1、機械密封基礎知識講座，第2章：機械密封的原理和結(jié)構(gòu)形式，1。基本概念(1)機械密封是用于解決旋轉(zhuǎn)軸和機體之間密封問題的裝置。它由至少一對垂直于轉(zhuǎn)軸的端面組成，在流體壓力、補償機構(gòu)的彈力(或磁力)和輔助密封的配合下，端面保持貼合并相對滑動。它通常用于旋轉(zhuǎn)流體機械，如泵、壓縮機和反應攪拌罐，也用于密封齒輪箱和船舶艉軸。因此，機械密封是一種通用的軸封裝置。機械密封結(jié)構(gòu)有多種，最常用的機械密封結(jié)構(gòu)是端面密封。見圖2-1。端面密封的靜環(huán)和動環(huán)形成一對摩擦副，摩擦副的作用是防止介質(zhì)泄漏。它要求靜環(huán)和動環(huán)具有良好的耐磨性，動環(huán)能在軸向靈活移動，自動補償密封面的磨損，使其與靜環(huán)配合良好；靜環(huán)是浮動的，起緩沖作

2、用。為此，密封面需要良好的加工質(zhì)量，以確保密封副具有良好的接合性能。機械密封的基本部件包括靜環(huán)、動環(huán)、壓蓋、推環(huán)、彈簧、定位環(huán)、軸套、動環(huán)密封圈、靜環(huán)密封圈和軸套密封圈。(3)彈性元件(彈簧、波紋管)主要起預緊、補償和緩沖作用。要求始終保持足夠的彈性，以克服輔助密封和傳動部件的摩擦以及動環(huán)的慣性，從而保證端面密封副的良好接合和動環(huán)的隨動。材料應該耐腐蝕和抗疲勞。(4)輔助密封(O形環(huán)、V形環(huán)、U形環(huán)、楔形環(huán)和異形環(huán)等)。)主要起靜環(huán)和動環(huán)的密封作用，也起浮動和緩沖作用。要求靜環(huán)密封件能保證靜環(huán)與壓蓋之間的密封，靜環(huán)具有一定的浮動性，而動環(huán)密封件能保證動環(huán)與軸或軸套之間的密封以及動環(huán)的浮動性。材

3、料應耐熱。圖2-1單面機械密封，10軸套密封圈，7軸套，6定位環(huán)，5彈簧，4推環(huán)，3壓蓋，1靜環(huán)，9靜環(huán)密封圈，2動環(huán)，8動環(huán)密封圈。構(gòu)成機械密封的基本元件有：1個靜環(huán)、2個動環(huán)、3個壓蓋、4個推環(huán)、5個彈簧、6個定位環(huán)、7個軸套、8個動環(huán)密封圈、9個靜環(huán)密封圈等。機械密封的泄漏通道點如下：1靜環(huán)密封，4壓蓋密封，3動環(huán)密封，5軸套密封，2摩擦副，3機械密封的優(yōu)缺點，1。優(yōu)點：(1)結(jié)構(gòu)可靠，泄漏量可限制在少量，只要主密封面的表面粗糙度和平整度能滿足要求，并且只要材料具有良好的耐磨性，機械密封就能實現(xiàn)少量泄漏。(2)使用壽命長。在機械密封中，主要磨損部位是密封摩擦副的端面，因為在正常工作條件下

4、，密封端面的磨損量很小，一般可連續(xù)使用12年，特殊場合可連續(xù)使用510年。(3)運行期間無需調(diào)整。由于機械密封通過彈簧力和流體壓力使摩擦副配合，所以在操作過程中自動保持接觸，因此組裝后無需像普通軟填料那樣調(diào)整壓力。(4)具有抗振性。當轉(zhuǎn)速為3000轉(zhuǎn)/分鐘時，最大振幅小于0.05毫米，光伏值不斷增加。(5)功率損耗小。填料密封通過將填料壓在軸或軸套上來工作。填料密封直接摩擦軸，填料壓力越大，摩擦力越大，功耗越大。機械密封的摩擦處于半液體摩擦狀態(tài)，摩擦系數(shù)很小。機械密封的動力損失是由填料密封的1050 (6)波紋管的軸或套筒不磨損，對旋轉(zhuǎn)軸的振動和軸對殼體的偏轉(zhuǎn)不敏感。(7)應用范圍廣。當介質(zhì)易

