機(jī)械密封技術(shù)

1、2022-6-251機(jī)械密封機(jī)械密封常見機(jī)泵類接觸式密封常見機(jī)泵類接觸式密封2022-6-252一、機(jī)械密封原理一、機(jī)械密封原理什么是機(jī)械密封？什么是機(jī)械密封？ 機(jī)械密封也稱機(jī)械密封也稱端面密封端面密封，其至少，其至少有有一對(duì)一對(duì)垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的端面端面。動(dòng)環(huán)端面動(dòng)環(huán)端面在在流體介質(zhì)壓力流體介質(zhì)壓力及及補(bǔ)償機(jī)械彈力補(bǔ)償機(jī)械彈力的作用的作用下，加之下，加之輔助密封輔助密封（O型圈等）的配合，型圈等）的配合，與與另一端面（靜環(huán)端面）另一端面（靜環(huán)端面）保持保持貼合貼合并并相相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而，從而防止流體泄漏防止流體泄漏的裝置。的裝置。機(jī)械密封原理結(jié)構(gòu)圖機(jī)械密封原理結(jié)構(gòu)圖機(jī)封工作

2、時(shí)的狀況機(jī)封工作時(shí)的狀況:1、液膜的形成、液膜的形成2、摩擦、摩擦/熱熱3、雜質(zhì)、雜質(zhì) /固體顆粒固體顆粒工藝流體 動(dòng)環(huán) 靜環(huán)軸軸密封腔體密封腔體PF正常來(lái)說(shuō)，此處即密封端面的泄漏量極小，在正?？煽胤秶畠?nèi)。大氣側(cè)2022-6-254喉部襯套喉部襯套喉部襯套作用：引外部液體，用喉部襯套作用：引外部液體，用喉部襯套保持密封腔內(nèi)介質(zhì)壓力、喉部襯套保持密封腔內(nèi)介質(zhì)壓力、維持一定流速。維持一定流速。P1P22022-6-255Shaft 軸軸Process Fluid密封流體密封流體Leakage泄漏泄漏環(huán)境環(huán)境Vessel Wall釜壁釜壁基本的密封問(wèn)題基本的密封問(wèn)題: 防止泄漏防止泄漏ShaftP

3、rocess Fluid流體流動(dòng)流體流動(dòng)Leakage泄漏泄漏Environment環(huán)境環(huán)境 Vessel Wall釜壁釜壁機(jī)械密封-端面-的概念Shaft Movement軸的運(yùn)動(dòng)軸的運(yùn)動(dòng)必須的特征小的軸向間隙自調(diào)節(jié)Mating Ring配合環(huán)配合環(huán)Primary Ring補(bǔ)償環(huán)補(bǔ)償環(huán)Secondary Sealing Element輔助密封輔助密封機(jī)械密封機(jī)械密封v流體靜力學(xué)負(fù)荷（單純從密封介質(zhì)對(duì)動(dòng)環(huán)（單純從密封介質(zhì)對(duì)動(dòng)環(huán)的壓力方面分析）的壓力方面分析）v輔助密封v可替換的部件P泵體泵體O-Ring O型圈型圈Shaft軸軸Mating Ring配合環(huán)配合環(huán)Primary Ring補(bǔ)償環(huán)補(bǔ)

4、償環(huán)Snap Ring卡環(huán)卡環(huán)Anti-X Ring 擋環(huán)擋環(huán)O-Ring O型圈型圈Disk推環(huán)推環(huán)Springs彈簧彈簧Retainer傳動(dòng)套傳動(dòng)套Set Screw定位螺絲定位螺絲An Example of a Complete SealRetainer傳動(dòng)套傳動(dòng)套簡(jiǎn)單的說(shuō)簡(jiǎn)單的說(shuō),機(jī)械密封就是機(jī)械密封就是:1.一個(gè)耐磨,靜止的密封件2. 一個(gè)耐磨,旋轉(zhuǎn)的密封件3. 二次密封 針對(duì)串聯(lián)雙級(jí)密封來(lái)說(shuō)的4. 使件1和件2相互貼合的機(jī)械裝置，彈簧5. 輔助密封沒有閃蒸沒有閃蒸閃蒸閃蒸平行平行收斂收斂發(fā)散發(fā)散密封面分離密封面分離Shape:形態(tài)形態(tài)Gap:間隙間隙Fluid:流體流體密封接觸面形

5、式Lubricant潤(rùn)滑劑潤(rùn)滑劑Separation分離面分離面Magnified Surface A 放大面放大面Magnified Surface B放大面放大面Heat熱量熱量密封面潤(rùn)滑目的潤(rùn)滑目的1.分離兩個(gè)面2.防止出現(xiàn)面接觸3.減少摩擦/生熱流體在兩個(gè)面之間充當(dāng)潤(rùn)滑劑的過(guò)程Gland密封端蓋密封端蓋Pump Housing泵腔泵腔Process Fluid工藝流體工藝流體不可見泄漏，微量的泄漏在大氣側(cè)蒸發(fā)不可見泄漏，微量的泄漏在大氣側(cè)蒸發(fā) 。配合環(huán)配合環(huán)補(bǔ)償環(huán)補(bǔ)償環(huán)Gland密封端蓋密封端蓋Pump Housing泵腔泵腔沒有流體或者干運(yùn)轉(zhuǎn)沒有流體或者干運(yùn)轉(zhuǎn)里面是空氣里面是空氣Ma

6、ting Ring配合環(huán)配合環(huán)沒有潤(rùn)滑干沒有潤(rùn)滑干磨磨運(yùn)轉(zhuǎn)導(dǎo)致過(guò)熱運(yùn)轉(zhuǎn)導(dǎo)致過(guò)熱補(bǔ)償環(huán)補(bǔ)償環(huán)Mating Ring配合環(huán)配合環(huán)Primary Ring補(bǔ)償環(huán)補(bǔ)償環(huán)生熱生熱原因原因摩擦粘性剪切力熱傳遞傳導(dǎo)對(duì)流2022-6-2518u因此兩端面間存在一個(gè)持續(xù)穩(wěn)定的液膜因此兩端面間存在一個(gè)持續(xù)穩(wěn)定的液膜2022-6-25191、單端面密封、單端面密封工藝介質(zhì)工藝介質(zhì) 一般靠泵的進(jìn)口或出口進(jìn)行自循環(huán)一般靠泵的進(jìn)口或出口進(jìn)行自循環(huán)冷卻液冷卻液2、雙端面密封、雙端面密封緩沖液（低壓）緩沖液（低壓） 一般外來(lái)一般外來(lái)隔離液（高壓隔離液（高壓）機(jī)封成功的關(guān)鍵就是形成并保持一定厚度的液膜，而端面間必須控制合理的單

7、位面積壓力以維持這一層液體膜，使其獲得較高的機(jī)械密封技術(shù)水平，有效延長(zhǎng)機(jī)械密封的使用壽命。動(dòng)環(huán)靜環(huán)動(dòng)環(huán)靜環(huán)工藝液體動(dòng)環(huán)靜環(huán)缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：泄漏量大泄漏量大（每分鐘約（每分鐘約7滴滴)軸磨損嚴(yán)重軸磨損嚴(yán)重軸功率損耗大軸功率損耗大經(jīng)常需要調(diào)整經(jīng)常需要調(diào)整使用壽命短使用壽命短優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：價(jià)格低廉價(jià)格低廉安裝方便安裝方便盤根也叫密封填料，通常由較柔軟的線狀物編織而成，通常截面積是正方形或長(zhǎng)方形、圓形的條狀物填充在密封腔體內(nèi),從而實(shí)現(xiàn)密封。（分離式、非平衡型、單個(gè)大彈簧（分離式、非平衡型、單個(gè)大彈簧 ）優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：初始價(jià)格較低初始價(jià)格較低 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：容易產(chǎn)生人為安裝誤差容易產(chǎn)生人為安裝誤差彈簧和介質(zhì)接觸易

