1、http:/www.lanbeng-,1,機(jī)械密封設(shè)計(jì)制造與使用,基礎(chǔ)篇 制作人：yoyo_i,http:/www.lanbeng-,2,序言 機(jī)械密封最早于1885年在英國(guó)發(fā)明并獲得專利，首先獲得應(yīng)用是在20世紀(jì) 20年代的冷凍機(jī)裝置上，同時(shí)出現(xiàn)了研究和生產(chǎn)機(jī)械密封的專業(yè)公司（英國(guó)的 Crane公司、德國(guó)的Pacific公司等）。1930年以后，機(jī)械密封用于內(nèi)燃機(jī)水泵的軸 封，此時(shí)，PV值達(dá)到了3.1MPam/s。19391945年由于石油化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，石 墨、陶瓷、硬質(zhì)合金等材料在機(jī)械密封動(dòng)、靜環(huán)制造中獲得應(yīng)用，同時(shí)粗糙度的控 制水平有了提高，PV值達(dá)到了15MPam/s。1956年出現(xiàn)

2、了平衡型密封和中間環(huán)密 封，PV值達(dá)到了30MPam/s。1959年P(guān)V值達(dá)到了80MPam/s。19611963年由于 原子能工業(yè)的要求，在結(jié)構(gòu)上出現(xiàn)了流體動(dòng)壓密封和流體靜壓密封，PV值達(dá)到 167MPam/s，1969年達(dá)到266MPam/s。19711974年由于宇航和核電方面的要 求，在結(jié)構(gòu)上出現(xiàn)了多級(jí)密封，在材料上出現(xiàn)了碳化硅和不同浸漬石墨，PV值達(dá) 到360MPam/s。1977年由于核電等特殊需要采用螺旋機(jī)械組合密封，改進(jìn)的中 間浮動(dòng)環(huán)密封，機(jī)械浮環(huán)組合密封，PV值達(dá)到500MPam/s。19801990年，出現(xiàn) 了無(wú)泄漏密封、熱流體動(dòng)力楔密封和上游泵送密封。1990年以后，機(jī)械

3、密封的PV 值達(dá)到了5700MPam/s。,http:/www.lanbeng-,3,我國(guó)在1966年以后才相繼出現(xiàn)研究和生產(chǎn)機(jī)械密封的專業(yè)機(jī)構(gòu)（天津克蘭），目前已有四十年歷史，在普通機(jī)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(jìn)口產(chǎn)品，性能接近國(guó)外產(chǎn)品。目前國(guó)內(nèi)具有規(guī)模的研究、生產(chǎn)廠家已有十余個(gè)，并在高參數(shù)密封及新 技術(shù)方面取得一定突破。1975年機(jī)械工業(yè)部頒布泵用機(jī)械密封標(biāo) 準(zhǔn)，1978年化工部頒布釜用機(jī)械密封標(biāo)準(zhǔn)，1993年國(guó)家頒布 了GB/T 14211-1993機(jī)械密封試驗(yàn)方法，1999年國(guó)家機(jī)械工業(yè)局 修訂了機(jī)械密封技術(shù)條件和機(jī)械密封分類方法，為機(jī)械密封產(chǎn)品接近國(guó)外產(chǎn)品提供了

4、保證。機(jī)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。 機(jī)械密封具有性能好、使用壽命長(zhǎng)、運(yùn)轉(zhuǎn)可靠等特點(diǎn)，是現(xiàn)代企業(yè)流體輸送機(jī)械應(yīng)用最廣、最有前途的密封形式，對(duì)于減少環(huán)境污染、節(jié)約能源具有重大意義。 YoYo_i,http:/www.lanbeng-,4,目錄,1.1：機(jī)械密封定義 1.2：機(jī)械密封組成 1.2.1密封機(jī)理 1.3：機(jī)械密封分類 1.3.1按結(jié)構(gòu)布置分類 1.3.2按端面比壓分類 1.3.3按初始閉合力分類 1.3.4按端面組合分類,http:/www.lanbeng-,5,1.1機(jī)械密封定義： 機(jī)械密封是一種用于旋轉(zhuǎn)流體機(jī)械的軸封裝置。（用于離心

