机械密封结构及检修

1、目目 录录 n一、机械密封基本结构、原理和特点一、机械密封基本结构、原理和特点n二、机械密封的安装二、机械密封的安装n三、机械密封的检修三、机械密封的检修n四、机械密封的运转四、机械密封的运转 n五、机械密封泄漏原因分析及判断五、机械密封泄漏原因分析及判断一、机械密封的基本结构、作用原理和特点一、机械密封的基本结构、作用原理和特点 1.1.定义定义 由至少一对垂直于旋转轴线的端面在流体压力和补偿机构弹力（或由至少一对垂直于旋转轴线的端面在流体压力和补偿机构弹力（或磁力）的作用以及辅助密封的配合下保持贴合并相对滑动而构成的磁力）的作用以及辅助密封的配合下保持贴合并相对滑动而构成的防止流体泄漏的装

2、置。防止流体泄漏的装置。2.2.基本结构基本结构 机械密封一般主要由四大部分组成：机械密封一般主要由四大部分组成： 由静止环（由静止环（静环静环）和旋转环（）和旋转环（动环动环）组成的一对密封端面，该密）组成的一对密封端面，该密封端面有时也称为摩擦副，是机械密封的核心；封端面有时也称为摩擦副，是机械密封的核心； 以弹性元件（或磁性元件）为主的以弹性元件（或磁性元件）为主的补偿缓冲机构补偿缓冲机构； 辅助密封机构辅助密封机构； 使动环和轴一起旋转的使动环和轴一起旋转的传动机构传动机构。 一、机械密封的基本结构、原理和特点一、机械密封的基本结构、原理和特点机械密封结构图机械密封结构图1紧定螺钉；2

3、弹簧座；3弹簧；4动环辅助密封圈；5动环；6静环；7静环辅助密封圈；8防转销 3 3、机械密封的分类、机械密封的分类n按弹簧元件旋转或静止可分为：按弹簧元件旋转或静止可分为： 旋转式和静止式旋转式和静止式n按弹簧和动环安装在密封箱按弹簧和动环安装在密封箱内部还是外部与介质是否接触内部还是外部与介质是否接触可分为：可分为：内置式和外置式内置式和外置式内置式：内置式：可以利用密封箱内介质压力来密可以利用密封箱内介质压力来密封，机械密封的元件均处于流体介质中，封，机械密封的元件均处于流体介质中，密封端面的受力状态以及冷却和润滑情况密封端面的受力状态以及冷却和润滑情况好。好。外置式：外置式：结构的介质

4、作用力与弹性元件的结构的介质作用力与弹性元件的弹力方向相反，当介质压力有波动，而弹弹力方向相反，当介质压力有波动，而弹簧补偿量又不大时，会导致密封环不稳定簧补偿量又不大时，会导致密封环不稳定甚至严重泄漏。甚至严重泄漏。n按介质在端面引起的卸载情况可分为：按介质在端面引起的卸载情况可分为：平衡式和非平衡式平衡式和非平衡式 非平衡式密封，仅适用于密封腔压力非平衡式密封，仅适用于密封腔压力1.0MPa150150）、中、普通（）、中、普通（- -20t 8020t 80）、低温密封）、低温密封n按密封腔压力分类：按密封腔压力分类：超高、高、中、低压、负压机械超高、高、中、低压、负压机械密封密封n按轴

5、径尺寸分类：按轴径尺寸分类：大轴颈（大轴颈（d120mmd120mm）、一般轴颈、小）、一般轴颈、小轴颈轴颈(d25mm)(d25mm)机械密封机械密封 n等等等等3.3.作用原理作用原理n（1 1）动环在弹簧力和介质压力的作用）动环在弹簧力和介质压力的作用下，与静环的端面紧密贴合，并发生相下，与静环的端面紧密贴合，并发生相对滑动，阻止了介质沿端面间的径向泄对滑动，阻止了介质沿端面间的径向泄漏（漏（泄漏点泄漏点1 1） ；n（2 2）动环辅助密封圈阻止了介质可能）动环辅助密封圈阻止了介质可能沿动环与轴之间间隙的泄漏（沿动环与轴之间间隙的泄漏（泄漏点泄漏点2 2） ； n（3 3）静环辅助密封圈