8、堵塞彈簧和介質(zhì)接觸易堵塞O形圈及動(dòng)靜環(huán)材質(zhì)不過(guò)關(guān)形圈及動(dòng)靜環(huán)材質(zhì)不過(guò)關(guān)動(dòng)環(huán)受彈簧力不均動(dòng)環(huán)受彈簧力不均端面比壓受介質(zhì)影響大端面比壓受介質(zhì)影響大使用壽命低使用壽命低（分離式、多彈簧）（分離式、多彈簧）優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：動(dòng)環(huán)受彈簧力均勻動(dòng)環(huán)受彈簧力均勻價(jià)格較低價(jià)格較低缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：容易產(chǎn)生人為安裝誤差容易產(chǎn)生人為安裝誤差彈簧和介質(zhì)接觸易堵塞彈簧和介質(zhì)接觸易堵塞O形圈及動(dòng)靜環(huán)材質(zhì)不過(guò)形圈及動(dòng)靜環(huán)材質(zhì)不過(guò)關(guān)關(guān)端面比壓受介質(zhì)影響大端面比壓受介質(zhì)影響大使用壽命低使用壽命低（卡式或集裝式）現(xiàn)在的主流（卡式或集裝式）現(xiàn)在的主流優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：無(wú)人為安裝誤差無(wú)人為安裝誤差彈簧不與介質(zhì)接觸不會(huì)堵塞彈簧不與介質(zhì)接觸不會(huì)堵塞優(yōu)異

9、的優(yōu)異的O形圈及動(dòng)靜環(huán)材質(zhì)形圈及動(dòng)靜環(huán)材質(zhì)密封環(huán)有良好的補(bǔ)償性密封環(huán)有良好的補(bǔ)償性O(shè)形圈無(wú)磨損形圈無(wú)磨損設(shè)計(jì)壽命設(shè)計(jì)壽命3年年2022-6-25272022-6-2528（一）機(jī)封的組成（一）機(jī)封的組成（圖圖1-1）組成組成:1.密封端面：動(dòng)環(huán)、靜環(huán)摩擦副2.緩沖補(bǔ)償機(jī)構(gòu)：由彈性元件(圓柱彈簧、波紋管等)構(gòu)成。使兩端面貼合;3.輔助密封圈：包括動(dòng)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4.使動(dòng)環(huán)和軸一起旋轉(zhuǎn)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。5.其它零部件（軸套、壓蓋、定位銷、墊片等）2022-6-25292022-6-2530機(jī)械密封是一種用于旋轉(zhuǎn)流體機(jī)械的軸端密封裝置。（看離心泵2張圖片）用

10、途：用于離心泵、離心機(jī)、反應(yīng)釜等設(shè)備，因軸和設(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。 2022-6-2531（二）機(jī)封有哪些優(yōu)點(diǎn)？（二）機(jī)封有哪些優(yōu)點(diǎn)？我們?yōu)槭裁匆褂脵C(jī)械密封？我們?yōu)槭裁匆褂脵C(jī)械密封？ 1 密封性能好密封性能好 2 使用壽命長(zhǎng)，即使在腐蝕性介質(zhì)中也可以保持使用壽命長(zhǎng)，即使在腐蝕性介質(zhì)中也可以保持半年以上。半年以上。 3 軸或軸套無(wú)磨損，他兩相對(duì)靜止。軸或軸套無(wú)磨損，他兩相對(duì)靜止。 4 軸功率消耗小，機(jī)械密封的端面接觸面積小，軸功率消耗小，機(jī)械密封的端面接觸面積小， 其摩擦功耗僅為軟填料密封的其摩擦功耗僅為軟填料密封的10%50%。 5 不需經(jīng)常

11、調(diào)整不需經(jīng)常調(diào)整 ，整體采用集裝式。，整體采用集裝式。 6 應(yīng)用范圍廣應(yīng)用范圍廣，機(jī)械密封可以在高溫、低溫、高壓、真空、強(qiáng)腐蝕的環(huán)境下工作。所以它成為了主要的軸密封方式，又叫端面密封。2022-6-2532（三）密封機(jī)理（三）密封機(jī)理1 1、4 4個(gè)密封點(diǎn)（亦稱個(gè)密封點(diǎn)（亦稱4 4個(gè)泄漏點(diǎn)，個(gè)泄漏點(diǎn)，如圖如圖1-11-1）泄漏點(diǎn)1壓蓋與腔體間的密封圈，靜密封點(diǎn)，密封圈與相配合件之間相對(duì)靜止.泄漏點(diǎn)2非補(bǔ)償環(huán)密封圈，靜密封點(diǎn)，密封圈與相配合件之間相對(duì)靜止;泄漏點(diǎn)3補(bǔ)償環(huán)密封圈，靜密封點(diǎn)，密封圈與軸或軸套之間有微動(dòng);泄漏點(diǎn)4摩擦端面泄漏點(diǎn)，依靠彈力和介質(zhì)壓力保持貼和（動(dòng)密封點(diǎn),兩個(gè)摩擦副之間有相對(duì)

12、轉(zhuǎn)動(dòng)）2022-6-2533方式一方式一：通過(guò)均勻分布的幾個(gè)頂絲（內(nèi)六角小螺栓），將驅(qū)動(dòng)環(huán)和軸套上的對(duì)應(yīng)的螺紋孔緊固起來(lái)，最后，頂絲的頭部與軸表面（在軸表面劃凹坑，否則易打滑失效，特別當(dāng)直徑較大和溫度較高時(shí)。）之間緊密接觸在一起，可簡(jiǎn)化看成幾個(gè)“點(diǎn)與面”的接觸，從而將軸套與軸聯(lián)結(jié)為一體。2、傳動(dòng)關(guān)系（軸與軸套的傳動(dòng)方式有兩種）軸套軸套頂絲頂絲驅(qū)動(dòng)環(huán)驅(qū)動(dòng)環(huán)軸軸1-A點(diǎn)與面點(diǎn)與面頂絲軸套軸套軸軸2022-6-2534方式二：方式二：如右所如右所述。述。軸軸軸套端面卡瓣軸套端面卡瓣1-B點(diǎn)與面與面點(diǎn)與面與面驅(qū)動(dòng)環(huán)頂絲2022-6-25352022-6-25361-C鍵臺(tái)階傳動(dòng)鍵臺(tái)階傳動(dòng)一般配合前面兩

13、類方式一起工作2022-6-2537 2 2、軸套緊固螺釘5彈簧座4彈簧3補(bǔ)償動(dòng)環(huán)1 3 3、端蓋防轉(zhuǎn)銷8非補(bǔ)償環(huán)（靜環(huán)）6通過(guò)機(jī)械鑲嵌剛性連接成一體通過(guò)機(jī)械鑲嵌剛性連接成一體緊固螺釘緊固螺釘5彈簧座彈簧座4軸套軸套靜環(huán)靜環(huán)6動(dòng)環(huán)動(dòng)環(huán)1密封端蓋密封端蓋防轉(zhuǎn)銷防轉(zhuǎn)銷8彈簧彈簧32022-6-2538 把軸或軸套的運(yùn)動(dòng)方式(旋轉(zhuǎn))傳遞給動(dòng)環(huán)，一般是通過(guò)鍵（要配合階梯軸）、緊定螺釘、傳動(dòng)螺釘、銷、R槽、撥叉、彈簧、波紋管等的組合來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)。（1）緊定螺釘（頂絲）傳動(dòng)：在軸表面劃凹坑，否則易打 滑失效，特別當(dāng)直徑較大和溫度較高時(shí)。（2）驅(qū)動(dòng)環(huán)+軸套端面卡瓣（3）鍵臺(tái)階傳動(dòng)（4）波紋管傳動(dòng)（四）傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

14、的作用（四）傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的作用2022-6-2539在密封端蓋上一般開有在密封端蓋上一般開有介質(zhì)循環(huán)沖洗孔介質(zhì)循環(huán)沖洗孔，靜環(huán)，靜環(huán)的尾部應(yīng)有的尾部應(yīng)有冷卻沖洗孔冷卻沖洗孔。建立封液及冷卻封液及冷卻系統(tǒng)，而且要經(jīng)常檢查并 更換，從而加強(qiáng)對(duì)端面的冷卻、冷卻、沖洗沖洗，通過(guò)對(duì)密封液過(guò)濾、分離等方式進(jìn)行冷卻和潤(rùn)滑或隔離，從而改善密封的工作環(huán)境，減少密封的泄漏量，延長(zhǎng)使用壽命。應(yīng)當(dāng)把它看作機(jī)械密封的組成部分。 （四）輔助設(shè)施（四）輔助設(shè)施一）機(jī)械密封件的要求一）機(jī)械密封件的要求l穩(wěn)定的液膜l良好的潤(rùn)滑性能l封液在密封腔內(nèi)不會(huì)閃蒸或氣化l不含污染物和固體顆粒l適當(dāng)?shù)恼扯?022-6-2540二二)沖洗方案的