5、泵 、離心機(jī)、反應(yīng)釜、壓縮機(jī)等設(shè)備，軸和設(shè)備腔體間存在一個(gè)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。因機(jī)械密封具有 泄漏少、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，成為了主要的軸密封方式,又叫端面密封。） 在國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中的定義：由至少一對(duì)垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的端面 組成,在流體壓力及補(bǔ)償機(jī)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(duì)端面保持貼合并相對(duì)滑動(dòng)，而構(gòu)成的防止流體泄漏的 裝置。,http:/www.lanbeng-,6,1.2機(jī)械密封的組成： 1、密封端面：動(dòng)環(huán) 1 和靜環(huán) 6 密封端面的作用是使密封面緊密貼合，防止介質(zhì)泄漏。 2、緩沖補(bǔ)償機(jī)構(gòu)：由彈性元件3（圓柱彈簧、圓錐彈簧、波片彈簧

6、、波紋管等）構(gòu)成 作用：起預(yù)緊、補(bǔ)償和緩沖的作用，要求始終保持足夠的彈性來(lái)克服輔助密封和傳動(dòng)件的摩擦和動(dòng)環(huán)等的慣性 3、輔助密封圈：包括動(dòng)環(huán)密封圈2、靜環(huán)密封圈7等，有各種形式：如O型圈、V型圈、楔形圈等 圖1 作用：主要起靜環(huán)和動(dòng)環(huán)的密封作用， 同時(shí)也起到浮動(dòng)和緩沖作用。 4、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和防轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：彈簧座4用緊定螺栓5固定在軸上， 彈簧裝在彈簧座4和動(dòng)環(huán)1的臺(tái)階上， 靠過(guò)盈 配合帶動(dòng)動(dòng)環(huán)旋轉(zhuǎn)； 防轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)：防轉(zhuǎn)銷8固定在端蓋上，插入靜環(huán)6的 槽內(nèi)，起防轉(zhuǎn)動(dòng)。,http:/www.lanbeng-,7,1.2.1密封機(jī)理 一：4個(gè)密封點(diǎn)（亦稱4個(gè)泄漏點(diǎn)，如圖1-1） 泄漏點(diǎn)1：密封端面泄

7、漏點(diǎn)，依靠彈力和介質(zhì)壓力保持貼和；（動(dòng)密封點(diǎn),兩個(gè) 摩擦福之間有相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)） 泄漏點(diǎn)2：動(dòng)環(huán)密封圈，依靠密封圈的過(guò)盈量實(shí)現(xiàn)密封；（靜密封點(diǎn)，密封圈與軸或軸套之間有微動(dòng)） 泄漏點(diǎn)3：靜環(huán)密封圈，依靠密封圈的過(guò)盈量實(shí)現(xiàn)密封；（靜密封點(diǎn)，密封圈與相配合件之間相對(duì)靜止） 泄漏點(diǎn)4：壓蓋與腔體間的密封圈，依靠密封圈的過(guò)盈量實(shí)現(xiàn)密封；（靜密封 點(diǎn)，密封圈與相配合件之間相對(duì)靜止） 二、傳動(dòng)關(guān)系：1、軸或軸套緊固螺釘5彈簧座4彈簧3動(dòng)環(huán)1 2、壓蓋防轉(zhuǎn)銷8靜環(huán)6,http:/www.lanbeng-,8,三、原理： 通過(guò)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(duì)由于設(shè)備運(yùn)行所造成的軸向磨