6、阻止了介质可能）静环辅助密封圈阻止了介质可能沿静环与端盖之间间隙的泄漏（沿静环与端盖之间间隙的泄漏（泄漏点泄漏点3 3）；）； n（4 4）用）用O O形圈或垫片来密封端盖与密封形圈或垫片来密封端盖与密封腔体连接处的泄漏（腔体连接处的泄漏（泄漏点泄漏点4 4） 。4.4.机械密封零部件常用材质机械密封零部件常用材质、端面密封摩擦副的材料、端面密封摩擦副的材料 摩擦副材料有石墨、陶瓷、堆焊硬质合金、碳化钨合金、SiC、填充聚四氟乙烯、锡青铜、钢结硬质合金、不锈钢、酚醛塑料、尼龙等。 、石墨、石墨 优点：是耐腐蚀性和自润滑性好，摩擦系数小，耐热冲击性好并容易加工。缺点：是机械强度低，有孔隙。石墨的

7、这两个缺点可以用浸渍和渗碳的方法改善。浸渍石墨可分为浸树脂和浸渍金属两种。用作中低转速机械密封的动环和高速机械密封的静环。、陶瓷、陶瓷 优点：是耐腐蚀性好，硬度很高，耐磨性好，缺点：是脆性大以及硬度过高而难以加工。应用较多是氧化铝陶瓷，还有金属陶瓷。陶瓷多用于腐蚀性介质、中低速的场合。、堆焊硬质合金、堆焊硬质合金 在碳钢、铬钢和铬镍钢的密封面上堆焊硬质合金，优点是硬度高，耐腐蚀性好，耐温性好（500以下），耐腐蚀或汽蚀性好。 缺点是易产生气孔、夹渣和表面硬度不均匀。、碳化钨合金、碳化钨合金 由碳化钨、碳化钛等硬度高、熔点高的金属碳化物，是用加粘结剂粉末冶金的办法，压制烧结成型。优点是硬度、强度

8、都很高，耐磨、耐高温、耐腐蚀，线膨胀系数低， 缺点是性脆，加工困难。 碳化钨是应用最广泛的端面密封副材料。多用作中低转速机械密封的静环，高速机械密封的动环。 、辅助密封圈的材料、辅助密封圈的材料 对辅助密封材料的要求是弹性好，摩擦系数小，耐磨、耐热和低温性好，抗介质腐蚀、溶解和老化等，此外还要求在压缩后和长期使用中残余变形好。常用的辅助密封圈材料是橡胶和聚四氟乙烯等。具体适用范围见后续表。、弹簧及其他零件材料、弹簧及其他零件材料 对弹簧材料的要求是对弹簧材料的要求是：弹性好、耐介质腐蚀，有一定的强度。常用弹簧材料有不锈弹簧钢（1Cr18Ni9Ti、0Cr17Ni12Mo2等）、铬钢（3Cr13

9、、4Cr13等）、碳素弹簧钢（60Si2Mn等）和磷青铜。波纹管材料 对波纹管材料的要求是：良好的焊接性能；较大的弹性；一定的耐腐蚀性。常用的波纹管材料有铁基、铜基和镍基合金以及钛材等。一般以铁基中的镍铬奥氏体带材为主，尤以1Cr18Ni125MnMo2Ti用得最多。高镍弹性合金被认为是制作波纹管较理想的材料，含铝的材料用一般焊接技术时会遇到困难。目前国外用得最多的波纹管材料有AM350（近似Cr16Ni45MnMo3N）属于固溶体、低强度、低硬度、高延伸率。 5.5.机械密封的特点机械密封的特点（1 1）密封性好：）密封性好：在长期运转中密封状态很稳定，泄漏量很小，据统在长期运转中密封状态很

10、稳定，泄漏量很小，据统计约为软填料密封泄漏量的计约为软填料密封泄漏量的1%1%以下。以下。JB4127.1-1999JB4127.1-1999机械密封技机械密封技术条件术条件中规定，泄漏量的要求是当被密封介质为液体时，平均中规定，泄漏量的要求是当被密封介质为液体时，平均泄漏量规定如下：轴（或轴套）外径大于泄漏量规定如下：轴（或轴套）外径大于50mm50mm时，泄漏量不大于时，泄漏量不大于5ml/h,5ml/h,外径不大于外径不大于50mm50mm时，泄漏量不大于时，泄漏量不大于3ml/h3ml/h，特殊条件及密封，特殊条件及密封介质为气体时不受此限制。介质为气体时不受此限制。（2 2）使用寿命

