機(jī)械密封全面講解

機(jī)械密封全面講解2023/2/31目錄2023/2/32一、機(jī)械密封原理二、機(jī)械密封的基本零件三、機(jī)械密封的計(jì)算四、機(jī)械密封用材料五、機(jī)械密封輔助系統(tǒng)六、機(jī)械密封性能的影響因素七、石化行業(yè)典型泵的密封八、機(jī)械密封的安裝和使用九、機(jī)械密封故障分析十、補(bǔ)充內(nèi)容一、機(jī)械密封原理2023/2/33（一）定義與組成（圖1-1）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、圓錐彈簧、波片彈簧、波紋管等)構(gòu)成。—使貼合;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2023/2/34

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、壽命長等優(yōu)點(diǎn)，成為了主要的軸密封方式，又叫端面密封。）

在國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)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(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，該對端面保持貼合并相對滑動(dòng)，而構(gòu)成的防止流體泄漏的裝置。

2023/2/353、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(yùn)行所造成的軸向磨損可以及時(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)行中可以對軸向磨損進(jìn)行補(bǔ)償，而填料密封（徑向密封）不能對徑向磨損進(jìn)行補(bǔ)償，故機(jī)械密封比填料密封壽命長。2、傳動(dòng)關(guān)系軸或軸套───緊固螺釘5──彈簧座4──彈簧3─補(bǔ)償環(huán)1壓蓋──防轉(zhuǎn)銷8─非補(bǔ)償環(huán)6（三）密封機(jī)理1、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—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)摩擦副之間有相對轉(zhuǎn)動(dòng)）泄漏點(diǎn)2—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)3—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靜止;泄漏點(diǎn)4—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靜止.2023/2/36（四）輔助設(shè)施通過沖洗、冷卻、過濾、分離等方式進(jìn)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。應(yīng)當(dāng)把它看作機(jī)械密封的組成部分。

2023/2/37（五）機(jī)械密封的種類1、

按使用條件分類（1）高速密封（ZBJ22-001-88：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(jī)用密封（5）耐腐蝕、抗顆粒機(jī)械密封2、

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2023/2/38（六）旋轉(zhuǎn)式和靜止式機(jī)械密封（圖1-2）

（1）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，普通密封大多采用，但易產(chǎn)生不平衡，不能用于高速,且消耗攪拌功率（2）靜止式：補(bǔ)償機(jī)構(gòu)（彈性元件）不隨軸旋轉(zhuǎn)。（用于高速）

2023/2/39（七）內(nèi)裝式和外裝式機(jī)械密封（圖1-3）（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。（用于溫度、壓力較高，腐蝕性不強(qiáng)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。（用于低壓、腐蝕性強(qiáng)的場合）

2023/2/310（八）內(nèi)流式和外流式機(jī)械密封（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。（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。（泄漏量大，只有在壓力、溫度都不高的腐蝕性介質(zhì)中用）

（九）多彈簧和單彈簧機(jī)械密封（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)。（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。

2023/2/311（十）平衡型和非平衡型機(jī)械密封

（1）平衡型：載荷系數(shù)K＜1.0（用于高壓場合）（2）非平衡型：載荷系數(shù)K≥1.0（用于普通壓力場合）

（十一）補(bǔ)償機(jī)構(gòu)形式（1）磁力：系統(tǒng)壓力較低時(shí)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

