机械密封图纸
典型机封工作原理带图解
机械密封的基本结构，工作原理和常见形式一．基本原件，结构1．端面密封副（静、动环）端面密封副的作用是使密封面紧密贴合，防止介质泄漏。
它要求静、动环具有良好的耐磨性，动环可以轴向灵活地移动，自动补偿密封面磨损，使之与静环良好地贴合；静环具有浮动性，起缓冲作用。
为此密封面要求有良好的加工质量，保证密封副有良好的贴合性能。
2．弹性元件（弹簧、波纹管、隔膜）它主要起预紧、补偿和缓冲的作用，要求始终保持足够的弹性来克服辅助密封和传动件的摩擦和动环等的惯性，保证端面密封副良好的贴合和动环的追随性，材料要求耐腐蚀、耐疲劳。
3．辅助密封（& 形圈、. 形圈、/ 形圈、楔形圈和异形圈）它主要起静环和动环的密封作用，同时也起到浮动和缓冲作用。
要求静环的密封元件能保证静环与压盖之间的密封性和静环有一定的浮动性，动环的密封元件能保证动环与轴或轴套之间的密封性和动环的浮动性。
材料要求耐热、耐寒并能与介质相容。
4．传动件（传动销、传动环、传动座、传动键、传动突耳或牙嵌式联结器）它起到将轴的转矩传给动环的作用。
材料要求耐磨和耐腐蚀。
5．紧固件（紧定螺钉、弹簧座、压盖、组装套、轴套）它起到静、动环的定位、紧固的作用。
要求轴向定位正确，保证一定的弹簧压缩量，使密封副的密封面处于正确的位置并保持良好的贴合。
同时要求拆装方便、容易就位、能重复利用。
与辅助密封配合处，安装密封圈要有导向倒角和压弹量，应特别注意动环辅助密封件与轴套配合处要求耐磨损和耐腐蚀，有必要时与轴套配合处可采用硬面覆层。
6．防转件（防转销）它起到防止静环转动和脱出的作用。
要求有足够的长度，防止静环在负压下脱出，并要求正确定位，防止静环随动环旋转。
材料上要求耐腐蚀，在必要时中间可加四氟乙烯套，以免损坏碳石墨静环。
二．工作原理，基本动作机械密封是由一对或者数对动环与静环组成的平面摩擦副构成的密封装置。
依靠弹性构件和密封介质的压力在旋转的动环和静环的接触表面，产生适当的压紧力，使这两个端面紧密贴合，密封端面之间维持一层极薄的液体膜而达到密封的目的。
机械密封结构原理及失效分析
机械密封结构原理及失效分析1 机械密封的基本原理机械密封依靠弹性元件提供弹力，克服补偿环辅助密封圈与轴之间的摩擦力，使补偿环紧密地贴合在非补偿环的端面，形成密封端面初始闭合力，当主机充满压力介质并开始工作时，可使密封端面产生闭合力，从而使密封端面达到合理的比压，实现流体的密封。
2机械密封的基本结构由补偿环、补偿环辅助密封圈、弹性元件、传动件、弹簧座、紧固件等组成的补偿组件，以及由非补偿环、非补偿静环辅助密封圈等组成的非补偿组件，共同组成一套完整的机械密封。
1）典型的旋转式（见图1）和静止式（见图）2）机械密封基本结构构成典型的旋转式机械密封的基本元件有：摩擦副（补偿环4、非补偿环3）、辅助密封圈（O形圈2、5）、传动件（推环6）、弹性元件（弹簧7）、弹簧座8、紧固件（紧定螺钉9）、防转销1及密封端盖11和密封腔10组成。
图1 机械密封基本结构（旋转式）1-防转销2-非补偿环辅助密封圈3—非补偿环（静环）4—补偿环（动环） 5-补偿环辅助密封圈6-传动件7-弹簧8—弹簧座 9—紧定螺钉10—密封腔11—密封端盖图2 机械密封基本结构（静止式）1-弹簧座2-防转套3-弹簧4-推环5-补偿环辅助密封圈6-补偿环（静环） 7—卡环8—非补偿环（动环）9—非补偿环辅助密封圈10—密封腔11—密封端盖12—密封压盖2）机械密封主要泄漏途径当密封腔内充满有压的被密封介质时，由图1所示机械密封的泄漏点主要有4处：泄漏点1：密封摩擦副端面处，称为主密封，是决定密封性能及寿命的关键密封点，据统计大约有80%以上的密封泄漏都是由此造成的。
泄漏点2：位于密封静环与压盖之间。
泄漏点3：位于密封动环与轴（或轴套）之间，称为机械密封的辅助密封，主要形式有：O形圈、V 形圈、矩形圈等。
