第9第机械密封新技术新结构

机械密封基础知识讲座中油东北炼化工程有限公司赵林源密封工作室办公室电话338531家电机-mail:ZLY654987@163·com第九章机械密封新技术新结构一、非接触式机械密封概述

非接触式机械密封和液膜密封是基于现代流体动压润滑理论的新型非接触式机械密封。与普通接触式机械密封相比，气膜密封与液膜密封可实现密封介质的零泄漏甚至零逸出，彻底消除对环境的污染；同时，由于密封端面之间无直接的固体摩擦磨损而具有使用寿命大大延长、密封可靠性显著提高、运行维护费用显著下降、经济效益明显提高等技术优势，在国外已在各种旋转流体机械上推广应用。我国主要用于炼油、石油化工、化工等行业的透平压缩机、透平膨胀机等旋转机械。干气密封是由螺旋槽气体轴承转化而来的，和其他机械密封相比，其主要区别是旋转环和静止环上面（或者同时在两个端面上）刻有浅槽，当密封运转时，在密封，面间形成气模，使之脱离接触，因而断面几乎无磨损。二、非接触式机械密封工作原理

一般来讲，典型的干气密封包含了静环，动环，（旋转环）密封副、形圈、静密封、弹簧和弹簧座等。静环位于不锈钢弹簧座内，用密封副0形圈密封。弹簧在密封无负荷的状态下使静环语固定轴上的旋转换―动环组件配合。图（9－1）图（9－1）

1、螺旋槽产生流体动压作用的最有效的方法是密封面上加工槽，当然，许多其他槽型如阶梯槽端台槽等都可以产生流体动压的作用，但是在理论上，螺旋槽比较成熟，各有刻有螺旋槽可以产生比较大的气模刚度，而且膜压分布均匀。螺旋槽密封的槽型图9－22、泵送原理随着动环的转动，气模被向内泵送到达螺旋槽的根部，根以部外一般的无槽区称为密封坝。密封坝对气体产生阻力作用，增加气体的膜压力。将密封面推开如图（9－2）配合表面与动环组件脱离，保持一个很小的间隙一般为3微米左右。当气体压力和弹簧力产生闭合力与气体膜的开启力相等时，便建立了稳定的平衡间隙。图9－23、工作原理干气密封要取得优化的性能需要保持间隙稳定，同时为减少泄漏希望间隙很小，但是又能够使密封面不会发生接触，即使是在各种原因发生轴向位移时也能保持这个间隙。干气密封是通过开启力和闭合力平衡来实现这一功能的。在动力平衡的条件下，作用在密封面的力，如图:9－3所示图9－3闭合力FC是气体压力和弹簧力的总和。开启力FO是由端面面积积分而形成的。在平衡条件下FC＝FO,运动间隙大约在3微米。如果由于某种干扰使密封间隙减小，则密封压力就会升高，这时，开启力FO大于闭合力FC端面间隙自动会加大，直至平衡为止。类似的，如果扰动使密封间隙增大，端面的压力就会降低，闭合力FC大于开启力FO端面间隙自动减小，密封很快达到新的平衡状态如图（9－4）（9－5）图9－7间隙减小于压力变化密封动环静环1轴套密封圈弹簧压盖密封圈1压盖密封圈2图9－6图9－6的结构是由一个动环和两个静环组成的干气密封，动环的两个端面都刻有气曹。

（9－7）两级干气密封典型结构动环1静环1弹簧主封气动环2静环2轴套三、弧形循环槽密封

1959～1969年德国迈尔博士将轴承技术应用到机械密封中使两者结合，形成新颖的矩型槽、圆弧环槽热流动压密封在德国的波克曼公形成系列产品。1983年美国把用于轻轻密封。我国现在有很多引进的泵都使用这种技术。大部分用在轻轻泵上。在这种密封上，由于弧形槽能吸液体，因而密封环外缘得到良好的冷却，它还具有排除杂质能力并和转向无关，因而它工作可靠，在这种密封环上开槽区承受载荷和进行冷却，密封表面的其他部分完成密封作用。这种密封最大的优点是十分明显的，它与普通的机械密封在构成原理上不同之处是：随着密封面上载荷与滑动速度的增高，摩擦系数反而减小。1961年外国采用弧形槽密封10000多套总运转数达几亿小时。如图（9－7）四、螺旋组合机械密封机械密封－组合密封的应用。早在八十年代就应用在常减压底泵上推广使用已有二十几年历史。主要用于热油泵，和冷油泵，热水泵上，使用效果很好有四点好处：⑴泵的密封腔压力改装前0.～0.8mpa改装后降至0.02～0.03mpa延长了密封的使用寿命。（密封的寿命与密封腔的压力有直接影响）⑵密封腔介质压力降低后，密封压盖的垫片不易撕坏⑶冲洗油如果中断热油不易串到密封腔，可延长四氟的使用寿命。⑷由于密封腔压力的降低，冲洗压力随之而减小，节能。螺旋密封的参数：转速n＝2950r/min螺旋套Ф90mm温度t＝360℃出口压力p＝2.2mpa螺旋主要参数：螺旋角5度6分密封间隙：c＝0.4～.05mm螺旋头数i＝3还有i＝14i＝100螺旋角可以根据介质的粘度、电机转速、及介质压力设计波纹管机械密封密封底套螺旋密封五、剖分式机械密封剖分式机械密封特点，不需拆泵就可以更换机械密封。泄漏量可以限制到很少，只要主密封面的表面粗糙度和平直度能保证达到要求，只要材料耐磨性好，机械