2023/2/312（十二）雙端面機(jī)械密封（圖1-4）兩套密封面對面或背對背安裝在一起。

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。

兩套密封之間形成一個(gè)密封腔，在密封腔中引入封液：堵封、潤滑、冷卻，選潔凈、潤滑性好的封液介質(zhì)。

2023/2/313（十三）串聯(lián)式機(jī)械密封（圖1-5）兩套密封沿同一方向布置，密封腔壓力逐級(jí)降低,用于高壓場合。

2023/2/314（十四）波紋管機(jī)械密封去掉了補(bǔ)償環(huán)密封圈及其摩擦阻力，補(bǔ)償環(huán)密封圈改至彈簧座處, 補(bǔ)償環(huán)追隨性提高.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)聚四氟乙烯波紋管用于腐蝕性介質(zhì)。2023/2/315（十五）集裝式機(jī)械密封（圖1-6）將機(jī)械密封、軸套、壓蓋組合成一個(gè)整體。安裝時(shí)只需固定壓蓋、軸套，取下定位擋塊即可。安裝方便，排除了安裝不良的影響。二、機(jī)械密封的基本零件2023/2/316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)，良好的自潤滑性，材料與介質(zhì)有很好的浸潤性短時(shí)間干摩擦，不損傷端面。（5）易加工，材料成本低2023/2/317（二）摩擦副匹配要考慮的因素（1）一般選擇一軟一硬的材料配對，軟環(huán)作窄環(huán)，如 YG6/M106K，只有介質(zhì)含固體顆粒、易結(jié)晶、粘度高 時(shí)才選用硬對硬。（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A11（0·4~0·6）以利補(bǔ)償靜環(huán)和軸（軸套）間隙1~3mm以免摩擦2023/2/318（三）

密封端面寬度（1）主要決定窄環(huán)（軟環(huán)）寬度，寬環(huán)外徑—窄環(huán)外徑≥0.5，寬環(huán)內(nèi)徑≤窄環(huán)內(nèi)徑－0.5；（2）泄漏量與摩擦副端面寬度關(guān)系不大（3）窄的端面摩擦熱少，溫度梯度小，熱變形小，磨損均勻；（4）從受力角度出發(fā)，窄的端面整體強(qiáng)度和剛度差，易損壞或變形。因此應(yīng)綜合考慮。對于普通密封，端面寬度推薦值如下：2023/2/319寬系列用于組對性能好（如YG6/M106K、SiC/M106K）、工況條件好的場合窄系列用于組對性能欠佳（如YG6/YG6、YG6/青銅）、飽和蒸氣壓高、易揮發(fā)、顆粒介質(zhì)，高速機(jī)械密封，（對于輕烴介質(zhì)，在強(qiáng)度夠的情況下，取窄系列）。軸

徑≤16≤35≤55≤70≤100≤120寬系列2.53.04.05.06.07.0中系列2.02.53.04.05.05.0窄系列1.52.02.02.53.03.02023/2/320（四）密封環(huán)的主要技術(shù)要求（１）平面度0.0009，硬質(zhì)Ｒａ≤0.2，軟質(zhì)Ｒａ≤0.4，表面不應(yīng)有裂紋、劃傷、氣孔、疏松等缺陷。（２）密封環(huán)端面與安裝輔助密封圈處的平行度、垂直度按ＧＢ１１８４－８０的７級(jí)精度要求。（３）安裝輔助密封圈處粗糙度：Ｒａ≤3.2，徑向尺寸公差Ｈ８或ｈ８。上述要求是對普通機(jī)械密封而言，對轉(zhuǎn)速較低的釜用機(jī)械密封可適當(dāng)放寬標(biāo)準(zhǔn)，對高速機(jī)封要求更高。

2023/2/321（五）摩擦副端面平面度檢測平面度0.0009，普通量具無法檢測，通常利用光波的干涉效應(yīng)來檢測。（1）光波的干涉效應(yīng)

根據(jù)波動(dòng)學(xué)原理，兩波產(chǎn)生干涉的條件是：（a）兩波在相遇點(diǎn)振向一致；（b）兩波具有相同的頻率；（c）兩波在相遇點(diǎn)有固定的周相差

。（兩個(gè)同樣的鈉光燈不行，只有用同一光源發(fā)出的光設(shè)法分成兩束，才滿足相干條件）2023/2/322滿足相干條件的兩束光的疊加效果是：在波程差為波長整數(shù)倍的地方，光強(qiáng)度加強(qiáng)；在波程差為半個(gè)波長的奇數(shù)倍的地方，光強(qiáng)度減至零（變暗）。這就是光的干涉原理。