5、燃、易爆、有毒、有害時，機械密封可以保證密封。它與其他密封相比，機械端面密封零件多，精度要求高，結(jié)構(gòu)復雜。尤其是，它很難組裝。為了在拆卸和組裝過程中從軸端取出密封圈，必須拆卸部分或全部機器(聯(lián)軸器)。目前，對這一問題已經(jīng)進行了一些改進，如分體式和容器式機械密封，它們便于拆卸和裝配，并能保證裝配質(zhì)量。機械密封的典型結(jié)構(gòu)形式，機械密封的基本類型是多種多樣的，并且有許多分類方法。這里我們只介紹一些石化企業(yè)常用的接觸式機械密封結(jié)構(gòu)。接觸式機械密封泄漏小，結(jié)構(gòu)簡單，適用范圍廣。分類方法不同，包括內(nèi)部機械密封和外部機械密封。1.內(nèi)置機械密封和內(nèi)置多彈簧靜態(tài)接觸機械密封的特點：只有一對摩擦副和幾個小彈簧。當

6、載荷系數(shù)k小于1時，端面上介質(zhì)壓力的影響可以平衡。結(jié)構(gòu)簡單，易于制造、拆卸和組裝。詳見圖2-3。1.內(nèi)置流入靜態(tài)機械密封、彈簧靜態(tài)接觸機械密封、波紋管靜態(tài)接觸機械密封；2.內(nèi)置流入旋轉(zhuǎn)機械密封，彈簧有旋轉(zhuǎn)方向要求：彈簧的旋轉(zhuǎn)方向與電機一致。轉(zhuǎn)向不需要彈簧密封、波紋管密封、彈簧密封、3。內(nèi)置單端單彈簧平衡密封。旋轉(zhuǎn)方向不要求彈簧盒密封彈簧，軸套加工有臺階以平衡部分中壓，軸套加工有臺階以平衡部分中壓，立體分解圖，4。雙頭多彈簧機械密封，靜環(huán)，靜環(huán)，動環(huán)，動環(huán)，靜環(huán)密封環(huán)，5。方形Cao、二級動環(huán)、一級動環(huán)和一級壓蓋在彈簧盒上加工。二級彈簧盒，密封液體入口，6。內(nèi)置雙端波紋管密封件、波紋管1、波紋管

7、2、靜環(huán)2、壓蓋2、壓蓋1、靜環(huán)1、鎖緊螺釘和兩組密封件面對面或背靠背安裝在一起。配有雙端彈簧密封件，軸上應有劃線或凹槽，用于定位彈簧座。兩套不平衡密封背靠背安裝。軸應配有劃線或凹槽，以便于彈簧座的定位。兩套背靠背安裝的平衡密封用于工作介質(zhì)有毒、易燃、易爆、易揮發(fā)、易結(jié)晶、高溫和低溫或氣體和高真空度的場合。兩組密封件之間形成密封腔，密封液引入密封腔：封堵、潤滑、冷卻，選擇潤滑性好的清潔密封液介質(zhì)。7.內(nèi)置靜態(tài)波紋管機械密封，壓蓋、波紋管不旋轉(zhuǎn)，動環(huán)、軸套、橡膠水封和波紋管靜態(tài)安裝，消除補償環(huán)密封圈及其摩擦阻力，補償環(huán)密封圈改為彈簧座，提高了補償環(huán)的跟蹤性能，避免了補償環(huán)密封圈因軸串和振動而磨損

8、。8。內(nèi)置旋轉(zhuǎn)波紋管密封，波紋管旋轉(zhuǎn)型，靜環(huán)，軸套，壓蓋，波紋管旋轉(zhuǎn)安裝，9。高壓高速密封、鎖環(huán)、壓縮定位器、彈簧不旋轉(zhuǎn)、壓蓋、動環(huán)、鎖環(huán)、輔助壓蓋、彈簧座、動環(huán)、動環(huán)密封環(huán)、多點沖洗、靜環(huán)、軸套、動環(huán)密封環(huán)。泥漿密封。適用于密封含有固體顆粒或纖維狀雜質(zhì)的介質(zhì)，如污水和礦渣漿。安裝方便，適用范圍廣，軸向尺寸小。11。波紋管環(huán)座設有弧形密封，代替葉輪循環(huán)冷卻，介質(zhì)循環(huán)入口、介質(zhì)循環(huán)出口、波紋管座上的槽、靜環(huán)、靜環(huán)密封環(huán)和軸套，彈簧盒打開，代替葉輪的作用，使其自身介質(zhì)自循環(huán)，改善冷卻后的密封工作環(huán)境。適用于高溫油泵，適用溫度約為200，300。12.彈簧盒中的開口取代了葉輪的作用，使其自身的介質(zhì)自

