密封基础知识

1、机械密封一、机械密封的基本概念机械密封是指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）的作用下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置。补偿环的辅助密封为金属波纹管的称为波纹管机械密封。二、机械密封的组成机械密封主要有以下四类部件组成。1、主要密封件：动环和静环。2、辅助密封件：密封圈。3、压紧件：弹簧、推环。4、传动件：弹箕座及键或固定螺。三、机械密封工作应注意问题1、安装时注意事项a、要十分注意避免安装中所产生的安装偏差（1）上紧压盖应在联轴器找正后进行，螺栓应均匀上支，防止压盖端面偏斜，用塞尺检查各点，其误差不大0.05毫米。（2）检查压盖与轴

2、或轴套外径的配合间隙（即同心度），四周要均匀，用塞尺检查各点允差不大于0.01毫米。b、弹簧压缩量要按规定进行，不允许有过大或过小现象，要求误差2.00毫米。过大会增加端面比压，另速端面磨损。过小会造成比压不足而不能起到密封作用。c、动环安装后要保证能在轴上灵活移动，将动环压向弹簧后应能自动弹回来。2、拆卸时注意事项a、在拆卸机械密封时要仔细，严禁动用手锤和扁铲，以免损坏密封元件。可做一对钢丝勾子，在对自负盈亏方向伸入传动座缺口处，将密封装置拉出。如果结垢拆卸不下时，应清洗干净后再进行拆卸。b、如果在泵两端都用机械密封时，在装配，拆卸过程中互相照顾，防止顾此失彼。c、对运行过的机械密封，凡有压

3、盖松动使密封发生移动的情况，则动静环零件必须更换，不应重新上紧继续使用。因为在之样楹动后，摩擦副原来运转轨迹会发生变动，接触面的密封性就很容易遭到破坏。四、机封正常运行和维护问题1、启动前的准备工作及注意事项(1)全面检查机械密封，以及附属装置和管线安装是否齐全，是否符合技术要求。(2)机械密封启动前进行静压试验，检查机械密封是否有泄漏现象。若泄漏较多，应查清原因设法消除。如仍无效，则应拆卸检查并重新安装。一般静压试验压力用23公斤/平方厘米。(3)按泵旋向盘车，检查是否轻快均匀。如盘车吃力或不动时，则应检查装配尺寸是否错误，安装是否合理。2、安装与停运（1）启动前应保持密封腔内充满液体。对于

4、输送凝固的介质时，应用蒸气将密封腔加热使介质熔化。启动前必须盘车，以防止突然启动而造成软环碎裂。（2）对于利用泵外封油系统的机械密封，应先启动封油系统。停车后最后停止封油系统。（3）热油泵停运后不能马上停止封油腔及端面密封的冷却水，应待端面密封处油温降到80度以下时，才可以停止冷却水，以免损坏密封零件。3、运转（1）泵启动后若有轻微泄漏现象，应观察一段时间。如连续运行4小时，泄漏量仍不减小，则应停泵检查。（2）泵的操作压力应平稳，压力波动不大于1公斤/平方厘米。（3）泵在运转中，应避免发生抽空现象，以免造成密封面干摩擦及密封破坏（4）密封情况要经常检查。运转中，当其泄漏超过标准时，重质油不大于

5、5滴/分，轻质油不大于10/分，如2-3日内仍无好转趋势，则应停泵栓查密封装置。五、机械密封结构与检修1.结构典型结构如图所示，一般由动环、静环、动环密封圈、静环密封圈、弹簧、弹簧座、紧定螺钉、防转销等组成。机械密封一般有四个密封点，如图中所示，其中3为静环与压盖端面之间的密封点，2为动环与轴或轴套之间的密封点，4为压盖与泵壳或其它设备之间的密封点，1为端面相对旋转的密封点，2、3、4是静密封，一般采用O形、V形密封圈等垫圈密封。2.原理机械密封工作时，由密封流体的压力和弹性元件的弹力等引起的轴向力使动环和静环互相贴合并相对运动，由于两个密封端面的紧密配合，使密封端面之间的交界（密封界面）形成