2023/2/323（2）平面度檢測原理設(shè)入射角i=0，e為氣膜厚度（即是被檢測面上點(diǎn)到平晶的距離），λ為光波波長，δ為光的波程差，那么δ=2e＋λ/2當(dāng)δ=kλ時(shí)，被檢測面上點(diǎn)變暗；δ=(2k＋1)λ/2，被檢測面上點(diǎn)變亮

；（其中k=0,1,2,3,4,…，k為整數(shù)）由以上公式可以得出下面結(jié)論：

（?。┫噜弮蓷l光帶所對應(yīng)兩點(diǎn)的氣膜厚度差（高度差）為λ/2，（對于鈉光燈λ=0.589μm，λ/2≈0.3μm）2023/2/324（ⅱ）相鄰兩條光帶寬b=λ/2Sinθ，（θ為空氣膜傾斜角）（ⅲ）當(dāng)e=0時(shí)，δ=λ/2（半波損失），出現(xiàn)暗條紋；（1）合格光帶舉例2023/2/325（2）平面度檢測器（圖2-3）平晶：由派利克斯玻璃、熔凝水晶或折射系數(shù)為1.516的光學(xué)玻璃制造。表面平面度0.1μm(2級(jí))，0.03μm(1級(jí))。光源:鈉光燈(λ=0.589μm)2023/2/326（六）密封端面的粗糙度要求密封端面承載能力與表面粗糙度有很大關(guān)系，大約有如下關(guān)系：

粗糙度3.20.80.40.2承載面積（%）4124095端面比壓增加（倍）247.31.50.05

由此可以看出，密封端面粗糙度應(yīng)在0.2以上，否則，端面比壓比理論值高的多，結(jié)果是高點(diǎn)接觸，局部壓力很高；由于摩擦副的硬度、剛度的差異，局部高點(diǎn)發(fā)熱甚至產(chǎn)生裂紋。石墨環(huán)表面磨出細(xì)微的環(huán)狀溝紋。泵的振動(dòng)和動(dòng)、靜環(huán)的不同心會(huì)加劇這種磨損。被磨掉的顆粒存在于端面中，形成磨粒磨損，磨損加劇，有時(shí)在泄漏的介質(zhì)中可以看到石墨黑漿。

2023/2/327（七）動(dòng)環(huán)（旋轉(zhuǎn)環(huán)）

非補(bǔ)償動(dòng)環(huán)（只旋轉(zhuǎn)，不能補(bǔ)償，其后無彈性元件。)補(bǔ)償動(dòng)環(huán)（既旋轉(zhuǎn)，又作軸向補(bǔ)償，其后有彈性元件。)（?。┹o助密封圈受軸向力，軸向、徑向都起密封作用，這種密封方式較為可靠。（ⅱ）輔助密封圈只受徑向力，易產(chǎn)生老化、冷流變形，從而導(dǎo)致密封失效。（ⅲ）波紋管：無作軸向補(bǔ)償?shù)妮o助密封圈，因此，浮動(dòng)性好，密封圈不易失效。

2023/2/328（八）靜環(huán)(不旋轉(zhuǎn))非補(bǔ)償靜環(huán)（不旋轉(zhuǎn)不補(bǔ)償）：主要有三種安裝方式：浮裝式、托裝式、夾固式。補(bǔ)償靜環(huán)（不旋轉(zhuǎn)只補(bǔ)償）：其輔助密封圈情況和補(bǔ)償動(dòng)環(huán)基本一致。

2023/2/329（九）密封環(huán)的種類整體式（用同一種材料制造）、組合式（如鑲嵌）、表面堆焊、表面噴涂

（十）整體式密封環(huán)2023/2/330各個(gè)部位性能均勻一致，最常用的有：石墨、SiC、鈷基硬質(zhì)合金、鎳基硬質(zhì)合金、NiCr基硬質(zhì)合金、陶瓷等。2023/2/331（十一）組合式整體環(huán)價(jià)格高，加工困難，因此出現(xiàn)組合式密封環(huán)。組合式包括：（ⅰ）熱裝式（ⅱ）帶密封圈式（無組合應(yīng)力、無應(yīng)力變形；開槽、打孔麻煩，多一泄漏點(diǎn)）

