碳制品 的微孔容易形成 通道，密封環(huán)的石墨環(huán)也可能破壞造成

。2006-11-1634制冷密封失效典型實例分析1.端面不平平面度誤差超差，局部平面度超差。2006-11-1635制冷密封失效典型實例分析2.粘著磨損由于密封過熱過載，從而使軟質(zhì)材料碎片移附到硬質(zhì)材料表面，成團的微粒十分頻繁地形成，然后又崩落，因而產(chǎn)生磨損。2006-11-1636制冷密封失效典型實例分析3.熱變形密封面上有對稱不連續(xù)的亮帶，這是由于熱變形引起的。這種情況主要是由于不規(guī)則的冷卻，引起密封面的熱應力變形。2006-11-1637制冷密封失效典型實例分析4.熱裂紋密封面上產(chǎn)生的細裂紋有三種：a)徑向裂紋；

b)徑向裂紋帶有水泡或疤痕；c)表面龜裂。產(chǎn)生熱烈最普遍的原因是：缺乏適當?shù)臐櫥屠鋮s措施，密封面液膜汽化蒸發(fā)，pv值高等。2006-11-1638制冷密封失效典型實例分析5.端面偏斜表征為密封面磨損不均勻，造成密封面中凸或中凹，在介質(zhì)變壓力工況下，表現(xiàn)為密封性能不穩(wěn)

定；能使密封面摩擦轉(zhuǎn)矩增大，并產(chǎn)生大量的磨擦熱。2006-11-1639制冷密封失效典型實例分析6.沖刷磨損在碳石墨環(huán)上，最容易產(chǎn)生沖刷磨損。沖洗液過高的沖洗速度或沖洗孔的位置不當，以及含有磨料顆粒的介質(zhì)都可能使密封件受到?jīng)_刷磨損。2006-11-1640制冷密封失效典型實例分析7.磨粒磨損通常是由于嵌入軟環(huán)內(nèi)或附夾在端面間的顆粒所引起的。磨損往往出現(xiàn)在硬環(huán)端面上，呈圓周溝槽且同心分布。2006-11-1641制冷密封失效典型實例分析流體的浸蝕和氣蝕 密封環(huán)的內(nèi)外表面，背端面出現(xiàn)凹坑麻點，這是因高速流體長期沖擊的結(jié)果。微動磨損與電隅腐蝕 微動磨損與電隅腐蝕是機械密封中常見的現(xiàn)象，多出現(xiàn)在補償環(huán)密封圈與之對隅的軸表面。其表面呈現(xiàn)麻點或溝槽，成為使密封端面不能很好貼合，因而產(chǎn)生通道，或者。10.橡膠O形圈的擠出損壞 由于壓力作用及介質(zhì)的浸蝕，使O形橡膠圈變軟，而擠入小間隙中，又由于應力集中使密封圈出現(xiàn)斷裂或