6、一微小间隙，当有压介质通过此间隙时，形成极薄的液膜，产生阻力，阻止介质泄漏，同时液膜又使得端面得以润滑，获得长期密封效果。3.分类（1）按密封的主机：泵用机械密封、釜用机械密封、压缩机用机械密封等；（2）按不同工作参数，分为高温、中温、低温、高压、中压、低压、高速、重型等等；（3）按结构形式分为：平衡型和非平衡型、单端面和双端面机械密封等。4.安装（1）准备工作检查轴与轴套的径向跳动、表面粗糙度、外径公差、轴的窜动等是否满足精度要求；检查机械密封的型号、规格是否与要求相符。各零件是否完好，密封圈尺寸是否合适，动环和静环的表面是否光滑平整。若有缺陷必须更换或修复。用干净的汽油对机械密封的零件进行

7、清洗，然后擦干，注意保护密封面；安装机械密封时，先从说明书上查到弹簧的工作长度，然后用卡尺量得弹簧的自由长度即可得弹簧的压缩量，安装中应保证弹簧的压缩量的偏差不大于1mm。（2）检查与测量动环的浮动性，要求动环与轴有一定的间隙，保证间隙为0.3-0.7mm。固定环是否偏心泵用机械密封中，固定环（弹簧座）与轴采用滑动配合，间隙量很小。若间隙较大，固定环就会偏心，作用在密封面上的弹簧力不均匀时密封出现时泄时封现象动环与静环贴合面的检查:检查时可用90角尺测量贴合面对轴中心线的偏差。（3）安装首先分别将转动组件中各件与静环组件中各件组装完毕，并做好弹簧的初步预紧；然后完成动环组件在轴上的安装和静环组

8、件在压盖内的安装，初步测量动环密封端面至密封腔端面的距离，与静环密封面至端盖端面的距离，两者之差即为机械密封的弹簧预压缩量，并组装好轴承；对照技术要求的压缩量，参照实测的压缩量，将压缩量调整合适，将压盖紧固。安装过程中应保持密封的清洁和完整，不允许用工具敲打密封元件，以防止密封被损害。机械密封安装在轴上后，用手推动动环应有弹性及顺利之感，然后在密封面上加些机油，将端盖均匀压紧，不得压偏。（4）检查与试压安装完毕后，用手盘车，应保证转动灵活，并有一定的浮动性。对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。5.运转（1）启动前的注意事项：辅助装置、冷却系统是否安装无

9、误；应清洗管线以防铁锈、杂质进入密封腔；用手盘动联轴器，检查轴是否轻松运转。如果盘动很重，应检查有关配合尺寸是否正确，设法找出原因并排除故障。（2）试运行和正常运转：首先启动液封系统、冷却水系统，使密封腔内充满介质，然后启动主密封进行试运转。如果一开始发现有微量泄漏，但过1-3h后逐渐减少，为正常磨合过程。如果泄漏量不减少应停车检查；如果机械密封发热、发烟，一般为弹簧比压过大，可适当降低弹簧压力。经试运转合格后，可转入操作条件下的正常运转。升温、升压过程应缓慢，并密切注视有无异常现象发生。6.停车应先停主机，再停辅助系统和冷却水系统。停车时间较长时，应将主机内的介质放净。7.维护（1）要注意有

10、无机械密封零件本身松动而泄漏或是由于杂质进入端面造成发热及一些不正常的声音；防止干摩擦；间歇运行的机械，注意停车后介质干燥形成结晶或温度降低析出结晶，启动时，采取加温或冲洗措施，防止端面划伤。（2）观察冲洗、冷却等辅助装置及仪表是否正常工作；（3）注意机器运行中有无异常现象，如振动或轴承损坏，都将影响机械密封的使用。8.检修（1）对拆卸工作的要求：拆卸前应熟悉机械密封的有关资料、图纸及其类型结构；做好准备工作，准备必要的设施和工具，并做好安全防护工作；有顺序的拆卸，并做好标记，以便于重新组装；便拆卸边观察，分析查找造成泄漏的原因；拆下的旧件应保管一段时间后再处理。在无资料或资料不全时，可按旧件