9、循環(huán)，改善了冷卻后的密封工作環(huán)境。適用于高溫油泵，適用溫度約為200，300。二次密封彈簧盒、調(diào)節(jié)壓縮量的定位件、一次密封、介質(zhì)循環(huán)入口和介質(zhì)循環(huán)出口均有開孔。兩套密封沿同一方向設置，密封腔壓力逐步降低，用于有毒介質(zhì)、揮發(fā)性介質(zhì)和高壓場合。13.軸套尾部安裝節(jié)流環(huán)，進行多點沖洗、波紋管沖洗和沖洗。14。磁力機械密封、磁鐵、軸承、壓蓋、靜環(huán)、靜環(huán)密封環(huán)、動環(huán)和動環(huán)密封環(huán)。特點：結(jié)構(gòu)緊湊：軸向和徑向尺寸短而緊湊。磁力補償：磁力作為密封端面附著力，集成新穎可靠的旋轉(zhuǎn)部件，安裝使用方便。首選材料：首選端面材料，密封效果好，使用壽命長。15。外機械密封、輔助彈簧、壓蓋、靜環(huán)、中端、鎖緊環(huán)、4F方波紋管、

10、外多彈簧4F波紋管密封的特點是動環(huán)安裝在填料函外，便于檢查和調(diào)整。彈簧不會被介質(zhì)腐蝕。泄漏量大，安裝了外流出多彈簧旋轉(zhuǎn)接觸機械密封，密封型號為151、152、153。圖2-20顯示了152機械密封是耐酸泵最常用的密封，以及16個非補償環(huán)的幾種安裝方式，如浮動、支撐、夾緊和非補償靜環(huán)(無旋轉(zhuǎn)和無補償):主要有三種安裝方式：補償靜環(huán)(無旋轉(zhuǎn)但只有補償):其輔助密封環(huán)與補償動環(huán)基本相同。平衡密封與不平衡密封的區(qū)別在于平衡密封軸套加工成臺階，不平衡密封軸套沒有臺階，平衡動靜環(huán)密封面上的壓力不受(或很少受)介質(zhì)壓力的影響。非平衡端面壓力受介質(zhì)壓力影響。太多會壓碎端部間隙的潤滑膜。1。內(nèi)置平衡密封應力圖，

11、中壓作用面積，端面面積，平衡線，平衡線，2。內(nèi)置平衡密封應力圖，K=(d22d02)/(d22d12)當K1時，機械密封不平衡；K1時，機械密封平衡；平衡系數(shù)=100(1-K)%.K=A/S，負荷系數(shù)K，是平衡系數(shù)，它表示介子對摩擦副產(chǎn)生的比壓的卸載程度，因此一般石油化工行業(yè)離心泵的負荷系數(shù)K在密封腔內(nèi)壓力超過0.7兆帕時為K=0.630.85。對于一般介質(zhì)，當P介質(zhì)為低粘度、潤滑性能差的介質(zhì)時，當P介質(zhì)為0.290.49兆帕時，必須采用平衡機械密封。平衡系數(shù)b越大，介質(zhì)引起的端面比壓越小。雖然磨損很小，但很難保證密封。相反，平衡系數(shù)越小，端面比壓越大，端面磨損加劇，引起發(fā)熱甚至咬死危險，最終

12、使密封失效。因此，要選擇一個合適的值，其值與許多因素有關，而且情況復雜。通常，該值不容易超過0.5。否則，端面之間的背壓會使端面傾向于被推開。平衡系數(shù)的選擇與密封介質(zhì)的粘度、溫度、速度等有關。常用的取值范圍為1540，即荷載系數(shù)K0.850.60。在其他條件不變的情況下，粘度越高，適用值越小，粘度越小，適用范圍越大。實驗表明，水、汽油、煤油等介質(zhì)的價值約為2030(水為48，接近末端開口極限；對于高粘度的油，約為3040；對于機械密封，該值分為2030；介質(zhì)壓力越大，適用值越大；介質(zhì)壓力越小，它就越小，這個值是一個非常重要的數(shù)據(jù)。有時，如果密封選擇不正確，會導致密封泄漏。端面比壓的力要求：)端面的比壓必須為正，以確保密封端面緊密貼合；)大于密封端面上材料的蒸汽壓；)為保證液膜的存在，端面比壓不應過大，以免液膜蒸發(fā)加劇磨損。它不應太小，以免密封性能變差。內(nèi)置泵，一般為0.3-0.5 MpA；外部，0.15-0.4兆帕；如果粘度大，適當增加，一般為0.5-0.7兆帕；潤滑性差，易揮發(fā)物質(zhì)，比壓力小，一般為0.25-0.45兆帕；外部反應釜的比壓略高于泵的比壓。單位面積上作用在密封端面上的彈簧力的