15、目的沖洗方案的目的A、為機(jī)械密封創(chuàng)造更有利的環(huán)境、為機(jī)械密封創(chuàng)造更有利的環(huán)境n沖洗以散熱沖洗以散熱n降低液溫降低液溫n改變密封腔壓力改變密封腔壓力n清潔工藝流體清潔工藝流體n控制機(jī)械密封的大氣側(cè)控制機(jī)械密封的大氣側(cè)B提供檢測(cè)和控制密封泄漏的方法提供檢測(cè)和控制密封泄漏的方法u捕捉和/或防止泄漏u檢測(cè)泄漏u將泄漏引導(dǎo)至適當(dāng)?shù)氖占蛱幚硐到y(tǒng)u為密封環(huán)境提供除工藝流體之外的液體2022-6-2541三）實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的方法三）實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的方法v為工藝流體布置管道v引入外部流體v輔助設(shè)備 密封冷卻器 旋液分離器 封液罐v儀表2022-6-2542沖洗孔形式?jīng)_洗孔形式2022-6-2543冷卻孔形式冷卻孔形式基本

16、密封基本密封:沖洗沖洗1(API Plan 11) 單密封通過(guò)出口進(jìn)行沖洗單密封通過(guò)出口進(jìn)行沖洗從泵出口到密封端蓋的管線從泵出口到密封端蓋的管線出口出口流動(dòng)流動(dòng)入口入口基本密封基本密封:沖洗沖洗2最小壓力值要大于最小壓力值要大于A處處0.3BarFlow流動(dòng)流動(dòng)出口出口Suction入口入口Restrictional Device(Bushing) 限流裝置限流裝置(API Plan 32) 單密封通過(guò)外部來(lái)源進(jìn)行沖洗單密封通過(guò)外部來(lái)源進(jìn)行沖洗A1巴（bar)=100千帕（KPa)=0.1MPaPrimary Seal: Quench 基本密封:急冷限流裝置限流裝置(盤根盤根)唇環(huán)唇環(huán)Quen

17、ch Source急冷源急冷源Process Fluid工藝流體工藝流體(API Plan 62) 單密封通過(guò)外部急冷單密封通過(guò)外部急冷靜環(huán)靜環(huán)動(dòng)環(huán)動(dòng)環(huán)2022-6-2547沖洗方案符合標(biāo)準(zhǔn)：API 610API 682ISO 21049ASME B73通過(guò)數(shù)字標(biāo)明API范例11、32或53ASME范例7311、7332或73532022-6-2548沖洗方案沖洗方案-依據(jù)依據(jù)API682(2004第三版第三版)機(jī)械密封沖洗方案機(jī)械密封沖洗方案PLAN 01方案方案PLAN 02方案方案PLAN 11方案方案PLAN 13方案方案PLAN 21方案方案PLAN 31方案方案 旋液分離器旋液分離

18、器PLAN 32方案方案 引外部液體，用喉部襯套保持壓力、維持流速引外部液體，用喉部襯套保持壓力、維持流速PLAN 41方案方案 旋液分離器旋液分離器+密封冷卻器密封冷卻器PLAN 52方案方案 泵效環(huán)泵效環(huán)-雙端面雙端面-輕烴，一期低甲輕烴，一期低甲P3002PLAN 53A方案方案 高飽和蒸汽壓的輕烴高飽和蒸汽壓的輕烴PLAN 72方案方案 串聯(lián)雙級(jí)密封串聯(lián)雙級(jí)密封PLAN 74方案方案 串聯(lián)雙級(jí)密封串聯(lián)雙級(jí)密封-脫乙烷塔回流泵脫乙烷塔回流泵PLAN 75方案方案 輕烴輕烴PLAN 76方案方案 輕烴輕烴 配合課件配合課件2022-6-2549密封罐2022-6-25501、 按使用工況、

19、條件分類如下按使用工況、條件分類如下（五）機(jī)械密封的分類（五）機(jī)械密封的分類2022-6-25512022-6-25522、 通常按結(jié)構(gòu)分類通常按結(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2022-6-2553機(jī)械密封的允許泄漏量機(jī)械密封的允許泄漏量1 mL汽油30滴；1 mL機(jī)油10滴；1 mL水2325滴；1 mL醫(yī)院治病用鹽水20滴； 中國(guó)：引用標(biāo)準(zhǔn)：JB/T 4127.1- 1985/1999 機(jī)械密封 技術(shù)條件本標(biāo)準(zhǔn)適用于離心泵及其它類似旋轉(zhuǎn)式機(jī)械的機(jī)械密封。其工作參數(shù)一般為: 工作壓力為 01.6MPa (指密封腔內(nèi)實(shí)際壓力) 工作溫度為208

20、0 ；(指密封腔內(nèi)實(shí)際溫度) 軸 (或軸套) 外徑為 10120mm； 轉(zhuǎn)速不大于 3000r/min; 介質(zhì)為清水、油類和一般腐蝕性液體。 、機(jī)械密封性能要求 ：泄漏量， 當(dāng)被密封介質(zhì)為液體時(shí)，平均泄漏量規(guī)定如下： 軸(或軸套)外徑 50mm 時(shí)， 5mL/h； 軸(或軸套)外徑 50mm 時(shí)， 3mL/h. 對(duì)于特殊條件及被密封介質(zhì)為氣體時(shí)不受此限 上式為為某范圍直徑內(nèi)按邁爾泄漏公式計(jì)算的平均值。2022-6-2554機(jī)械密封的使用壽命機(jī)械密封的使用壽命1、通常，在選型合理、安裝使用正確的情況下，被密封介質(zhì)為中性、弱腐蝕其他或液體時(shí)，機(jī)械密封的使用期一般至少為8000-10000小時(shí)。在此

21、期間密封環(huán)中較軟的一只（大都用碳-石墨制造）的承磨臺(tái)首先被磨掉，磨損量在2-3mm之間；2、被密封介質(zhì)為較強(qiáng)腐蝕性或易揮發(fā)氣體時(shí)，機(jī)械密封的使用周期一般為4000h，特殊情況不受此限。3、機(jī)械密封到達(dá)使用壽命極限時(shí)，因彈簧不能補(bǔ)償或比壓過(guò)低而喪失了密封能力，其他零件基本上無(wú)磨損。這種密封失效屬自然磨損。2022-6-2555（六）旋轉(zhuǎn)式和靜止式機(jī)械密封（六）旋轉(zhuǎn)式和靜止式機(jī)械密封（圖1-2） （1 1）旋轉(zhuǎn)式：補(bǔ)償機(jī)構(gòu)（彈性元件）隨軸旋轉(zhuǎn)。）旋轉(zhuǎn)式：補(bǔ)償機(jī)構(gòu)（彈性元件）隨軸旋轉(zhuǎn)。（由于安裝方便，（由于安裝方便，普通密封大多采用，但易產(chǎn)生不平衡，不能用于高速普通密封大多采用，但易產(chǎn)生不平衡，不能

22、用于高速, , 且消耗攪拌功率且消耗攪拌功率（2 2）靜止式：補(bǔ)償機(jī)構(gòu)（彈性元件）不隨軸旋轉(zhuǎn)。）靜止式：補(bǔ)償機(jī)構(gòu)（彈性元件）不隨軸旋轉(zhuǎn)。（用于高速用于高速） 2022-6-25561、旋轉(zhuǎn)型工作時(shí)受離心力的影響，不適合高速泵。組件在工作時(shí)產(chǎn)生動(dòng)不平衡。2、靜止型工作時(shí)不受離心力的影響，適用于高速泵。2022-6-2557（七）內(nèi)裝式和外裝式機(jī)械密封（圖（七）內(nèi)裝式和外裝式機(jī)械密封（圖1-3）（1） 內(nèi)裝式：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。靜環(huán)裝在壓蓋內(nèi)側(cè)，靜環(huán)端面面向工作腔。 （用于溫度、壓力較高，腐蝕性不強(qiáng)的場(chǎng)合用于溫度、壓力較高，腐蝕性不強(qiáng)的場(chǎng)合）（2） 外裝式：外裝式：靜環(huán)

23、裝在壓蓋外側(cè)，靜環(huán)端面背向工作腔。靜環(huán)裝在壓蓋外側(cè)，靜環(huán)端面背向工作腔。 （用于低壓、腐蝕性強(qiáng)的場(chǎng)合用于低壓、腐蝕性強(qiáng)的場(chǎng)合） 2022-6-2558（一般與內(nèi)裝式、外裝式一致） （1）內(nèi)流式：密封流體在端面的內(nèi)流式：密封流體在端面的泄漏方向與離心力方向相反。泄漏方向與離心力方向相反。（一般密封都采用這種結(jié)構(gòu)一般密封都采用這種結(jié)構(gòu)）（2）外流式：密封流體在端面的外流式：密封流體在端面的泄漏方向與離心力方向相同。泄漏方向與離心力方向相同。（泄漏量大，只有在壓力、溫度都不高的腐蝕性介質(zhì)中用泄漏量大，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(jī)械密封（八）內(nèi)流式和外流式機(jī)械密封2