8、損可以及時(shí)補(bǔ)償，使軸向密封面始終保持貼合。由于機(jī)械密封（軸向密封）在運(yùn)行中可以對(duì)軸向磨損進(jìn)行補(bǔ)償，而填料密封（徑向密封）不能對(duì)徑向磨損進(jìn)行補(bǔ)償，故機(jī)械密封比填料密封壽命長(zhǎng) 。,http:/www.lanbeng-,9,1.3機(jī)械密封分類 1.3.1按結(jié)構(gòu)布置分類： 滑動(dòng)式與非滑動(dòng)式機(jī)械密封： a：滑動(dòng)式機(jī)械密封：指動(dòng)環(huán)借助輔助密封圈支撐與軸（軸套）上以其 接觸滑移來(lái)實(shí)現(xiàn)動(dòng)環(huán)補(bǔ)償功能；（彈簧機(jī)械密封） b：非滑動(dòng)式機(jī)械密封：即波紋管機(jī)械密封 分：1）、壓力成型金屬波紋管 2）、焊接金屬波紋管 3）、橡膠波紋管 4）、聚四氟乙烯波紋管,http:/www.lanbeng-,10,表1

9、：滑動(dòng)式與非滑動(dòng)式機(jī)械密封性能比較,http:/www.lanbeng-,11,旋轉(zhuǎn)式機(jī)械密封和靜止式機(jī)械密封 a、旋轉(zhuǎn)式機(jī)械密封：指動(dòng)環(huán)（補(bǔ)償機(jī)構(gòu)）隨軸旋轉(zhuǎn)的機(jī)械密封； 旋轉(zhuǎn)式易產(chǎn)生質(zhì)量不平衡，不易用于高速 。普通機(jī)械密封常用旋轉(zhuǎn)式結(jié)構(gòu)。 b、靜止式機(jī)械密封：指動(dòng)環(huán)（補(bǔ)償機(jī)構(gòu)）不隨軸旋轉(zhuǎn)的機(jī)械密封。 靜止式密封常用于高速場(chǎng)合。 圖2：旋轉(zhuǎn)式 靜止式,http:/www.lanbeng-,12,內(nèi)裝式機(jī)械密封和外裝式機(jī)械密封 a、內(nèi)裝式機(jī)械密封：指相對(duì)于靜止?fàn)顟B(tài)的密封環(huán)的端面面向主機(jī)（泵）工作腔的機(jī)械密封； 用于溫度和壓力較高場(chǎng)合。 b、外裝式機(jī)械密封：指相對(duì)于靜止

10、狀態(tài)的密封環(huán)的端面背向主機(jī)（泵）工作腔的機(jī)械密封； 1、用于流體壓力0.5MPa，腐蝕性工況，泄漏比內(nèi)裝稍多，原因：泄漏方向與離心力的方向一致； 內(nèi)裝式機(jī)械密封和外裝式機(jī)械密封可以是滑動(dòng)式機(jī)械密封也可以是非滑動(dòng)式機(jī)械密封。 圖3：內(nèi)裝式 外裝式,http:/www.lanbeng-,13,高背壓機(jī)械密封和低背壓機(jī)械密封 a、高背壓機(jī)械密封：動(dòng)環(huán)離密封端面最遠(yuǎn)的背面處于高壓側(cè)的滑動(dòng)式機(jī)械密封。分：1）、旋轉(zhuǎn)、內(nèi)裝、高背壓式機(jī)械密封； 2）、旋轉(zhuǎn)、外裝、高背壓式機(jī)械密封； 3）、靜止、內(nèi)裝、高背壓式機(jī)械密封； 4）、靜止、外裝、高背壓式機(jī)械密封； b、低背壓機(jī)械密封：動(dòng)環(huán)離密封端面最