工作时辅助密封基本无相对运动，属相对静止的密封，但动环辅助密封圈对机械密封的追随性起着关键作用。
泄漏点4：位于密封腔与压盖之间的静密封，狭义讲不属于机械密封零件，主要形式有：O形圈、垫片等。
机械密封结构.pptx
比较
泄漏量 摩擦功率损失
轴磨损 维护及寿命
高参数
加工及安装
对材料要求
软填料密封
机械密封
180～450械密封为软填料密封的10～50％
有磨损，用久后要更换
几乎无磨损
要经常维护，更换填料，个别情况 每班换一次
寿命很长，很少需要维修
高压、高温、高真空、高转速、大 直径密封不能解决
第三章 机械密封
1
第一节 机械密封原理和基本结构型式
一、密封原理和特点
1.结构
（1）组成
1
2 3 4
9
87
65
1-静环座 2-动环辅助密封圈 3-静环辅助密封圈
4-防转销 5-静环 6-动环 7-弹簧 8-弹簧座
9-紧定螺钉
2
（2）固定
1
2
3 4
9
87
65
1-静环座 2-动环辅助密封圈 3-静环辅助密封圈 4-防转销 5-静环 6-动环 7-弹簧 8-弹簧座 9-紧定螺钉
6
配对方法： 当介质粘度小，润滑性差时，采用金属配各种非金 属（因为大多数非金属材料都有自润滑作用）；当 介质粘度较大时，采用金属与金属配对。
加工精度 由于摩擦副的端面要起密封作用，并且摩擦环要相 互滑动摩擦，故端面的加工精度影响着密封的效果 和使用寿命。因此，JB4127-85《机械密封技术条 件规定较高。
➢ 紧定螺钉把弹簧固定在轴上 ➢ 静环的周向固定：静环上开槽，
然后通过防转销与静环座固定。 而静环座又与设备联在一起。
3
2.密封原理
1
2
3 4
9
87
65
1-静环座 2-动环辅助密封圈 3-静环辅助密封圈 4-防转销 5-静环 6-动环 7-弹簧 8-弹簧座 9-紧定螺钉
双端面机械密封演示幻灯片
轴头设计
23
24
25
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搅拌轴直径计算
影响搅拌轴直径的四个因素 1、扭转变形 2、临界转速 3、扭转和弯矩联合作用下的强度 4、轴封处允许的径向位移
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搅拌轴的力学模型
28
按扭转变形计算搅拌轴的直径
刚度条件
583 .6M n max
Gd 4 (1 4 )
[ ]
轴径
d
4.92(
[
M n max
某一带夹套的立式搅拌反应器，设备容积V=2.5 m3，操作容 积V0=2 m3，长径比（H/D）=1，工艺要求传热面积为7 m2， 搅拌功率为1.4KW，搅拌轴转速为50r/min。已知釜内压力为 0.2 Mpa，夹套内压力为0.3 Mpa，内筒壁厚10mm，内筒与 夹 套 采 用 相 同 材 料 ， [ σ]t=113Mpa，σs=235Mpa， G=8×104Mpa。
标准填料箱
表（8-13）
44
填料压盖高度：
h (1 ~ 2)H 33
45
机械密封
（端面密封）
动、静界面 密封点 径向密封 端面比压
46
动环和静环 弹簧压紧装置
密封圈
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机械密封的分类
按密封面的对数分单 双端 端面 面机 机械 械密 密封 封表（8-14）
按密封元件置于釜体内外分内外装装式式机机械械密密封封
（3）导热性要好，能够将摩擦产生的热量尽快传递出去。
（4）高温高压条件下使用的填料，要求具有耐高温性能 及足够的机械强度。
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植物纤维
填料非金属填料动 矿物 物纤 纤维 维
人造纤维
金属填料（钢、铅、铜等）
表（8-13）
43
机械密封及阀门课件解剖
阀板/阀杆的连接
切向阀板销: 管状销: S.S.(1.4401) 锥状销: 双相 S.S.