24、022-6-2559外流式機(jī)械密封彈性元件不與介質(zhì)直接接觸，故可應(yīng)用在強(qiáng)腐蝕性、高粘度、易結(jié)晶的環(huán)境中。外流式的泄漏量是內(nèi)流式的約10倍左右，不適合在高壓環(huán)境中使用。使用時(shí)壓力應(yīng)小于1-2MPa。2022-6-2560（九）多彈簧和單彈簧機(jī)械密封（九）多彈簧和單彈簧機(jī)械密封（1）多彈簧：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)宜用于高速，不宜用于腐蝕性介質(zhì)。（2）單彈簧：?jiǎn)螐椈桑海ㄓ纸写髲椈?，軸向尺寸大，軸向彈力不 均勻）不宜用于高轉(zhuǎn)速的場(chǎng)合不宜用于高轉(zhuǎn)速的場(chǎng)合。 2022-6-2561單彈簧：只有一個(gè)大彈簧密封，單彈簧受力不均勻，影響彈簧的使用壽命。高

25、速下離心泵會(huì)使彈簧偏移或變形，彈簧力不宜調(diào)節(jié)。因此多用于小軸徑、軸向尺寸大、低速的密封。多彈簧：小彈簧數(shù)量不止一個(gè)，軸向尺寸小。多彈簧的分布點(diǎn)和數(shù)量可以調(diào)整端面使受力均勻，但是在腐蝕性介質(zhì)和有固體顆粒的場(chǎng)所會(huì)因堵塞和腐蝕而失效。2022-6-2562（十）平衡型和非平衡型機(jī)械密封（十）平衡型和非平衡型機(jī)械密封 如圖53 0所示，1、密封流體作用于單位密封面上軸向壓力大于或等于密封腔內(nèi)、密封流體作用于單位密封面上軸向壓力大于或等于密封腔內(nèi)流體壓力時(shí)，稱非平衡式（完全不卸荷）；流體壓力時(shí)，稱非平衡式（完全不卸荷）；2、流體作用于單位密封面上的軸向壓力小于密封腔內(nèi)流體壓力、流體作用于單位密封面上的軸

26、向壓力小于密封腔內(nèi)流體壓力時(shí)稱部分平衡式時(shí)稱部分平衡式(部分卸荷部分卸荷)；3、若流體對(duì)密封面無(wú)軸向壓力反而有推開力則稱為過(guò)平衡式、若流體對(duì)密封面無(wú)軸向壓力反而有推開力則稱為過(guò)平衡式(全全部卸荷部卸荷)。用公式用公式F=PS解釋解釋按離心泵密封流體作用在密封端面上的壓力是卸荷或不卸荷分類分為平衡式機(jī)按離心泵密封流體作用在密封端面上的壓力是卸荷或不卸荷分類分為平衡式機(jī)械密封和非平衡式機(jī)械密封。械密封和非平衡式機(jī)械密封。2022-6-2563圖5-3是內(nèi)裝式平衡型和非平衡型的機(jī)械密封示意圖，圖中箭頭是表示介質(zhì)對(duì)動(dòng)環(huán)的作用力。何為卸荷？就是卸載掉作用于密封端面上的部分或全部載荷，如果不卸荷的話，在高

27、壓密封介質(zhì)作用下，動(dòng)環(huán)給靜環(huán)的軸向力增大，即密封環(huán)面上的壓力Pm增大，不利于液膜的密封作用 ，破壞其存在環(huán)境，加劇了密封面的磨損，降低其使用壽命。問(wèn)題：那么非平衡型密封適用于高壓還是低壓環(huán)境？2022-6-25641、非平衡型密封非平衡型密封端面上的作用力隨密封流體的壓力升高而增大，因此只適合只適合小于小于1.5MPa的低壓環(huán)境的低壓環(huán)境。對(duì)于一般液體可用于密封壓力0.7 MPa；對(duì)于潤(rùn)滑性差及腐蝕性液體可用于壓力0.30.5MPa。2、而平衡式機(jī)械密封平衡式機(jī)械密封能部分或全部平衡流體壓力對(duì)端面的作用，即卸荷，密封端面上的作用力隨密封流體壓力變化較小，能降低端面上的摩擦和磨損，減小摩擦熱，承

28、載能力大，因此它適用于壓力較高的適用于壓力較高的場(chǎng)合。場(chǎng)合。對(duì)于一般液體可用于0.74.0 MPa，甚至可達(dá)到10 MPa；對(duì)于潤(rùn)滑性較差、黏度低、密度小的液體(如液化氣)，可用于液體壓力較高的場(chǎng)合。1、非平衡型機(jī)械密封、非平衡型機(jī)械密封= 壓力梯度壓力梯度力 =壓強(qiáng) X 面積實(shí)例實(shí)例:密封腔壓強(qiáng) = 100 PSI密封面積 = 2 sq. in閉合力 = 2 sq. in X 100 PSI = 200 lbs張開力 = 2 sq. in X 50 PSI = 100 lbs 200 lbs - 100 lbs = 100 lbs 閉合力閉合力工藝介質(zhì)動(dòng)環(huán)靜環(huán)密封腔體軸= 壓力梯度壓力梯度力

29、 = 壓強(qiáng) X 面積實(shí)例實(shí)例:密封腔壓強(qiáng) = 100 PSI密封面積 = 1 sq. in閉合力 = 1sq in X 100 PSI = 100 lbs張開力 = 2 sq. in X 50 PSI = 100 lbs 100 lbs - 100 lbs = 0 lbs 閉合力工藝介質(zhì)軸套靜環(huán)密封腔體軸討論：如果動(dòng)環(huán)端面積稍稍大了一圈，后果怎樣？動(dòng)環(huán)工藝介質(zhì)軸套靜環(huán)動(dòng)環(huán)一、LBS-力學(xué)單位，此處代表的閉合力、張開力 LB是英文一磅（pound） （重量單位）的縮寫,復(fù)數(shù)為L(zhǎng)bs。1磅寫作1 lb，5磅寫作5 lbs。通常 1pound(磅)=16 ounces(盎司)=454克。二、Squr

30、e Inch 平方英寸是一個(gè)英制面積單位。 1英寸=2.54厘米 1Squre Inch =6.45CM2三、PSI 壓強(qiáng)單位 Pounds per Square Inch 磅/平方英寸 換算關(guān)系為： 1PSI=454g/6.45cm2 1MPa=10kg/cm2密封腔內(nèi)流體壓強(qiáng)100PSI=7.03kg/cm2=0.7MPa所以前面的張開力為:100LBS=100磅=454克100=45.4kg（公斤）1、可以密封的工藝介質(zhì)壓力較高，也就是、可以密封的工藝介質(zhì)壓力較高，也就是 泵泵的輸送流體壓力相對(duì)較高。的輸送流體壓力相對(duì)較高。2、產(chǎn)生較少熱量、產(chǎn)生較少熱量3、減少端面磨損或變形、減少端面磨

31、損或變形4、減少轉(zhuǎn)矩、減少轉(zhuǎn)矩5、降低軸功率損耗、降低軸功率損耗6、端面材質(zhì)選擇范圍廣、端面材質(zhì)選擇范圍廣2022-6-2569（十二）單端面機(jī)械密封（十二）單端面機(jī)械密封密封腔體中只含有一個(gè)旋轉(zhuǎn)端面。單端面密封結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造、安裝容易，應(yīng)用廣，適合于一般液體場(chǎng)單端面密封結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造、安裝容易，應(yīng)用廣，適合于一般液體場(chǎng)合，如油品等，與其他輔助裝置合用時(shí)，可用于帶懸浮顆粒、高溫、合，如油品等，與其他輔助裝置合用時(shí)，可用于帶懸浮顆粒、高溫、高壓液體等場(chǎng)合。但當(dāng)介質(zhì)有毒、易燃、易爆以及對(duì)泄漏量有嚴(yán)格要高壓液體等場(chǎng)合。但當(dāng)介質(zhì)有毒、易燃、易爆以及對(duì)泄漏量有嚴(yán)格要求時(shí)，不宜使用。求時(shí)，不宜使用。202

