机械密封技术.

1、2013-8-291S、=、机械密封四、机械密封目录五、机械密封辅助系统六、机械密封性能的影响因素七、石化行业八、机械密封九、十、一、机械密封原理（一）定义与纟II成（三）密寸舟1理（四）辅助设丿施（五）机械密対的种类（六）也1（七）内装式密封（八）（九）（I*）1非平衡型2013-8-293（）补偿机构形式（十二）（十三）川联式机械密封（十四）波纹管机械密対（十五）集装弋机械密対2013-8-294二、机械密封的基本零件（）対丁和（二）（三）（四）（五）（六）（七）（八）静环（不）（九）密时环的;（十）2013-8-29（十一）（十二）（十三）（十四）2013-8-296三、机械密封的计算（

2、_ ） *卜偿环的受:力状况（二）（三）液膜反力的计算（四）易汽化介质屮密寸端I何间的液膜爪力分伤（五）膜丿k系数的影响因素（六）艸嚴比丿口旳汁廉（七）？我荷系数K（八）端血比压（九）波纹管的仃效作川M径de（十）PV值氐少2013-8-29（）:嚓鬧材*要R（二）（三）碳右墨（四）n更质合金wc（五）SiC陶瓷（六）（七）（八）（九）境充聚四氟乙烯（十）今寸圈材料要求2013-8-299（十一）（十二）（十三）（十四）2013-8-29五、机械密封辅助系统（）（二）（三）（四）（五）（六）（七）（八）（九）（十）2013-8-2911（十_）对冲洗流体（十二）（十三）烷呈化装莖（十四）轻坯、

3、轻油.ZFTArt? AA、/4，L / 7-二 _ 一乂一XI* " Ml 匕n1 < r上（十五）机械密封的冷却命我 i ry 科 yj（十六）浦助i殳施2013-8-2911六、机械密封性能的影响因素（）密対件的影响因素（二）机械密（三）（四）弹诚:比爪対密（五）（六）（七）（八）（九）知端而的热（十）彤响机械密封性能的丿匕人L索2013-8-2912七、石化行业典型泵的密封（）（二）（三）（四）2013-8-29132?2013-8-29142?2013-8-29#八、机械密封的安装和使用2?2013-8-29#2?2013-8-29#（）（二）（三）（四）2?2013

4、-8-2915九、机械密封故障分析92013-8-2916（一）（二）（三）92013-8-29#（四）（五）（六）（七）（八）（九）92013-8-29#92013-8-29#（十）2013-8-2915（十一）（十二）（十三）（十四）（十五）（十六）（十七）（十八）92013-8-2917十、补充内容（一）（二）（三）机J（四）（五）2013-8-2917一、机械密封原理2013-8-29182013-8-29#©1-1机械空封基本结构（能转式）1一补偿环2-补偿环耨功密封圈S弹賛4 一弾黃蚩5亲固螺钉6非补偿环7非补偿环辅助巒封组成：1 密封端面：动环.静环一摩擦副2 缓冲补偿

5、机构： 由弹性元件（圆柱弹簧、 圆锥弹簧、波片弹簧、 波纹管等）构成。一使 贴合；3.辅助密封圈：包括动环密封圈、静环 密封圈等，有各种形式: 如0型圈、V型圈、楔形 圈等2013-8-29#8訪转销2013-8-29#2013-8-2919（三）密封机理1 4个密圭寸点（亦称4个泄漏点，）泄漏点1 一摩擦端面泄漏点，依靠弹力和介质压力保持贴和（动密封点， 两个摩擦副之间有相对转动）泄漏点2补偿环密封圈，静密封点，密封圈与轴或轴套之间有微动；泄漏点3非补偿环密封圈，静密封点，密封圈与相配合件之间相对静止;泄漏点4压盖与腔体间的密封圈，静密封点，密封圈与相配合件之间相 对静止.3、原理通过一系列

6、零件将径向密封转化为轴向密封，在弹簧和介质压力 共同作用下，对由于设备运行所造成的轴向磨损可以及时补偿，使轴 向密封面始终保持贴合。由于机械密封（轴向密封）在运行中可以对 轴向磨损进行补偿，而填料密封（径向密封）不能对径向磨损进行补 偿，故机械密封比填料密封寿命长。2013-8-2920（四）辅助设施2013-8-2921（五）机械密封的种类仁按使用条件分类高速密封（ZBJ22-001-88：线速度25100m/s）和普通密封（2）高压和低压密封（3）高温、常温和低温密封（4）泵用、釜用和压缩机用密封（5）耐腐蚀、抗颗粒机械密封2、通常按结构分类多弹赞、单弹簧密封旋转式、静止式密封外装式、内装