(1.4462)
推力轴承
阀座
可在线更换 360°不间断密封 可在线调整 材质：EPDM / NBR, 其它材质
阀座结构
材质: EPDM / NBR 阀座压环: S.S. 阀座压紧螺母: S.S.
DN 10 – 80 PN 160 – 500
阀体材质 1.0460 1.5415 1.7335 1.7380
K1
通称尺寸 3/8" - 3" 压力等级 600 - 2700
BODY MATERIAL A 105 A 182 F12 A 182 F22 A 182 F91
VA500型 球 形 阀
特点
选；etc.
VANESSA三偏心蝶阀结构
三偏心原理
2
3
1
开启/关闭无摩擦
弹性金属密封
密封环
阀板/阀杆连接
楔型或锥形销连接；键连接
高于允许应力 极为有效的力矩传递
阀板
销定位双相不锈钢密封环
加厚的保持法兰
阀板曲线设计保证阀门具有高 Cv值
硬面阀座
标准斯太莱阀座
应用范围宽 寿命长 其它材质可选
2、机械密封的结构
如上图所示，主要由以下四部分组成：
1）动环和静环组成的密封端面，也叫摩擦副。 2）弹性元件为主要零件组成的缓冲补偿机构，其作用是使密封端面 紧密贴合。 3）辅助密封圈，包括动环和静环密封圈。 4）使动环随轴旋转的传动机构。
一、机械密封简介
3、机械密封的工作原理
动环靠密封腔中液体的压力 和压紧元件的压力，使其端面贴 合在静环的端面上，形成微小的 轴向间隙而达到密封的目的。
机械密封—工作原理
机械密封—工作原理1 机械密封的工作原理机械密封是靠一对或数对垂直于轴作相对滑动的端面在流体压力和补偿机构的弹力（或磁力）作用下保持贴合并配以辅助密封而达到阻漏的轴封装置。
图29.7-1机械密封结构常用机械密封结构如图29.7-1所示。
由静止环（静环）1、旋转环（动环）2、弹性元件3、弹簧座4、紧定螺钉5、旋转环辅助密封圈6和静止环辅助密封圈8等元件组成，防转销7固定在压盖9上以防止静止环转动。
旋转环和静止环往往还可根据它们是否具有轴向补偿能力而称为补偿环或非补偿还。
机械密封中流体可能泄漏的途径有如图29.7-1中的A、B、C、D四个通道。
C、D泄漏通道分别是静止环与压盖、压盖与壳体之间的密封，二者均属静密封。
B通道是旋转环与轴之间的密封，当端面摩擦磨损后，它仅仅能追随补偿环沿轴向作微量的移动，实际上仍然是一个相对静密封。
因此，这些泄漏通道相对来说比较容易封堵。
静密封元件最常用的有橡胶O形圈或聚四氟乙烯V形圈，而作为补偿环的旋转环或静止环辅助密封，有时采用兼备弹性元件功能的橡胶、聚四氟乙烯或金属波纹管的结构。
A通道则是旋转环与静止环的端面彼此贴合作相对滑动的动密封，它是机械密封装置中的主密封，也是决定机械密封性能和寿命的关键。
因此，对密封端面的加工要求很高，同时为了使密封端面间保持必要的润滑液膜，必须严格腔制端面上的单位面积压力，压力过大，不易形成稳定的润滑液膜，会加速端面的磨损；压力过小，泄漏量增加。
所以，要获得良好的密封性能又有足够寿命，在设计和安装机械密封时，一定要保证端面单位面积压力值在最适当的范围。
机械密封与软填料密封比较，有如下优点：①密封可靠在长周期的运行中，密封状态很稳定，泄漏量很小，按粗略统计，其泄漏量一般仅为软填料密封的1/100；②使用寿命长在油、水类介质中一般可达1～2年或更长时间，在化工介质中通常也能达半年以上；③摩擦功率消耗小机械密封的摩擦功率仅为软填料密封的10%～50%；④轴或轴套基本上不受摩损；⑤维修周期长端面磨损后可自动补偿，一般情况下，毋需经常性的维修；⑥抗振性好对旋转轴的振动、偏摆以及轴对密封腔的偏斜不敏感；⑦适用范围广机械密封能用于低温、高温、真空、高压、不同转速，以及各种腐蚀性介质和含磨粒介质等的密封。
机械密封PPT
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第十一页，编辑于星期日：十四点 二十二分。
2、内装式和外装式（如图3-3） 按弹簧是否与介质接触分为内装式和外装式。