32、2-6-2570（十三）雙端面機(jī)械密封（十三）雙端面機(jī)械密封（圖1-4）每個(gè)密封腔體中有兩對(duì)摩擦副，且兩端面之間腔的壓力高于密封介質(zhì)的壓力。設(shè)置問(wèn)題？軸向雙端面密封有背靠背圖(a)和面對(duì)面圖(b)布置的結(jié)構(gòu)。這種密封工作時(shí)要在兩對(duì)端面間引入高于介質(zhì)壓力0.050.1 5 MPa的封液，以改善端面間的潤(rùn)滑及冷卻條件，并把被密封介質(zhì)與外界隔離，有可能實(shí)現(xiàn)介質(zhì)“零泄漏”。如果說(shuō)密封腔的壓力高于封液壓力，那么介質(zhì)端的動(dòng)環(huán)環(huán)面就會(huì)被高于封液壓力的介質(zhì)推開，導(dǎo)致漏液，不能滿足泄露要求。2022-6-2571在密封腔中引入封液：堵封、潤(rùn)滑、冷卻，選潔凈、潤(rùn)滑性好的封在密封腔中引入封液：堵封、潤(rùn)滑、冷卻，選潔

33、凈、潤(rùn)滑性好的封液介質(zhì)。液介質(zhì)。 用于工作介質(zhì)用于工作介質(zhì)潤(rùn)滑性能差潤(rùn)滑性能差、有毒、易燃、易爆、易揮發(fā)、易結(jié)晶、有毒、易燃、易爆、易揮發(fā)、易結(jié)晶、比較比較貴重貴重、高溫、低溫，或氣體、高真空度等場(chǎng)合。高溫、低溫，或氣體、高真空度等場(chǎng)合。2022-6-2572討論：Q雙端面集裝式機(jī)械密封密封罐介質(zhì)封液的選擇依據(jù)是什么？密封罐壓力設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)？如果密封罐液位下降肯定意味著什么？該如何處理？ 答：1、雙端面機(jī)械密封通常是作用有壓雙重密封使用的，密封系統(tǒng)內(nèi)壓力一般要高于內(nèi)側(cè)密封腔壓力，如果內(nèi)側(cè)密封泄漏，封液是要進(jìn)入泵內(nèi)與介質(zhì)混到一起的，即使密封沒損壞，也會(huì)有微量封液進(jìn)入泵內(nèi)的。所以選擇的封液是允許少量

34、封液混入工藝介質(zhì)的。一起低甲P3002泵，密封罐介質(zhì)是貧甲醇，工藝液是 ，允許混合。2、一般密封罐壓力要高于泵進(jìn)口壓力23公斤即可。美國(guó)石油協(xié)會(huì)682 標(biāo)準(zhǔn)即API682關(guān)于泵軸封系統(tǒng)對(duì)封液的選擇有明確的規(guī)定，關(guān)于壓力一般要大于密封腔介質(zhì)壓力0.1MPa。3、如果內(nèi)漏肯定會(huì)報(bào)警，一般根據(jù)報(bào)警頻繁程度決定是否更換機(jī)封。內(nèi)漏嚴(yán)重應(yīng)該即時(shí)換機(jī)封，否則密封液很快就漏光了。2022-6-25732022-6-2574（十三）串聯(lián)式機(jī)械密封（十三）串聯(lián)式機(jī)械密封（圖1-5）使密封流體處于一種壓力狀態(tài)為單級(jí)密封，處于兩種壓力狀態(tài)為雙級(jí)密封，為使密封流體處于一種壓力狀態(tài)為單級(jí)密封，處于兩種壓力狀態(tài)為雙級(jí)密封，

35、為兩級(jí)密封串聯(lián)布置。兩級(jí)密封串聯(lián)布置。特點(diǎn)：特點(diǎn)：兩套密封沿同一方向布置，密封腔壓力逐級(jí)降低兩套密封沿同一方向布置，密封腔壓力逐級(jí)降低,密封流體壓力依次遞減。密封流體壓力依次遞減。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：1）工藝介質(zhì)與主封外側(cè)接觸，主要用在高危介質(zhì)機(jī)泵上，達(dá)到）工藝介質(zhì)與主封外側(cè)接觸，主要用在高危介質(zhì)機(jī)泵上，達(dá)到0泄露，泄露，防止污染空氣。防止污染空氣。 2）可用于高壓工況。）可用于高壓工況。2022-6-25751、傳統(tǒng)的串聯(lián)機(jī)械密封密封組件中兩組密封摩擦副依串聯(lián)方式布置密封組件中兩組密封摩擦副依串聯(lián)方式布置: 1、內(nèi)側(cè)為主密封，起到密封高溫介質(zhì)的作用、內(nèi)側(cè)為主密封，起到密封高溫介質(zhì)的作用; 2、外側(cè)為

36、次級(jí)密封，用于兩套、外側(cè)為次級(jí)密封，用于兩套密封之間介質(zhì)為封油，可在主密封意外失效時(shí)起到安全密封的作用。彈性元密封之間介質(zhì)為封油，可在主密封意外失效時(shí)起到安全密封的作用。彈性元件采用波紋管組件。密封運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，適宜壓力、溫度和流量的封油由封油件采用波紋管組件。密封運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，適宜壓力、溫度和流量的封油由封油入口注入密封組件間隙，之后從封油出口流出，產(chǎn)生循環(huán)流動(dòng)入口注入密封組件間隙，之后從封油出口流出，產(chǎn)生循環(huán)流動(dòng): 一方面為主密封提供緩沖或阻塞流體，另一方面對(duì)密封組件進(jìn)行沖洗和冷卻。一方面為主密封提供緩沖或阻塞流體，另一方面對(duì)密封組件進(jìn)行沖洗和冷卻。通過(guò)密封通過(guò)密封里面的泵里面的泵送環(huán)循環(huán)送環(huán)

37、循環(huán)解釋泵效環(huán)2022-6-2576工藝介質(zhì)是溫度為597K 的高溫重油，封油選用溫度為343K、壓力為0.5MPa 的重柴油，泵軸轉(zhuǎn)速為2970r /min。采用它的優(yōu)點(diǎn)：(1) 采用串聯(lián)式布置方式和封油循環(huán)沖洗方式可以使密封組件處于相對(duì)低溫( 與高溫工藝介質(zhì)相比) 的環(huán)境中運(yùn)轉(zhuǎn)，提高了密封的安全性和可靠性;(2) 增大封油循環(huán)量將會(huì)增加封油帶走的熱量，同時(shí)明顯降低封油在各部位的溫升，提高了對(duì)密封組件的冷卻效果;(3) 主密封附近封油軸向流動(dòng)緩慢，不利于該部位的沖洗冷卻，可采取添加折流板、改變封油出口位置等措施加強(qiáng)主密封部位的封油流動(dòng)與傳熱。2022-6-2577問(wèn)題：重油是原油提取汽油、柴

38、油后的剩余重質(zhì)油，其特點(diǎn)是分子量大、粘度高。這種介質(zhì)適合于此類泵輸送。那么當(dāng)在泵內(nèi)輸送液化石油氣時(shí),這種呈低沸點(diǎn)、低粘度、高蒸汽壓液體,還適合用此種泵輸送嗎？不適合。因?yàn)檩p烴類、液化氣在輸送過(guò)程中，不僅存在低溫材料脆化、液體容易汽化等問(wèn)題,而且還具有低引火點(diǎn)、低粘度、高蒸汽壓等特征。工藝液體進(jìn)入封油腔體內(nèi)，氣化，這樣封油中夾雜氣泡，造成次級(jí)機(jī)械密封液膜難以保持穩(wěn)定，易產(chǎn)生磨損，失效。2022-6-25782、現(xiàn)在串聯(lián)式干氣密封在輕烴泵上得到廣泛應(yīng)用串聯(lián)式干氣密封在脫乙烷塔回流泵上的應(yīng)用實(shí)例：廣州石化乙烯裝置的脫乙烷塔回流泵,長(zhǎng)期 以來(lái)存在磨損嚴(yán)重、壽命短、泄漏問(wèn)題突出等現(xiàn)象,使用效果很不理想。

39、密封頻繁地出現(xiàn)故障,對(duì)裝置的連續(xù)、穩(wěn)定運(yùn)行造成了較大的影響。為此,對(duì)該泵的機(jī)械密封進(jìn)行了改造,并取得了良好效果。A）串聯(lián)式機(jī)械密封失效分析該泵技術(shù)參數(shù)如下:介質(zhì) 乙烷 溫度 -25吸入壓力 2.62MPa(a) 排出壓力 2.92MPa(a)工作轉(zhuǎn)速 2950r/min密封形式 21248HP/“PP”22148B1/“P”串聯(lián)式機(jī)械密封密封介質(zhì) 甲醇2022-6-2579乙烷等液態(tài)烴類機(jī)械密封存在很多的難點(diǎn)。這些液化石油氣在泵內(nèi)輸送過(guò)程中,呈低沸點(diǎn)液體,不僅存在低溫材料脆化、液體容易汽化等問(wèn)題,而且還具有低引火點(diǎn)、低粘度、高蒸汽壓等特征。其在密封的摩擦副端面難以形成和維持連續(xù)、穩(wěn)定的流體膜,