11、遠(yuǎn)的背面處于低壓側(cè)的滑動(dòng)式機(jī)械密封。分：1）、旋轉(zhuǎn)、內(nèi)裝、低背壓式機(jī)械密封； 2）、旋轉(zhuǎn)、外裝、低背壓式機(jī)械密封； 3）、靜止、內(nèi)裝、低背壓式機(jī)械密封； 4）、 靜止、外裝、低背壓式機(jī)械密封； 低背壓機(jī)械密封的彈簧一般處于低壓側(cè)，可避免接觸高壓側(cè)密封流體，而高壓側(cè)密封流體往往是密封介質(zhì)，這種密封解決了彈簧受介質(zhì)腐蝕的問(wèn)題，強(qiáng)腐蝕的介質(zhì)常采用低背壓式設(shè)計(jì)。,http:/www.lanbeng-,14,內(nèi)流式機(jī)械密封和外流式機(jī)械密封 a、內(nèi)流式機(jī)械密封：指密封流體在密封斷面與離心力方向相反的機(jī)械密封； 用于內(nèi)裝式機(jī)械密封 圖4：內(nèi)流式 b、外流式機(jī)械密封：指密封流體在密封斷面與離心力

12、方向相同的機(jī)械密封； 1、用于外裝式機(jī)械密封 2、用于壓力和溫度不高、 強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)中 圖5：外流式,http:/www.lanbeng-,15,1.3.2按端面比壓分類： :接觸式機(jī)械密封：指密封端面相互接觸，端面比壓Pc 0的機(jī)械密封。 1、端面比壓Pc ：指密封流體壓力施加到密封環(huán)帶單位面積上的力。 2、端面比壓Pc 的大小取決與載荷系數(shù)K值得大小。 3、平衡式機(jī)械密封：指載荷系數(shù)K1的機(jī)械密封。 4、非平衡式機(jī)械密封 ：指載荷系數(shù)K1的機(jī)械密封。 5、載荷系數(shù)K：指密封流體壓力作用在動(dòng)環(huán)（補(bǔ)償環(huán)）上，使之對(duì)于靜環(huán)（非補(bǔ)償環(huán)）趨于閉合的有效作用面積Ae與密封環(huán)帶面積A之比。

13、 6、端面比壓Pc =K（載荷系數(shù)）*P（密封流體壓力即介質(zhì)壓力） 圖6：非平衡型 平衡型,http:/www.lanbeng-,16,:非接觸式機(jī)械密封：指密封端面相互不接觸，端面比壓Pc =0的機(jī) 械密封。 非接觸式機(jī)械密封處于液體摩察狀態(tài)，在密封端面之間有一層完整的流體膜。此流體膜是由于向密封端面引入壓力流體產(chǎn)生的流體靜壓效應(yīng)。 1.3.3按初始閉合力分類 彈力機(jī)械密封：指初始閉合力來(lái)自彈簧、波紋管等彈性元件的彈力的機(jī)械密封； 磁力機(jī)械密封：指初始閉合力來(lái)自磁性力的機(jī)械密封； 只有在系統(tǒng)內(nèi)壓力較低時(shí)采用磁力機(jī)械密封，此時(shí)靜環(huán)大都采用磁鋼，動(dòng)環(huán)馬氏體不銹鋼鑲嵌其它材質(zhì)。,http:/www.lanbeng-,17,1.3.4按端面組合分類 雙端面機(jī)械密封：指由兩對(duì)密封端面組成的機(jī)械密封 a、軸向雙端面機(jī)械密封：指沿軸向布置得雙端面機(jī)械密封 1）、背對(duì)背式雙端面機(jī)械密封 2）、面對(duì)面式雙端面機(jī)械密封 b、徑向雙端面機(jī)械密封：指沿徑向布置得雙端面機(jī)械密封 對(duì)于工作介質(zhì)有毒、易爆、易燃、易揮發(fā)、易結(jié)晶、高溫、低溫、或工作介質(zhì)是氣體、高度真空度的密封采用雙端面機(jī)械密封。此時(shí)雙端面之間的密封腔需引入潔凈和潤(rùn)滑性好的封液進(jìn)行堵封、潤(rùn)滑、冷卻。 串