内装式是弹簧置于工作介质之内，外装式是弹簧置于工作介质之外。
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第十二页，编辑于星期日：十四点 二十二分。
外装式特点：一般来说大部分机械密封零件不与介质接触，且暴露在 设备外，便于观察及维修安装。但是由于外装式结构的介质作用与弹 簧力相反（指常用结构）。当介质压力有波动或升高的情况下，弹簧 力余量又不大时，会出现密封不稳定的情况以致产生泄漏。当介质压 力降低时，因弹簧力不变，在摩擦面上受负荷增大，特别在低压起动 时，摩擦副的表面间尚未构成液膜，此时比压又是最大，容易擦伤端 面。
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d22 db2
d
2 2
d A2 1
K
Ae A
AP
A
其中：K=A0e——流体介质作用的有效载荷面积 K 1
A——接触面积（密封环带面积）
K——载荷系数，动环的轴向受压面积与端面接触面积之比。
d1、d2——密封环带内、外径
db——平衡直径（介质压力在补偿环辅助密封处的有效作用直径）
4、单弹簧与多弹簧
单弹簧又称大弹簧，即是在密封装置中仅有一个弹簧与轴同中心安 装。
多弹簧又称小弹簧，即是在密封装置中有数个弹簧沿圆周均匀分 布。 一般说负荷较轻而且大量生产的密封采用单弹簧为佳，小量生产 且在严格的条件下使用时，则都采用多弹簧。
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第十九页，编辑于星期日：十四点 二十二分。
第五章 机械密封
2）. 急冷或阻封
向密封端面的低压侧注入液体或气体被称为急冷或 阻封。 功能：冷却密封端面、隔绝空气或湿气，防止或清 除沉淀物、润滑辅助密封、熄灭火花、稀释和回收 泄漏介质等
3）. 冷却或保温 冷却是迅速移走热量，降低密封的工作环境温度。 对于密封易结晶、易凝固的液体介质，有时需要 加热或保温。
3）补偿环（动环）必须处于自由补偿状态，能进行轴向 的自我调节
4）补偿环和非补偿环必须有可靠的防转措施，防止在扭 转载荷的作用下，发生相对于轴或壳体的周向滑动或 转动
5）必须具有足够的弹簧力始终维持密封端面的接触
为了提高密封的可靠性，某些其他要求也应尽量满 足，如： 1）至少一个密封环应采用高导热材料 2）高压流体处于密封环的外周围，即密封结构采用 内流式 3）一个密封端面的材料必须耐磨，且在磨损过程中 能保持端面的平滑 4）对高速场合，非补偿环旋转，采用静止式结构， 并且旋转环的外周尽量简洁，避免对流体的激烈搅 动 5）窄环的端面宽度不超过2~3mm 6）密封采用平衡式结构，载荷系数K=0.7~0.8 7）避免大的拉伸应力和冲击载荷
劲向双 端面
径向双端面机械密封结构较轴向双端面机械密封紧凑
4）单级和双级机械密封
单级—使密封介质处于一种压力状态 单级
与单端面机械密封相同
双级—使密封介质处于两种压力状态
双级
二级密封串联布置，介质压力依次递减，可用于高 压工况。如介质压力很高，可以将多级密封串联， 成为多级机械密封
4.3 机械密封的设计（简单介绍） 1. 机械密封的设计原则 1）必须始终有液体与密封端面入口处保持接触（润滑） 2）液体在端面入口处的温度必须低于在该处压力下液体 沸点
4.7 机械密封的选择与使用
1. 机械密封的选择
机械密封ppt课件
作票退出检修。工作票安措布置完毕余压泄尽之后，依次拆
下轴承，机封等，解体检查发现轴承保持架松脱，机封动静
环结合面有磨损，更换一件新机封（LTJ—100），更换两
件新轴承（7319BECBM），调整非驱动端轴承外圆膨胀间
隙合格，押票试运启泵后非驱动端机封漏水大，重新布置安
措后拆下机封发现静环破损，更换一套新机封后按要求回装，
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七、机封失效形式