40、從而導(dǎo)致因流體膜汽化引起干摩擦,造成端面早期磨損?，F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備管理人員在長(zhǎng)期的使用及維修過(guò)程中,發(fā)現(xiàn)發(fā)生泄漏的密封拆下后密封面通常有兩種形態(tài):一）是密封端面存在沖蝕的痕跡,主要原因是當(dāng)工藝介質(zhì)乙烷進(jìn)入密封腔,液態(tài)工藝介質(zhì)部分產(chǎn)生汽化,形成氣、液混相,在動(dòng)環(huán)旋轉(zhuǎn)過(guò)程中形成了氣液沖蝕,導(dǎo)致機(jī)封密封面磨損失效泄漏;二）另一種情況是載荷系數(shù)、彈簧比壓過(guò)大,密封僅運(yùn)行了很短時(shí)間即發(fā)生嚴(yán)重磨損。2022-6-2580B) 脫乙烷塔回流泵串聯(lián)式干氣密封的設(shè)計(jì)根據(jù)液態(tài)烴泵機(jī)械密封的特點(diǎn),結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況,決定采用機(jī)械密封與干氣密封結(jié)合的串聯(lián)式結(jié)構(gòu)。該密封具有以下特點(diǎn):a.干氣密封與接觸式機(jī)械密封串聯(lián)使用,第1級(jí)機(jī)

41、械密封為主密封,要密封的介質(zhì)為液態(tài)烴;沖洗液為泵出口液態(tài)烴。第2級(jí)干氣密封為次密封,密封介質(zhì)主要為氮?dú)饧吧倭繌臋C(jī)械密封泄漏出已揮發(fā)為氣體的液態(tài)烴氣體。b.干氣密封與主密封間通入氮?dú)?壓力一般為0.60.8MPa。這大大提高了主密封的背壓,避免了液態(tài)烴在端面間由于摩擦熱而過(guò)早的汽化,形成液汽混相導(dǎo)致磨損加劇的問(wèn)題,從而大大延長(zhǎng)主密封的使用壽命,提高主密封的性能。2022-6-2581圖圖1泵用串聯(lián)式干氣密封系統(tǒng)流程泵用串聯(lián)式干氣密封系統(tǒng)流程 A與外部氮?dú)夤芫€接口與外部氮?dú)夤芫€接口,壓力壓力0.60.7MPa;B與密封腔體接口與密封腔體接口,為干氣密封提供為干氣密封提供N2;C密封氣體出口密封氣體

42、出口,節(jié)流閥調(diào)節(jié)密封腔氣壓力節(jié)流閥調(diào)節(jié)密封腔氣壓力;D與火炬連接。與火炬連接。2022-6-2582設(shè)計(jì)流程：脫乙烷塔回流泵干氣密封系統(tǒng)流程設(shè)計(jì) 通過(guò)設(shè)計(jì),采用圖1所示的流程。 圖1中,外部氮?dú)夤芫W(wǎng)氮?dú)膺M(jìn)入控制系統(tǒng),經(jīng)過(guò)濾器、減壓閥后,為干氣密封提供穩(wěn)定、干燥、清潔的密封氣。當(dāng)主密封泄漏過(guò)大或氮?dú)鈮毫^(guò)低,單向閥起到防止工藝介質(zhì)反串入氮?dú)夤芫W(wǎng)的作用。進(jìn)入密封腔的氮?dú)馀c主密封泄漏的微量工藝介質(zhì)通過(guò)節(jié)流孔板排向火炬。當(dāng)主密封機(jī)械密封泄漏過(guò)大時(shí),由于限流孔板的作用,密封腔壓力上升,沖洗液采用泵出口的自沖洗和外部引入新鮮介質(zhì)沖洗。1.如何判斷主密封機(jī)械密封已損壞？泄漏管線上的壓力表指示上升(或壓力開關(guān)

43、發(fā)出報(bào)警信號(hào)),表明密封失效。討論？2022-6-25831、概念：波紋管是指在補(bǔ)償環(huán)組件中能在外力或自身彈力作用下伸縮并、概念：波紋管是指在補(bǔ)償環(huán)組件中能在外力或自身彈力作用下伸縮并起補(bǔ)償環(huán)輔助密封作用的波紋狀管形彈性零件。起補(bǔ)償環(huán)輔助密封作用的波紋狀管形彈性零件。（十四）波紋管機(jī)械密封（十四）波紋管機(jī)械密封2、分為金屬波紋管型機(jī)械密封、聚四氟乙烯波紋管型機(jī)械密封和橡膠波紋管型機(jī)械密封。2022-6-2584避免了補(bǔ)償環(huán)密封圈因軸串、振動(dòng)所產(chǎn)生的磨損。避免了補(bǔ)償環(huán)密封圈因軸串、振動(dòng)所產(chǎn)生的磨損。金屬波紋管用于高溫介質(zhì)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)。聚四氟乙烯波紋管用于腐

44、蝕性介質(zhì)。 3、波紋管型機(jī)械密封在軸上沒有相對(duì)滑動(dòng)，對(duì)軸無(wú)磨損.追隨性好，適用范圍廣。追隨性是指當(dāng)機(jī)械密封存在跳動(dòng)、振動(dòng)和轉(zhuǎn)軸的竄動(dòng)時(shí)，補(bǔ)償環(huán)對(duì)于非補(bǔ)償環(huán)保持貼合的性能。各種波紋管的優(yōu)點(diǎn)：金屬波紋管又可分為液壓成型金屬波紋管和焊接金屬波紋管圖(a)、(b)。金屬波紋管本身能代替彈性元件，耐蝕性好，可在高、低溫下使用。聚四氟乙烯波紋管型機(jī)械密封圖(c)由于聚四氟乙烯耐腐蝕性好，可用于各種腐蝕介質(zhì)中。橡膠波紋管型機(jī)械密封圖5-3 6(d)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，安裝方便且價(jià)格便宜，適用于工作壓力不大于1.5 MPa、溫度不大于100的低參數(shù)條件。2022-6-2585v將機(jī)械密封、軸套、壓蓋組合成一個(gè)整體。

45、v安裝時(shí)只需固定壓蓋、軸套，取下定位擋塊即可。v安裝方便，排除了安裝不良的影響。（十五）集裝式機(jī)械密封（十五）集裝式機(jī)械密封（圖1-6）2022-6-2586沖洗液冷卻液 Copyright 1999 A.E.S. Engineering Ltd. Copyright 2000 A.E.S. Engineering Ltd.Increases Seal Life 50% More BellowsTM 12 50 % Extra Industry Standard 安裝簡(jiǎn)便，無(wú)人為安裝誤差安裝簡(jiǎn)便，無(wú)人為安裝誤差泄漏量極小泄漏量極小 提高了使用可靠性提高了使用可靠性 適合于多種型式的泵適合于多種

46、型式的泵 降低維修率，使用壽命長(zhǎng)降低維修率，使用壽命長(zhǎng) 增加了生產(chǎn)利潤(rùn)增加了生產(chǎn)利潤(rùn)特點(diǎn)：特點(diǎn)：（十六）補(bǔ)償機(jī)構(gòu)形式（十六）補(bǔ)償機(jī)構(gòu)形式 （1）螺旋圓柱大彈簧、小彈簧 （2）橡膠波紋管、聚四氟乙烯波紋管、金屬波紋管 波紋管型機(jī)械密封按波紋管材料不同分類 1、分為金屬波紋管型機(jī)械密封、聚四氟乙烯波紋管型機(jī)械密封和橡膠波紋管型機(jī)械密封。2、波紋管是指在補(bǔ)償環(huán)組件中能在外力或自身彈力作用下伸縮并起補(bǔ)償環(huán)輔助密封作用的波紋狀管形彈性零件。3、波紋管型機(jī)械密封在軸上沒有相對(duì)滑動(dòng)，對(duì)軸無(wú)磨損.追隨性好，適用范圍廣。追隨性是指當(dāng)機(jī)械密封存在跳動(dòng)、振動(dòng)和轉(zhuǎn)軸的竄動(dòng)時(shí)，補(bǔ)償環(huán)對(duì)于非補(bǔ)償環(huán)保持貼合的性能。2022