7、式密封外流式、内流式密封t2013-8-2922（六）旋转式和静止式机械密封（）图1-2龔转式与静止式机械密封a>»W< 动氏机垃*対 b）斡.韭ill动氏机M«MC止.d）*jE.菲滴功式机械底纣（1）旋转式：补偿机构（弹性元件）随轴旋转。） 通密封大多采用，但易产生不平衡，不能用于高速.（由于安装方便, 且消耗搅拌功率（2）静止式：补偿机构（弹性元件）不随轴旋转。2013-8-29（用于高速）23（七）内装式和外装式机械密封（图13）阳2内宾式与外转式饥械密时 "方b）穴止立 。外ttWSC d）杠1»止丈2013-8-29262013-

8、8-2926（1）内装式：静环装在压盖内侧，静环端面面向工作腔。（用于温度、压力较高，腐蚀性不强的场合）（2）外装式：静环装在压盖外侧，静环端面卄向工作腔。（用于低压、腐蚀性强的场合）（八）内流式和外流式机械密封（一般和内装式、外装式一致）（1）内流式：泄漏方向朝向轴心。（一般密封都采用这种结构）（2）外流式：泄漏方向朝向离心力方向。（泄漏量大,只有在压力、温度都不高的腐蚀性介质中用）（九）多弹簧和单弹簧机械密封（1）多弹簧：（又叫小弹簧，轴向尺寸小，轴向弹力均 匀）宜用于高速，不宜用于腐蚀性介质。（2）单弹簧：（又叫大弹簧，轴向尺寸大，轴向弹力不 均匀）不宜用于高转速的场合。2013-8-2

9、925（十）平衡型和非平衡型机械密封（1）平衡型：载荷系数K<1.0 （用于高压场合）（2）非平衡型：载荷系数K>l.o （用于普通压力场合）（十一）补偿机构形式2013-8-2926（十二）双端面机械密封（图4）图1一4双颛机幅封两套密封面对面或背对背安装在一起。用于工作介质有毒、易燃、易爆、易挥发、易结晶、高温、低温, 或气体、高真空度等场合。两套密封之间形成一个密封腔，在密封腔中引入封液：堵封、润 滑、冷却，选洁净、润滑性好的封液介质，2013-8-2927（十三）串联式机械密封（图5）:两套密封沿同一方向布置，密封腔压力逐级降低.:用于高压场合。（十四）波纹管机械密封:去掉

10、了补偿环密封圈及其摩擦阻力，补偿环密封圈改至弹簧座处, 补偿环追随性提高.:避免了补偿环密封圈因轴串、振动所产生的磨损。:金属波纹管用于高温介质:聚四氟乙烯波纹管用于腐蚀性介质。2013-8-2929（十五）集装式机械密封（图6）:将机械密封、轴套、压盖组合成一个整体。:安装时只需固定压盖、轴套，取下定位挡块即可。:安装方便，排除了安装不良的影响。2013-8-29302013-8-2934二、机械密封的基本零件2013-8-2934摩擦副密封环是机械密封的主要元件，它在很人程度 上决定了机械密封的性能和寿命。因此，对它有一些基本 要求。<1）足够的强度和刚度保证在工作条件（如压力，温度

11、，滑动速度等）下不损坏，变形小， 工作条件波动时影响小。（2）端面有足够的硬度、耐腐蚀性能确保使用寿命。（3）耐热冲击力高的导热系数，低的线膨胀系数。（4）较小的摩擦系数，良好的自润滑性，材料与介质有很好的浸润性 短时间干摩擦，不损伤端面。（5）易加工，材料成本低«312013-8-29摩擦副匹配要考虑的因素（1）一般选择一软一硬的材料配对，软环作窄环，如 YG6/M106K,只有介质含固体颗粒、易结晶、粘度高 时才选用硬对硬。（2）尽量采用内装、内流式结构，防止机械杂质进入密封端面，减少泄漏量。（3）选导热性良好材料作动环。以利散热，降低端面温度。（4）环的壁厚不可太薄，以保证整体

12、强度、刚度，也利散热（导热欠佳的材料，可薄一些）。（5）动环和轴（轴套）间隙All （04-0-6）以利补偿静环和轴（轴套）间隙13mm以免摩擦（三）密封端面宽度（1）主要决定窄环（软环）宽度，宽环外径一窄环外径 >0.5,宽环内径冬窄环内径一0.5；（2）泄漏量与摩擦副端面宽度关系不大（3）窄的端面摩擦热少，温度梯度小，热变形小，磨损均匀;（4）从受力角度出发，窄的端面整体强度和刚度差，易损坏 或变形。因此应综合考虑。对于普通密封，端面宽度推 荐值如下：轴径<16<35<55<70<100<120宽系列253.04.050607.0中系列2.02.5