11、长：）使用寿命长：机械密封端面由自润滑性及耐磨性较好的材料组机械密封端面由自润滑性及耐磨性较好的材料组成，还具有磨损补偿机构。因此，密封端面的磨损量在正常工作成，还具有磨损补偿机构。因此，密封端面的磨损量在正常工作条件下很小，一般的可连续使用条件下很小，一般的可连续使用1 1 2 2年，特殊的可用到年，特殊的可用到5 5年左右。年左右。（3 3）稳定性好：）稳定性好：由于机械密封靠弹簧力和流体压力使摩擦副贴合，在由于机械密封靠弹簧力和流体压力使摩擦副贴合，在运转中即使摩擦副磨损后，密封端面也始终自动地保持贴合。因此，运转中即使摩擦副磨损后，密封端面也始终自动地保持贴合。因此，正确安装后，就不需

12、要经常调整，使用方便。正确安装后，就不需要经常调整，使用方便。（4 4）功率损耗小：）功率损耗小：由于机械密封的端面接触面积小，摩擦功率损耗小，由于机械密封的端面接触面积小，摩擦功率损耗小，一般仅为填料密封的一般仅为填料密封的20%20% 30%30%。（5 5）轴或轴套表面不易磨损：）轴或轴套表面不易磨损：由于机械密封与轴或轴套的接触部位几由于机械密封与轴或轴套的接触部位几乎没有相对运动，因此对轴或轴套的磨损较小。乎没有相对运动，因此对轴或轴套的磨损较小。（6 6）耐振性强：）耐振性强：机械密封具有缓冲功能，因此当设备或转轴在一定范机械密封具有缓冲功能，因此当设备或转轴在一定范围内振动时，仍

13、能保持良好的密封性能。径向密封转速在围内振动时，仍能保持良好的密封性能。径向密封转速在n=3000r/minn=3000r/min下最大径向振幅不超过下最大径向振幅不超过0.05mm0.05mm，机械密封是可以承受的。，机械密封是可以承受的。（7 7）密封参数高，适用范围广：）密封参数高，适用范围广：当合理选择摩擦副材料及结构，加当合理选择摩擦副材料及结构，加之设置适当的冲洗、冷却等辅助系统的情况下，机械密封可广泛适用之设置适当的冲洗、冷却等辅助系统的情况下，机械密封可广泛适用于各种工况，尤其在高温、低温、强腐蚀、高速等恶劣工况下，更显于各种工况，尤其在高温、低温、强腐蚀、高速等恶劣工况下，更

14、显示出其优越性。目前机械密封技术参数可达到如下水平：轴径示出其优越性。目前机械密封技术参数可达到如下水平：轴径5 5 1000mm1000mm；使用封端面平均线速度；使用封端面平均线速度v v的乘积的乘积pvpv值可达值可达1000MPa1000MPam/sm/s。（8 8）结构复杂、拆装不便：）结构复杂、拆装不便：与其它密封比较，机械密封零件数目多与其它密封比较，机械密封零件数目多要求精密，结构复杂。特别是在装配方面较困难，拆装时要从轴端抽要求精密，结构复杂。特别是在装配方面较困难，拆装时要从轴端抽出密封环，必须把机器部分（联轴器）或全部拆卸，要求工人有一定出密封环，必须把机器部分（联轴器）

15、或全部拆卸，要求工人有一定的技术水平。的技术水平。6.6.机械密封的辅助措施机械密封的辅助措施包括：冷却、保温、冲洗、过滤等。冷却：冷却：对密封面周围介质采用间接降温的方法，使介质冷却下来，降低摩擦副端面温度。保温：保温：如果温度较低，被密封介质容易发生结晶固化等情况时，应采取必要的保温措施，防止因结晶或固化造成端面的损坏。冲洗：冲洗：利用被密封介质或其他有压力的介质带走机械密封摩擦副产生的热量，并可防止杂质沉积及气体滞留等。冲洗方法较多：有自冲洗、反冲洗、贯穿冲洗、外冲洗及循环冲洗等自冲洗：介质由泵出口端通过管道引入密封腔；反冲洗：介质由密封腔通过管道引入泵入口端；贯穿冲洗：将自冲洗和反冲洗