2023/2/332（十二）熱裝式密封環(huán)優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，性能優(yōu)異，價(jià)格較低，運(yùn)用較多。缺點(diǎn)：（?。┮蜻^盈接觸不均勻，而產(chǎn)生機(jī)械變形。（ⅱ）兩種材料線膨脹系數(shù)不一致，當(dāng)溫度變化時(shí)，過盈量變化，會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力變形。

2023/2/333（十三）熱裝式密封環(huán)的過盈值選擇Δδ=δ－Dp（α1－α2）ΔT式中Δδ：工作溫度時(shí)的過盈量δ：常溫過盈量

Dp：鑲嵌直徑

α1：座線脹系數(shù)α2：環(huán)的線脹系數(shù)ΔT=工作溫度－常溫（20。C）（YG6：4.5×10－61/。C1Cr18Ni9Ti：16.6×10－61/。C3Cr13：11.5×10－61/。C）（1）在滿足傳遞扭矩的情況下，取最小過盈值；2023/2/334（2）由上式，當(dāng)使用溫度為300°C時(shí)，對

YG6/1Cr18Ni9Ti，過盈量為：δ=Dp（16.6－4.5）×10－6×（300－20）=3.4×10－3Dp

（以便記憶）（3）長期放置的鑲嵌環(huán)，使用前要檢查平面度；（4）對大直徑、高轉(zhuǎn)速(環(huán)座產(chǎn)生離心力)、彈性模量小的材質(zhì)(4J42、鈦合金)，過盈量可相應(yīng)大一些。（5）高溫200°C以上少用熱裝式結(jié)構(gòu)，否則要核算過盈量。

2023/2/335（十四）輔助密封圈（1）材料要求（?。┰诠ぷ鳒囟认履徒橘|(zhì)腐蝕（ⅱ）足夠的彈性（ⅲ）有一定強(qiáng)度(柔性石墨因強(qiáng)度差，使用場合受到限制)（ⅳ）耐磨（ⅴ）易加工、價(jià)格低（2）種類（ⅰ）按材料分：合成橡膠、聚四氟乙烯、柔性石墨等；（ⅱ）按截面形狀分：圓形、矩形、V形、楔形、包四氟形等；

2023/2/336（十五）傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的作用把軸或軸套的運(yùn)動(dòng)方式(旋轉(zhuǎn))傳遞給動(dòng)環(huán)，一般是通過鍵、緊定螺釘、傳動(dòng)螺釘、銷、R槽、撥叉、彈簧、波紋管等的組合來傳遞運(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）鍵＋臺(tái)階傳動(dòng)（3）撥叉?zhèn)鲃?dòng)（一邊開槽一邊伸爪）（4）并圈彈簧傳動(dòng)（彈簧旋向必須和軸旋向一致）2023/2/337（5）銷釘傳動(dòng)（6）凸耳傳動(dòng)（7）勾圈彈簧傳動(dòng)（8）波紋管傳動(dòng)（9）螺帽固定2023/2/338（十六）靜環(huán)防轉(zhuǎn)方式

（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))2023/2/339（十七）機(jī)械密封的彈性元件螺旋壓縮彈簧錐形彈簧：軸向尺寸較小碟形彈簧：軸向尺寸小波片彈簧：軸向尺寸小并圈彈簧、帶勾彈簧：雙功能(彈力、傳動(dòng))波紋管：三功能(彈力、傳動(dòng)、密封)2023/2/340(十八)波紋管種類橡膠波紋管：用于中性介質(zhì)：水、油，壓力、溫度都不高的場合；聚四氟乙烯波紋管：用于腐蝕性介質(zhì)，酸、堿；金屬波紋管：用于高溫、高速(追隨性好)。