47、-6-2597二、機(jī)械密封的基本零件二、機(jī)械密封的基本零件（一）對(duì)摩擦副密封環(huán)的要求（一）對(duì)摩擦副密封環(huán)的要求 摩擦副密封環(huán)是機(jī)械密封的主要元件，它在很大程度上決定了機(jī)械密封的性能和壽命。因此，對(duì)它有一些基本要求。 （1）足夠的強(qiáng)度和剛度 保證在工作條件（如壓力，溫度，滑動(dòng)速度等）下不損壞，變形小，工作條件波動(dòng)時(shí)影響小。 （2）端面有足夠的硬度、耐腐蝕性能確保使用壽命。 （3）耐熱沖擊力 高的導(dǎo)熱系數(shù)，低的線膨脹系數(shù)。 （4）較小的摩擦系數(shù)，良好的自潤(rùn)滑性，材料與介質(zhì)有很好的浸潤(rùn)性，短時(shí)間干摩擦，不損傷端面。 （5）易加工，材料成本低。2022-6-2598（1）一般選擇一軟一硬的材料配對(duì)，軟

48、環(huán)作窄環(huán)，只有介質(zhì)含固體顆粒、易結(jié)晶、粘度高時(shí)才選用硬對(duì)硬。（2）盡量采用內(nèi)裝、內(nèi)流式結(jié)構(gòu)，防止機(jī)械雜質(zhì)進(jìn)入密封端面，減少泄漏量。（3）選導(dǎo)熱性良好材料作動(dòng)環(huán)。 以利散熱，降低端面溫度。（4）環(huán)的壁厚不可太薄，以保證整體強(qiáng)度、剛度，也利散熱（導(dǎo)熱欠佳的材料，可薄一些）。（5）動(dòng)環(huán)和軸（軸套）間隙（0.40.6mm）以利補(bǔ)償 靜環(huán)和軸（軸套）間隙13mm以免摩擦 （二）摩擦副匹配要考慮的因素（二）摩擦副匹配要考慮的因素2022-6-2599Glass Filled Teflon（填充聚四氟乙烯）填充聚四氟乙烯）軟材質(zhì)軟材質(zhì)Carbon（碳石墨）碳石墨）軟材質(zhì)軟材質(zhì)Stainless Steel（

49、不銹鋼）不銹鋼）Ceramic（陶瓷）陶瓷）Chrome Oxide（氧化鉻）氧化鉻）Tungsten Carbide（碳化鎢）碳化鎢）Silicon Carbide（碳化硅）碳化硅）2022-6-25100A 填充聚四氟乙烯：填充聚四氟乙烯：化學(xué)穩(wěn)定性化學(xué)穩(wěn)定性最好的有機(jī)聚合物最好的有機(jī)聚合物，幾乎能耐所有強(qiáng)酸、，幾乎能耐所有強(qiáng)酸、強(qiáng)堿和強(qiáng)氧化劑的腐蝕。強(qiáng)堿和強(qiáng)氧化劑的腐蝕。聚四氟乙烯存在的最大問(wèn)題是聚四氟乙烯存在的最大問(wèn)題是：具有冷流性，即在：具有冷流性，即在載荷的作用下，隨時(shí)間增長(zhǎng)而產(chǎn)生永久變形，產(chǎn)載荷的作用下，隨時(shí)間增長(zhǎng)而產(chǎn)生永久變形，產(chǎn)生蠕變。此外，聚四氟乙烯的熱膨脹系數(shù)大，約生蠕變

50、。此外，聚四氟乙烯的熱膨脹系數(shù)大，約為鋼的為鋼的1010倍；導(dǎo)熱性很差，僅為鋼的倍；導(dǎo)熱性很差，僅為鋼的1/2001/200。為。為了克服這些缺點(diǎn)，通常在聚四氟乙烯中加入適量了克服這些缺點(diǎn)，通常在聚四氟乙烯中加入適量的各種填充劑，構(gòu)成填充聚四氟乙烯。常用的填的各種填充劑，構(gòu)成填充聚四氟乙烯。常用的填充劑有玻璃纖維、石墨等。充劑有玻璃纖維、石墨等。2022-6-25101B 碳素石墨，簡(jiǎn)稱碳石墨碳素石墨，簡(jiǎn)稱碳石墨，強(qiáng)度高、硬度大、強(qiáng)度高、硬度大、耐磨損，但脆性大、導(dǎo)熱系數(shù)低。它是機(jī)械耐磨損，但脆性大、導(dǎo)熱系數(shù)低。它是機(jī)械密封常選用的軟環(huán)材料。密封常選用的軟環(huán)材料。石墨化石墨，又稱電化石墨、軟質(zhì)

51、石墨石墨化石墨，又稱電化石墨、軟質(zhì)石墨，質(zhì)軟、質(zhì)軟、強(qiáng)度低、自潤(rùn)滑性能好、加工容易。強(qiáng)度低、自潤(rùn)滑性能好、加工容易。石墨密封環(huán)的制作：石墨密封環(huán)的制作：過(guò)程過(guò)程配料、燒結(jié)、浸漬（合成樹脂配料、燒結(jié)、浸漬（合成樹脂酚醛樹脂、酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂和呋喃樹脂，金屬銻）環(huán)氧樹脂和呋喃樹脂，金屬銻）2022-6-25102C 工程陶瓷工程陶瓷氧化鋁陶瓷：氧化鋁陶瓷：主要成分是主要成分是Al2O3和和SiO2，Al2O3超過(guò)超過(guò)60%的叫做剛玉瓷。目前機(jī)械密封環(huán)用的較多的的叫做剛玉瓷。目前機(jī)械密封環(huán)用的較多的是（是（9599.8%）Al2O3的剛玉瓷，分別被簡(jiǎn)稱為的剛玉瓷，分別被簡(jiǎn)稱為95瓷和瓷和99瓷。瓷

52、。特點(diǎn)特點(diǎn)：硬度高、耐腐蝕能力強(qiáng)，但加工困難，成本硬度高、耐腐蝕能力強(qiáng)，但加工困難，成本高。高。應(yīng)用：應(yīng)用：耐腐蝕的機(jī)械密封中，但是一套機(jī)械密封的耐腐蝕的機(jī)械密封中，但是一套機(jī)械密封的動(dòng)靜環(huán)不能都使用氧化鋁陶瓷動(dòng)靜環(huán)不能都使用氧化鋁陶瓷制造，因有產(chǎn)生靜制造，因有產(chǎn)生靜電的危險(xiǎn)。電的危險(xiǎn)。氧化鋁陶瓷、碳化硅陶瓷和氮化硅陶瓷氧化鋁陶瓷、碳化硅陶瓷和氮化硅陶瓷2022-6-25103D 碳化硅陶瓷：碳化硅陶瓷：新型的、性能非常良好的摩擦副材料新型的、性能非常良好的摩擦副材料特點(diǎn)：特點(diǎn)：重量輕、比強(qiáng)度高、有一定的自潤(rùn)滑性、重量輕、比強(qiáng)度高、有一定的自潤(rùn)滑性、摩擦系數(shù)小；硬度高、耐磨損、組對(duì)性能好；摩擦

53、系數(shù)?。挥捕雀?、耐磨損、組對(duì)性能好；化學(xué)穩(wěn)定性高、耐腐蝕；導(dǎo)熱性能良好、耐沖化學(xué)穩(wěn)定性高、耐腐蝕；導(dǎo)熱性能良好、耐沖擊。擊。應(yīng)用：應(yīng)用：自自20世紀(jì)世紀(jì)80年代以來(lái)，國(guó)內(nèi)外各大機(jī)械密年代以來(lái)，國(guó)內(nèi)外各大機(jī)械密封公司紛紛把碳化硅作為高封公司紛紛把碳化硅作為高pv值得新一代摩擦值得新一代摩擦副組對(duì)材料。副組對(duì)材料。分類：分類：反應(yīng)燒結(jié)反應(yīng)燒結(jié)SiC、常壓（無(wú)壓）燒結(jié)常壓（無(wú)壓）燒結(jié)SiC和熱和熱壓燒結(jié)壓燒結(jié)SiC2022-6-25104E 氮化硅陶瓷：氮化硅陶瓷：氮化硅（氮化硅（Si3N4）也是新開發(fā)出來(lái)的摩擦副材料，耐也是新開發(fā)出來(lái)的摩擦副材料，耐磨性好、摩擦系數(shù)低，并且具有良好的耐腐蝕性，磨性