16、两者结合；外冲洗：将外部系统有压力的介质通入密封腔中；循环冲洗：借助于泵送叶轮使密封腔内介质进行循环，带走热量。急冷：是将冷却液（一般为水）直接与动、静环内径（或外径）接触的一种冷却，使动、静环与密封圈均受到冷却，冷却效果好。常见的3种急冷方法：以水为冷却液；以溶剂作冷却剂；以蒸汽作冷却液。 二、机械密封的安装二、机械密封的安装安装普通机械密封部位轴或轴套的精度要求安装普通机械密封部位轴或轴套的精度要求密封腔体与密封端盖定位端面对轴（或轴套）表面的跳动要求密封腔体与密封端盖定位端面对轴（或轴套）表面的跳动要求 （1 1）静止部件的安装）静止部件的安装 静环端面垂直度测量静环端面垂直度测量 （2

17、 2）确定弹簧座在轴上的安装位置）确定弹簧座在轴上的安装位置 （3 3）旋转部件的组装）旋转部件的组装 （4 4）将安装好静止部件的密封端盖安装到密封腔体上，将端盖均匀压）将安装好静止部件的密封端盖安装到密封腔体上，将端盖均匀压紧，不得装偏。用塞尺检查端盖和密封腔端面的间隙，其误差不大于紧，不得装偏。用塞尺检查端盖和密封腔端面的间隙，其误差不大于0.04mm0.04mm。检查端盖和静环对轴的径向间隙，沿圆周各点的误差不大于。检查端盖和静环对轴的径向间隙，沿圆周各点的误差不大于0.1mm0.1mm。 （4 4）辅助设备的安装）辅助设备的安装 常见的辅助设备有冷却润滑和冲洗密封面的循环管路、热交换

18、器、常见的辅助设备有冷却润滑和冲洗密封面的循环管路、热交换器、蒸汽加热管路、过滤网、强制循环系统等。蒸汽加热管路、过滤网、强制循环系统等。 安装完毕后，应予盘车，观察有无碰触之处，如感到盘车很重，必安装完毕后，应予盘车，观察有无碰触之处，如感到盘车很重，必须检查轴是否碰到静环，密封件是否碰到密封腔，否则应采取措施予须检查轴是否碰到静环，密封件是否碰到密封腔，否则应采取措施予以消除。对十分重要设备的机械密封，必须进行静压试验和动压试验，以消除。对十分重要设备的机械密封，必须进行静压试验和动压试验，试验合格后方可投入正式使用。试验合格后方可投入正式使用。三、机械密封的维修三、机械密封的维修 平面度

19、平面度0.0009mm0.0009mm，普通量具无法检测，普通量具无法检测，通常利用光波的干涉效应来检测。通常利用光波的干涉效应来检测。所以维修时注意做好密封端面的保护。所以维修时注意做好密封端面的保护。动环、静环端动环、静环端面要清洗干净，面要清洗干净，包好包好动环动环定位槽动环动环定位槽是否有损伤、动是否有损伤、动环与环座配合是环与环座配合是否正常否正常a.a.堆焊司太立合金的端面磨损量为堆焊司太立合金的端面磨损量为O.8mmO.8mm。b.b.堆焊超硬合金或哈氏合金的端面磨损量为堆焊超硬合金或哈氏合金的端面磨损量为0.5mm0.5mm。c.c.喷涂陶瓷的端面磨损量为喷涂陶瓷的端面磨损量为

20、1.0mm1.0mm。d.d.硬质合金或陶瓷的端面磨损量为硬质合金或陶瓷的端面磨损量为1.8mm1.8mm。e.e.石墨环的凸台为石墨环的凸台为3mm3mm的端面摩损量为的端面摩损量为1.0mm1.0mm，石墨环，石墨环的凸台为的凸台为4mm4mm的端面磨损量为的端面磨损量为1.5mm1.5mm。 弹簧垂直度的测量弹簧垂直度的测量 机械密封的检修工艺主要有以下三个步骤机械密封的检修工艺主要有以下三个步骤（1）.机械密封的清理与检查（2）.机械密封组装技术尺寸校核（3）.机械密封的组装一、机械密封的清理与检查：一、机械密封的清理与检查：机械密封的工作原理要求机械密封内部无任何杂质。在组装机械密封