13、3.04.05.05.0 1 1 窄系列1.52.02.02.53.03.02013-8-2933:宽系列用于组对性能好（如YG6/M106K. SiC/MW6K）、工 况条件好的场合:窄系列用于组对性能欠佳（如YG6/YG6. YG6/青铜）、饱 和蒸气压高、易挥发、颗粒介质，高速机械密封，（对于 轻炷介质，在强度够的情况下，取窄系列）。2013-8-2934(四) 密封环的主要技术要求(1 )平面度0.0009,硬质R a <0.2,软质R a <0.4,表面不应有裂纹、划伤、气孔、疏松等缺陷。(2 )密封环端面与安装辅助密封圈处的平行度、垂直度按 G B 1 1 8 4 -

14、8 0的7级精度要求。(3 )安装辅助密封圈处粗糙度：R a <3.2,径向尺寸公差H 8或h 8。上述要求是对普通机械密封而言，对转速较低的釜用 机械密封可适当放宽标准，对高速机封要求更高。2013-8-2935(五) 摩擦副端面平面度检测平面度0.0009,普通量具无法检测，通常利用光波的干 涉效应来检测。(1)光波的干涉效应根据波动学原理，两波产生干涉的条件是：(a) 两波在相遇点振向一致；(b) 两波具有相同的频率；两波在相遇点有固定的周相差。(两个同样的钠光灯 不行，只有用同一光源发出的光设法分成两束，才 满足相干条件)2013-8-2936满足相干条件的两束光的叠加效果是：在

15、波程差为波长 整数倍的地方，光强度加强；在波程差为半个波长的奇数倍 的地方，光强度减至零（变暗）。这就是光的干涉原理。图2-1光波干涉测载法a）形成干涉条纹的过程S干涉条纹2013-8-2937（2）平而度检测原理设入射角i=0, e为气膜厚度（即是被检测面上点到平 晶的距离），入为光波波长，6为光的波程差，那么 6=2e+A/2当2k入时，被检测面上点变暗；6=（2k+1）A/2 ,被检测面上点变亮；（其中20,1,2,3,4,., k为整数）由以上公式可以得出下面结论：（i）相邻两条光带所对应两点的气膜厚度差（高度差） 为入/2,（对于钠光灯A=0.589）jm, A/2«0.3

16、pm）2013-8-2938（ii ）相邻两条光带宽b=A/2Sin0, （0为空气膜倾斜角）（iii）当e二0时，6=A/2 （半波损失），出现暗条纹；（1）合格光带举例2013-8-29402013-8-29#392013-8-29（2）平而度检测器（图23）图2 3 ¥面度检鴻仪侧向透規2平恳灯4一毛肢威5反射镜平晶：由派利克斯玻璃、熔凝水晶或折射系数为1.516的光学 玻璃制造。表面平面度0.1Mm（2级）,0.03pm （1级）。光源:钠光灯（A=0.589pm）2013-8-29#（六）密封端面的粗糙度要求密封端面承载能力与表面粗糙度有很人关系，人约有如下关系：粗糙度3.

17、20.80.40.2承载面积（）4124095端而比压增加（倍）247.31.50.05山此可以看出，密封端而粗糙度应在0.2以上，否则，端面比压比 理论值高的多，结果是髙点接触，局部压力很高；由于摩擦副的硬度、 刚度的差界，局部高点发热其至产生裂纹。石墨环农而磨出细微的环状 沟纹。泵的振动和动、挣环的不同心会加剧这种磨损。被磨掉的颗粒存 在于端面中，形成磨粒磨损，磨损加剧，有时在泄漏的介质中可以看到 石墨黑浆。2013-8-2941（七）动环（旋转环）非补偿动环（只旋转，不能补偿，其后无弹性元件。）补偿动环（既旋转，又作轴向补偿，其后有弹性元件。）（i ）辅助密封圈受轴向力，轴向、径向都起密

18、封作用，这种密封方式较为可靠。（ii）辅助密封圈只受径向力，易产生老化、冷流变形，从而导致密封失效。（iii）波纹管：无作轴向补偿的辅助密封圈，因此，浮动性好，密封圈不易失效。2013-8-2943（八）静环（不旋转）非补偿静环（不旋转不补偿）：主要有三种安装方式: 浮装式、托装式、夹固式。补偿静环（不旋转只补偿）：其辅助密封圈情况和补 偿动环基本一致。432013-8-29（九）密封环的种类整体式（用同一种材料制造）、组合式（如镶嵌）、表面堆焊、表面喷涂2013-8-29442013-8-2946（十）整体式密封环各个部位性能均匀一致，最常川的有：石墨、SiC、钻 基硬质合金、谋基硬质合金、NiC基硬质合金、陶瓷等。452013-8-29（-一）组合式整体环价格高，加工困难，因此出现组合式密封环。组合式包括：（i）热装式（ii）带密封圈式（无组合应力、无应力变形；开槽、打 孔麻烦，多一泄漏点）2013-8-2946（十二）热装式密封环优点：结构简单，性能优异，价格较低，运用较多。 缺点：（i ）因过盈接触不均匀，而产生机械变形。（ii ）两种材料