11、材质、规格领取新件。（2）检修方法动静环表面磨损严重或出现裂纹时，更换新件；较浅的划痕可进行研磨；检测动静环端面与轴中心线的垂直度偏差，若超过0.05mm，应调整或修理；辅助密封圈和弹簧损坏时应更换新件；选择弹簧时应选择端面平行并与中心线垂直，自由高度尽量一致，变形量尽量相等的的；调整轴向窜动量到规定范围；检查轴或轴套是否磨损，如有磨损应及时进行补焊、热处理及机加工。机械密封与填料密封的比较机械密封有三个密封点，这三个密封点的密封原理如下：1.动环与静环之间的密封：是靠弹性组件（弹簧、波纹管等）和密封液体压力在相对运动的动环和静环的接触面（端面）上产生一适当的压紧力（比压）使两个光洁、平直的端

12、面紧密贴合；端面间维持一层极薄的液体膜而达到密封的作用。这层膜具有液体动压力与静压力，它起着平衡压力和润滑端面的作用，两端面之所以必须高度光洁平直是为了给端面创造完美贴合和使比压均匀的条件，这是相对旋转密封。2.静环与压盖之间的密封：用各种形状有弹性的辅助密封圈(例如橡胶)来防止液体从静环与压盖之间泄漏，属静密封。3.动环与轴之间的密封：也是用各种形状有弹性的辅助密封圈来防止液体从动环与轴之间泄漏。这是一个相对静止的密封。但当端面磨损时，允许其作补偿磨损的轴向移动。机械密封与填料函密封比较一、密封可靠，在较长的使用期中不会泄漏或很少泄漏。清洁，无死角，可以防止杂菌污染。二、使用寿命长，正确选择

13、摩擦负荷比压的机械密封可使用年，最长有用到年。中三、维修周期长，在正常工作的情况下，不需要维修。四、轴或轴套不受磨损。五、摩擦功率耗损少，一般约为填料函密封的六、机械密封对轴的精度和光洁度没有填料函要求那么严格，对旋转轴的振摆和轴对壳体孔的偏斜不敏感，对轴的震动敏感性小。七、适用范围广，能用于低温、高温、高真空、高压、各种转速以及腐蚀性、磨蚀性、易燃、易爆、有毒介质的密封。机械密封的工作原理机械密封又称端面密封（Mechanicalseal），是旋转轴用动密封。机械密封性能可靠，泄露量小，使用寿命长，功耗低。毋须经常维修，且能适应于生产过程自动化和高温，低温，高压，真空，高速以及各种强腐蚀性介

14、质。含固体颗粒介质等苛刻工况的饿密封要求。机械密封是靠一对或几对垂直于轴作相对润动的端面在流体压力和补偿机构的弹力（或磁力）作用下保持接合并配以辅助密封而达到的阻漏的轴封装置。齿轮油泵对机械密封的要求，机械密封与软填料密封比较如下：优点：1）密封可靠，在长期运转中密封状态很稳定，泄露量很小，其泄露约为软填料密封的1%。2）使用寿命长，在油，水介质中一般可达12年或更长。在化工介质中一般工作半年以上：3）擦功率消耗小，其摩擦功率仅为软填料密封的10%50%4）轴或轴套基本上不摩损：5）维修周期长。端面磨损后可自动补偿，一般情况下不需要经常性维修。6）抗震性好，对旋转轴的振动以及轴对密封腔的偏斜不