2023/2/341（十九）焊接金屬波紋管密封（1）

制造

采用厚度為0.1-0.2mm的沉淀硬化不銹鋼薄帶(AM350、0Cr17Ni17Ti、0Cr15Ni17Mo2Al、INCONEL-X-750及Ti合金、HasterlloyC-276等)沖壓成截面為S形的片狀環(huán)形件，再焊接成型(用微束等離子焊)。沉淀硬化不銹鋼焊接后須經(jīng)熱時(shí)效處理，將奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，并使馬氏體中析出金屬化合物，沉淀出硬化相，從而獲得高強(qiáng)度、較高的塑性及屈強(qiáng)比（σS/σD＞0.8~0.9）。例：AM350熱失效：真空爐850°C進(jìn)行淬火處理，再進(jìn)行－80°C的低溫處理(制冷劑F12)，以達(dá)到增加彈性、穩(wěn)定尺寸的目的。2023/2/342（2）特點(diǎn)焊接金屬波紋管密封不用會(huì)產(chǎn)生較小滑移的輔助密封圈，使用溫度范圍廣：－200~600°C。高速下對軸的振動(dòng)、振擺適應(yīng)性強(qiáng)，追隨性好。

（3）彈率(剛度N/mm)k=πEt3（d1＋d2）/2nB3·d2/d1

E：工作溫度下彈性模量（N/mm2）：

AM350：1.75×10－6(315.6°C)、INCONEL：2.14×10－6(26.7°C)、1.59×10－6(649°C)、17-7PH：2.0×10－6(21.1°C)、Ti：1.31×10－6(－196°C)、1.14×10－6(23.9°C)、 0.70×106(538°C)。

2023/2/343t：波片厚度mmn：波數(shù)d1/d2：管子內(nèi)外徑mmB：波紋管片寬（d2－d1）/2公式中未考慮波片斷面形狀，具有一定誤差，實(shí)際生產(chǎn)中用彈簧測力計(jì)測彈率(剛度)。

三、機(jī)械密封的計(jì)算

2023/2/344（一）補(bǔ)償環(huán)的受力狀況

要進(jìn)行端面比壓計(jì)算，首先要分析補(bǔ)償環(huán)的受力情況。如圖，補(bǔ)償環(huán)受到的力有：2023/2/345（二）密封端面中液膜反力的分布情況

在d2處，端面間液膜壓力等于P介。在d1處，端面間液膜壓力近似為零。對于中間分布情況，各點(diǎn)的壓力分布與介質(zhì)性質(zhì)有關(guān)，還與端面中的相態(tài)和摩擦狀態(tài)有關(guān)。對于丁烷等(粘度小、易汽化介質(zhì))，壓力分布成凸拋物線狀1。對于水等(中等粘度介質(zhì))，壓力分布成直線性2。對于潤滑油等(高粘度介質(zhì))，壓力分布成凹拋物線狀3。

2023/2/346

在d2處，端面間液膜壓力等于P介。在d1處，端面間液膜壓力近似為零。對于中間分布情況，人們通過大量試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，各點(diǎn)的壓力分布與介質(zhì)性質(zhì)有關(guān)，還與端面中的相態(tài)和摩擦狀態(tài)有關(guān)。對于丁烷等(粘度小、易汽化介質(zhì))，壓力分布成凸拋物線狀1。對于水等(中等粘度介質(zhì))，壓力分布成直線性2。對于潤滑油等(高粘度介質(zhì))，壓力分布成凹拋物線狀3。

2023/2/347（三）液膜反力的計(jì)算

Fm=λP介

S（液膜比壓Pm=λP介）λ：膜壓系數(shù)≈0.5（中粘度），=0.65～0.75（低粘度），=0.3～0.4（高粘度）。它是一個(gè)平均值，表示液膜壓力占介質(zhì)壓力的比例，并不表示壓力的分布情況。該公式為端面比壓的計(jì)算提供了方便。S：端面面積S=π（d22－d12）/42023/2/348（四）易汽化介質(zhì)中密封端面間的液膜壓力分布易汽化介質(zhì)（如液態(tài)烴等）的機(jī)械密封一直是石化行業(yè)中較難解決的問題，其原因是膜壓系數(shù)不穩(wěn)定，因其在端面中的相態(tài)和摩擦狀態(tài)不穩(wěn)定。因此弄清端面間的壓力分布，對于正確計(jì)算液膜反力很有必要。