21、前要彻底清扫动环、静环、轴套等部件。重点检查：1、动静环表面是否存在划痕、裂纹等缺陷，这些缺陷存在会造成机械密封严重漏泄。2、检查动静环座是否存在影响密封的缺陷。3、检查机械密封补偿弹簧是否损坏及变形，弹力是否变化。4、检查密封轴套是否存在毛刺、沟痕等缺陷。5、清扫检查所有密封胶圈是否存在裂纹、气孔等缺陷，测量胶圈直径是否在工差范围内。6、具有泵送机构的机械密封还要检查螺旋泵的螺旋线是否存在裂纹、断线等缺陷。二机械密封组装技术尺寸校核二机械密封组装技术尺寸校核 1、测量动环、静环密封面尺寸。验证动静环的径向宽度，硬材料摩擦面径向宽度比软的大1-3mm,防止硬材料端面棱角嵌入软材料端面上去。 2

22、、检查动环、静环与轴套的间隙，静环内径一般比轴径大1-2mm，动环比轴径大0.5-1mm，用以补偿轴的振动与偏斜，但间隙不能太大，否则会使动密封圈卡人而造成机械密封机能的破坏。 3、机械密封紧力的校核。 4、测量补偿弹簧的长度是否发生变化。 5、测量静环防转销子的长度及销孔深度，防止销子过长静环不能组装到位。三机械密封的组装三机械密封的组装 1、组装时所有密封圈因该涂以肥皂水等润滑剂，这样可以避免组装过程中损坏胶圈。 2、浮动环组装时，一定要小心不要碰倒浮动环弹簧，以免弹簧碰倒后影响浮动环的浮动性能。 3、安装密封时应轻拿轻放，防止损坏密封件，安装时应将密封及腔体擦洗干净。 4、紧固机械密封压

23、盖时紧固螺栓应均匀受力，防止受力不均损坏机械密封。机械密封安装到轴上后，用手推动动环应有弹性及顺利之感，回弹正常。然后在密封面间加些润滑油，将端盖均匀压紧，不得装偏。再完成辅助冲洗系统的安装，盘车检查。总之：机械密封检修中一方面要确保所有零部件的完好、清洁；另总之：机械密封检修中一方面要确保所有零部件的完好、清洁；另一方面相关的尺寸数据符合图纸要求；再者检修过程中不允许工具一方面相关的尺寸数据符合图纸要求；再者检修过程中不允许工具敲击密封元件、以免密封件被损坏。同时确保辅助密封冲洗系统、敲击密封元件、以免密封件被损坏。同时确保辅助密封冲洗系统、工艺系统的正常运行，对保证机械密封正常运行和延长机

24、械密封使工艺系统的正常运行，对保证机械密封正常运行和延长机械密封使用寿命也起到至关重要的作用。用寿命也起到至关重要的作用。泵用机械密封检修中的几个误区泵用机械密封检修中的几个误区 四、机械密封的运转四、机械密封的运转 五、机械密封泄漏原因分析及判断五、机械密封泄漏原因分析及判断泵用机械密封经过静试后，运转时高速旋泵用机械密封经过静试后，运转时高速旋转产生的离心力，会抑制介质的泄漏。因此，试运转时机械密封泄转产生的离心力，会抑制介质的泄漏。因此，试运转时机械密封泄漏在排除轴间及端盖密封失效后，基本上都是由于动、静环摩擦副漏在排除轴间及端盖密封失效后，基本上都是由于动、静环摩擦副受破坏所致。引起摩擦副密封失效的因素主要有：受破坏所致。引起摩擦副密封失效的因素主要有：(l)(l)操作中，因操作中，因抽空抽空、气蚀、憋压等异常现象，引起较大的轴、气蚀、憋压等异常现象，引起较大的轴向力，使动、静环接触面分离；向力，使动、静环接触面分离；(2)(2)对安装机械密封时压缩量过大，导致摩擦副端面严重磨损、对安装机械密封时压缩量过大，导致摩擦副端面严重磨损、擦伤；擦伤；(3)(3)动环密封圈过紧，弹簧无法调整动环的轴向浮动量；动环密封圈过紧，弹簧无法调整动环的轴向浮动量； (4)(4)静环密封圈过松，当动环轴向浮动时，静环脱离静环座；静环密封圈过松，当动环轴向浮动时，静环脱离静环座； (5)(