15、敏感：7）适用范围广，机械密封能用于高温，低温，高压，真空，不同旋转频率，以及各种腐蚀介质和含磨粒介质的密封。缺点：1）较复杂，对加工要求高2）安装与更换比较麻烦，要求工人有一定的技术水平3）发生偶然性事故时，处理较困难。价高密封前的准备工作：1）检查机械密封的型号。规格是否合设计图纸的要求，所以零件（特别是密封面，辅助密封圈）有无损伤。变形。裂缝等现象，若有缺陷，必须更换或修复2）检查机械密封各零件的配合尺寸，粗糙度，平行度是否符合设计要求3）使用小弹簧机械密封时，应检查小弹簧的长短和刚性是否相同4）检查主机的窜动量。摆动量和绕度是否符合技术要求，密封腔是否符合安装尺度，密封端盖与轴是否垂直

16、，一般要求：轴窜动量不大于0.5mm：轴摆动量（旋转环密封圈处）不大于0.06mm：轴最大绕度不大于0.05mm：密封端盖与垫片接触平面对中心线的不垂直度允许差0.030.05mm5）应保持清洁，特别是旋转环和静止环密封面及辅助密封圈表面应无杂质。灰尘。不允许用不清洁的布檫拭密封面。6）不允许用工具敲击密封元件。以防止密封件被损坏机械密封是机械设备中常用的一种密封形式，机械密封在实际应用中也体现出很多的特点，为了让大家更明确的了解机械密封的优点和缺点，我们特别将机械密封与软填料密封进行了比较，以下是比较的结果1、机械密封的可靠性高机械密封的可靠性要比软填料密封更高，在长周期的运行中机械密封会表

17、现出稳定的密封状态，只有极小量的泄漏。机械密封的泄漏量按照统计数据来看，只为软填料密封的百分之一，可见机械密封的可靠性更好。2、机械密封的使用寿命长机械密封的使用寿命很长，在中性液体类介质中的工作时间可达2年以上，在油类介质中的工作时间能达到1年以上，而在化学类介质的环境中也能工作长达半年以上。3、机械密封的摩擦性能好机械密封的摩擦功率小、对轴承和轴套的磨损小，一般来说机械密封的摩擦功率消耗在软填料密封摩擦消耗的一半以下，而对轴承和轴套基本不会形成磨损。4、机械密封的适应范围广机械密封的材质决定了机械密封能够适应高温、低温、高压、高转速的工作环境。机械密封具有抗腐蚀能力，可用于腐蚀性介质、含磨

18、粒介质的密封工作。另外，机械密封的抗振动能力强，对振动、偏摆和倾斜的反应不敏感。5、机械密封的工艺要求高机械密封与软填料密封相比，对制造工艺的要求更高、设计结构也更为复杂，因此机械密封的安装和更换都要求操作人员具有一定的技术水平。机械密封的这一特点决定了它的售价高、一次性投资额高，且事故处理的难度较大。离心泵外密封装置主要有填料密封、机械密封、迷宫式密封、浮动环密封。前两种最为常用。机械密封(mechanicalseal)是指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）的作用下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置。弹力加载机构与辅助密封是金属性纹

19、管的机械密封我们称为金属波纹管密封。在轻型密封中，还有使用橡胶波纹管作辅助密封的，橡胶波纹管弹力有限，一般需要辅以弹簧来满足加载弹力。机械密封主要有以下四类部件。1.主要部件：动环和静环。2.辅助密封件：密封圈（有O形、X形、U型、楔形、矩形柔性石墨、PTFE包覆橡胶O圈等）。3.弹力补偿机构：弹簧、推环。4.传动件：弹箕座及键或各种螺钉填料密封又称为压盖填料（GlandPackings）密封，俗称盘根（Packings）。填料密封是最古老的一种密封结构，在我国古代的提水机械中，就是用填塞棉花的方法来堵住泄漏的，世界上最早出现的蒸汽机也是采用这种密封形式的。而19世纪石油和天然气开采技术的生产