2023/2/349大家都知道，對于輕烴類介質(zhì)，端面縫隙中存在氣液兩相。rb為汽化半徑，此處液膜壓力=P飽和（tp），tp處溫度最高。r2～rb區(qū)域，液膜壓力成線性分布，液相rb～r1區(qū)域，液膜壓力成拋物線分布，氣相對于易汽化介質(zhì)膜壓系數(shù)λ，中國石油大學(xué)顧永泉教授提出一個(gè)計(jì)算公式：λ=2/3×/P1＋（1/2－1/6×Pf/P1）（r2～rb）/(r2

－r1)式中：Pf：rb處氣化壓力P1：介質(zhì)壓力rb：氣化半徑r2/r1：端面外半徑/內(nèi)半徑計(jì)算值一般在0.70～0.85之間。

2023/2/350（五）膜壓系數(shù)的影響因素（1）端面幾何尺寸，由上面公式可以看出。（2）密封結(jié)構(gòu)：前面講的都是對內(nèi)流式而言的，對外流式，λ還要增大0.2左右，對于中等粘度介質(zhì)λ=0.7（3）摩擦狀態(tài)：邊界摩擦（端面多個(gè)高點(diǎn)直接接觸承壓。液膜厚度只有幾個(gè)分子厚，且不連續(xù)，幾乎不承壓，只起潤滑作用，λ=0）、液體摩擦（全液膜，泄漏量大，機(jī)械密封一般不采用）、混和摩擦（介于以上兩種之間,這是機(jī)械密封端面摩擦的主要形式）（4）端面縫隙情況：漸開形，λ減?。粷u收形，λ增大（5）其他因素：轉(zhuǎn)速高，對于內(nèi)流式λ減小，對于外流式λ增大。此外端面比壓、密封面溫度、粗糙度等都有一定影響。

2023/2/351（六）彈簧比壓的計(jì)算Pt=F彈/SF彈可計(jì)算得出，但一般有誤差±10%，這是由于制造廠、制造工藝、原材料的化學(xué)成分、熱處理工藝等存在差異的緣故。一般Pt=0.15~0.2Mpa(內(nèi)裝)，0.3~0.6Mpa(外裝)，反應(yīng)釜中，轉(zhuǎn)速低，軸擺動(dòng)大，取大值。

2023/2/352（七）載荷系數(shù)K介質(zhì)壓力對補(bǔ)償環(huán)的有效作用A面積與端面面積S之比：K=A/SK=（d22－d02）/（d22－d12）d0為介質(zhì)分界圓直徑當(dāng)K≥1時(shí)，機(jī)械密封為非平衡型；當(dāng)K＜1時(shí)，機(jī)械密封為平衡型；平衡系數(shù)β=100（1-K）%載荷比壓：P載=KP介2023/2/353（八）端面比壓

P=Pt+P載－P液膜

=Pt+（K-λ）P介

（內(nèi)裝式） 對于雙端面機(jī)械密封介質(zhì)側(cè)： P液膜=P外＋λ（P內(nèi)－P外）P載=KP內(nèi)＋（1－K）P外所以：P=Pt＋KP內(nèi)＋（1－K）P外－［P外＋λ（P內(nèi)－P外）］ =Pt＋（K－λ）（P內(nèi)－P外） =Pt＋（K－λ）ΔP2023/2/354端面比壓的選取原則：（1）必須高于彈簧比壓；（2）必須大于介質(zhì)在端面溫度升高時(shí)的飽和蒸汽壓；在保證以上條件下，盡量取小值，以防端面發(fā)熱，破壞液膜，加劇磨損，功率消耗增大，密封使用壽命減短。同時(shí)考慮以下原則：（1）對自潤滑性好的組對（M106K/Si