54、好、摩擦系數(shù)低，并且具有良好的耐腐蝕性，且線膨脹系數(shù)小，抗熱沖擊能力比氧化鋁陶瓷好。且線膨脹系數(shù)小，抗熱沖擊能力比氧化鋁陶瓷好。根據(jù)制造工藝不同，主要可分為根據(jù)制造工藝不同，主要可分為反應(yīng)燒結(jié)反應(yīng)燒結(jié)Si3N4、常常壓（無(wú)壓）燒結(jié)壓（無(wú)壓）燒結(jié)Si3N4和熱壓燒結(jié)和熱壓燒結(jié)Si3N4耐腐蝕機(jī)械密封中，氮化硅陶瓷與碳石墨組對(duì)性能耐腐蝕機(jī)械密封中，氮化硅陶瓷與碳石墨組對(duì)性能良好，而與填充玻璃纖維聚四氟乙烯組對(duì)時(shí)，氮良好，而與填充玻璃纖維聚四氟乙烯組對(duì)時(shí)，氮化硅損耗大；氮化硅和氮化硅組對(duì)的性能也不是化硅損耗大；氮化硅和氮化硅組對(duì)的性能也不是太好，會(huì)導(dǎo)致較大的磨損率。太好，會(huì)導(dǎo)致較大的磨損率。2022

55、-6-251052022-6-25106（1）材料要求（）在工作溫度下耐介質(zhì)腐蝕（）足夠的彈性（）有一定強(qiáng)度(柔性石墨因強(qiáng)度差，使用場(chǎng)合受到限制)（）耐磨（）易加工、價(jià)格低（2）種類（）按材料分：合成橡膠、聚四氟乙烯、柔性石墨等；（）按截面形狀分：圓形、矩形、V形、楔形、包四氟形等； （三）輔助密封圈（三）輔助密封圈PS：安裝O型圈時(shí)抹點(diǎn)機(jī)油，對(duì)準(zhǔn)定位槽，強(qiáng)行壓入，有些O圈要抹肥皂水或凡士林。避免浸油失效。2022-6-25107 把軸或軸套的運(yùn)動(dòng)方式(旋轉(zhuǎn))傳遞給動(dòng)環(huán)，一般是通過(guò)鍵（要配合階梯軸）、緊定螺釘、傳動(dòng)螺釘、銷、R槽、撥叉、彈簧、波紋管等的組合來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)。（1）緊定螺釘（頂絲）傳動(dòng)

56、：在軸表面劃凹坑，否則易打 滑失效，特別當(dāng)直徑較大和溫度較高時(shí)。（2）驅(qū)動(dòng)環(huán)+軸套（3）鍵臺(tái)階傳動(dòng)（5）銷釘傳動(dòng)（8）波紋管傳動(dòng)（四）傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的作用（四）傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的作用2022-6-25108（1）浮裝式（可以在軸向、徑向設(shè)計(jì)防轉(zhuǎn)銷）（2）托裝式(一般小扭矩可不用銷，要注意端面垂直度)（3）夾固式(浮動(dòng)性差，注意端面垂直度)（4）防抽空(前加卡環(huán)) （五五）靜環(huán)防轉(zhuǎn)方式靜環(huán)防轉(zhuǎn)方式 看圖片看圖片2022-6-25109三、機(jī)械密封失效原因分析探討1 機(jī)械密封失效時(shí)長(zhǎng)見的現(xiàn)象機(jī)械密封失效時(shí)長(zhǎng)見的現(xiàn)象1.1 工作時(shí)發(fā)生尖叫工作時(shí)發(fā)生尖叫這是因?yàn)槊芊舛嗣鏉?rùn)滑效果不佳,應(yīng)安裝旁路沖洗管路,加大管徑和相

57、應(yīng)的節(jié)流裝置的尺寸。1.2 密封在工作時(shí)發(fā)生爆鳴密封在工作時(shí)發(fā)生爆鳴原因是密封介質(zhì)汽化或閃蒸,應(yīng)在允許范圍內(nèi)提高密封腔壓力,改進(jìn)密封設(shè)計(jì),降低介質(zhì)溫差,安裝旁路沖洗管路,加大管徑和相應(yīng)的節(jié)流元件;加強(qiáng)密封端面的冷卻,檢查密封平衡設(shè)計(jì),精確測(cè)量密封腔內(nèi)的壓力，溫度及介質(zhì)壓力。1.3 石磨粉聚集在密封面外側(cè)石磨粉聚集在密封面外側(cè)原因是密封面潤(rùn)滑不良,密封端面間的液膜汽化或閃蒸,產(chǎn)生殘留物質(zhì),造成石墨環(huán)磨損，應(yīng)改善潤(rùn)滑狀態(tài),防汽化。2022-6-251101.4 密封泄露密封泄露a 由于密封介質(zhì)汽化或閃蒸密封端面, 應(yīng)先判斷泄漏源,斷面密封問(wèn)題可能出在端面不平、裂紋、破碎或爆破,發(fā)生熱變形或機(jī)械變形

58、;b 密封零件結(jié)構(gòu)不合理或強(qiáng)度不夠產(chǎn)生變形;c 因材料及加工原因產(chǎn)生的殘余變形;d 安裝時(shí)零件受力不均等,應(yīng)檢查安裝尺寸是否正確，密封和材質(zhì)是否適于使用工況,密封墊是否壓緊,是否螺栓力矩太大造成密封座變形，是否有安裝損傷,必要時(shí)予以更換;e 檢查填料腔裝配面和其他有關(guān)元件對(duì)軸線的垂直度，管道及設(shè)備安裝誤差輔助密封安裝時(shí)可能被壓傷或擦傷;f 介質(zhì)從軸套間隙中漏出,0型圈老化;g 密封壓縮屈服變形,化學(xué)腐蝕檢查密封槽和導(dǎo)角是否正常,起動(dòng)設(shè)備前應(yīng)將密封端面重新研磨以保證密封面的光滑平整。2022-6-251112 機(jī)械密封失效的原因分析機(jī)械密封失效的原因分析2.1振動(dòng)振動(dòng)泵的振動(dòng)原因很多，振動(dòng)原因主

59、要為轉(zhuǎn)子不平衡，也有泵的振動(dòng)原因很多，振動(dòng)原因主要為轉(zhuǎn)子不平衡，也有其它原因。例如：泵和電機(jī)振正不佳，軸承故障、地腳螺栓其它原因。例如：泵和電機(jī)振正不佳，軸承故障、地腳螺栓松動(dòng)等。振動(dòng)以軸向振動(dòng)對(duì)密封的危害最大。大多數(shù)工藝流松動(dòng)等。振動(dòng)以軸向振動(dòng)對(duì)密封的危害最大。大多數(shù)工藝流程泵的轉(zhuǎn)速在程泵的轉(zhuǎn)速在2950r/min左右，由于密封的追隨性較差，泵的左右，由于密封的追隨性較差，泵的振動(dòng)加劇了動(dòng)靜環(huán)的分離，瞬間的分離在液膜壓力作用下使振動(dòng)加劇了動(dòng)靜環(huán)的分離，瞬間的分離在液膜壓力作用下使密封面開啟，出現(xiàn)大量泄露，如果摩擦副附近存在固體顆粒，密封面開啟，出現(xiàn)大量泄露，如果摩擦副附近存在固體顆粒，進(jìn)入密

60、封端面間會(huì)導(dǎo)致密封端面損壞，從而使機(jī)械密封失效。進(jìn)入密封端面間會(huì)導(dǎo)致密封端面損壞，從而使機(jī)械密封失效。2022-6-251122.2腐蝕失效腐蝕失效(1)表面腐蝕。表面腐蝕。機(jī)械密封件會(huì)因腐蝕介質(zhì)的侵蝕而導(dǎo)致表面腐蝕，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成腐蝕穿透。(2)點(diǎn)腐蝕。點(diǎn)腐蝕。彈簧套常出現(xiàn)大面積或區(qū)域性的點(diǎn)蝕，有的導(dǎo)致穿孔。此類局部腐蝕對(duì)密封的使用雖未造成嚴(yán)重后果，但大修時(shí)也應(yīng)更換。(3)應(yīng)力腐蝕破裂應(yīng)力腐蝕破裂.在應(yīng)力和介質(zhì)腐蝕的共同作用下，金屬焊接管道、軸承、彈簧等會(huì)發(fā)生破裂現(xiàn)象。(4)間隙腐蝕。間隙腐蝕。因介質(zhì)濃度之差而導(dǎo)致縫隙泄露而長(zhǎng)生腐蝕。(5)電化學(xué)腐蝕。電化學(xué)腐蝕。密封中使用的金屬因工作環(huán)境的介