20、与发展，使填料密封的材料有了新的发展。到了20世纪，填料密封因其结构比较简单，价格不贵，来源广泛而获得许多工业部门的青睐。填料装入填料腔以后，经压盖对它作轴向压缩，当轴与填料有相对运动时，由于填料的塑性，使它产生径向力，并与轴紧密接触。与此同时，填料中浸渍的润滑剂被挤出，在接触面之间形成油膜。由于接触状态并不是特别均匀的，接触部位便出现“边界润滑”状态，称为“轴承效应”；而未接触的凹部形成小油槽，有较厚的油膜，接触部位与非接触部位组成一道不规则的迷宫，起阻止液流泄漏的作用，此称“迷宫效应”。这就是填料密封的机理。浮环密封浮动环密封简称浮环密封，用于离心压缩机、氢冷气轮发电机、离心泵等轴封。在中

21、、高压离心压气机中可供选择的密封方式有：机械密封、迷宫密封和填料密封。但由于气体的散热和润滑条件不如液体，所以填料密封只有小型、低速才用，而机械密封在周速大于40m/s温度高于200以后也很难适应，只有迷宫密封和浮环密封是最常用的两种方式。浮环密封有下列优点：1）密封结构简单，只有几个形状简单的环、销、弹簧等零件。多层浮动环也只有这些简单零件的组合，比机械密封零件少。2）对机器的运行状态并不敏感，有稳定密封性能。3）密封件不产生磨损，密封可靠，维护简单、检修方便。4）因密封件材料为金属，固耐高温。5）浮环可以多个并列使用，组成多层浮动环，能有效的密封10MPa以上的高压。6）能用于100002

22、0000r/min的高速旋转流体机械，尤其使用于气体压缩机，其许用速度高达100m/s以上，这是其他密封所不能比拟的。7）只要采用耐腐蚀金属材料或里衬耐腐蚀的非金属材料（如石墨）作浮动环，可以用于强腐蚀介质的密封。8）因密封间隙中是液膜，所以摩擦功率极小，在、使机器有较高的效率。浮环密封的缺点：密封件的制造精度要求高，环的不同心度和端面的不垂直度和表面不粗糙度对密封性能有明显的影响。此外，这种密封对液体不能做到封严不漏。对气体虽然可做到封严，但需要一套复杂而昂贵的自动化供油系统。11.1浮环密封机理浮环密封属于流阻型非接触式动密封，是依靠密封间隙内的流体阻力效应而达到阻漏目的。由于存在间隙，避

23、免了固体摩擦，适用于高速情况，即可封堵液体，也可封堵气体，但泄露量较大，某些情况下还须配置比较复杂的密封辅助系统。11.2浮动环浮环密封装置的结构有多种型式，其主要型式有：宽环和窄环、光滑环和开口环、液膜和干式浮动环。11.2.1宽环和窄环宽环的宽度相对其直径来说较大，其比例l/D=0.40.6。这种环的特点在于工作时作用在此环上的流体动力要比窄环大，并且不需用对正中心的附件。在一定的压差和泄露量之下，其数目可以比窄环少些，这样，密封装置的结构可以简化，并便于装拆和检修。宽环的缺点在于环的两侧会有较大的压差，这样，作用在环端面上的压力也就较大，在自由浮动时所须克服的端面摩擦力较大，即浮动较为困难。窄环的宽度相对其直径较小，其比例l/D=0.10.2。窄环与轴的间隙较小，工作时，间隙中形成的流体动力较小，因此其自动同心的能力较差，大多用橡胶O型圈来帮助对正中心。由于采用这种辅助措施，偏心度较小，停车时间也较少， 这样，虽然环窄，泄露量却不大。窄环也可以不用O形圈定位，而改用弹簧。环在弹簧力的作用下，压在隔离环端面上。当密封液的压力降低时，环仍可以保持它的对正中心位置。由于作用在每个