4.机械密封振动偏大。机械密封振动偏大， 最终导致失去密封效果。但机械密封振动 偏大的原因往往不仅仅是机械密封本身的 原因，泵的其它零部件也是产生振动的根 源，如泵轴设计不合理、加工的原因、轴 承精度不够、联轴器的平行度差、径向力 大等原因。
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八、机械密封维护
• （1）在没有介质通过时禁止启动设备。避 免端面干摩。
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七、机封失效形式
1.静压试验时泄漏。机械密封在安装时由于 不细心，往往会使密封端面被碰伤、变形、 损坏，清理不净、夹有颗粒状杂质，或是 由于定位螺钉松动、压盖没有压紧，机器、 设备精度不够，使密封面没有完全贴合， 都会造成介质泄漏。如果是轴套漏，则是 轴套密封圈装配时未被压紧或压缩量不够 或损坏。
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十、机械密封检修案例
2、#1月19日22:50检修完毕试运，机封漏水，退
泵后更换新机封试运仍然漏水，从两次机封损坏
的情况看出，破损的位置均处于静环最上方，第
二次更换的机封动环内圈有明显高温发黑痕迹，
破损的原因是局部接触动静环碰摩产生高温损坏
所致。#6机#1前置泵大修之后存在设备缺陷，前
置泵非驱动端轴承座垂立面进行了加工车削处理，
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七、机封失效形式
2.周期性或阵发性泄漏。机械密封的转子组件 周期性振动、轴向窜动量太大，都会造成泄漏。 机械密封的密封面要有一定的比压，这样才能 起到密封作用，这就要求机械密封的弹簧要有 一定的压缩量，给密封端面一个推力，旋转起 来使密封面产生密封所要求的比压。为了保证 这一个比压，机械密封要求泵轴不能有太大的 窜量，一般要保证在0.25mm以内。但在实际 设计当中，由于设计的不合理，往往泵轴产生 很大的窜量，对机械密封的使用是非常不利的。
流体密封机械密封PPT精选文档
我国机械密封的发展
从上世纪50年代开始研制、60年代开始认识和使用 机械密封，随后陆续生产、研究，形成一定的研 究、设计和生产能力，并制订了一系列的标准。 我国著名高科技密封公司有：
天津鼎名密封有限公司（王玉明院士）
一批机械密封的研究机构和队伍
8
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⑷ 力学分析
密封环带面积A：
23
闭合力Fc 密封流体压力p和弹簧力Fs等引起的作用
于补偿环上使之对于非补偿环趋于闭合的力。
FcpeApsA KpApsA(Kp ps)A 24
开启力Fo 作用在补偿环上使之对于非补偿环趋
于开启的力。
FopmApA
25
端面比压pc 作用在密封环带上单位面积上的静闭合力。
pc
Fc Fo A
(Kpps)ApA
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导热系数k
导热系数越大 传递热量越快 传递一定热量所需的温度梯度越小 端面温度越低 端面液膜沸腾的危险性越小 密封环热裂的可能性越小
导热系数越大越好 46
热膨胀系数α 以多种方式影响着密封的性能
首先，由于存在轴向和径向的温度梯度，将影响端 面的变形锥；同时，如果材料的轴向膨胀沿圆周 方向是变化的，则密封端面将形成波形表面。
机械密封摩擦副常用的硬质合金有：钴基碳化钨 （WC-Co）、镍基碳化钨（WC-Ni）、镍铬基碳化 钨（WC-Ni-Cr）
碳化钛硬质合金，硬度高、耐磨、高刚度，良好的韧 性和抗冲击能力，适宜于高温有剧烈变化的场合， 但价格高。
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c 工程陶瓷
氧化铝陶瓷、碳化硅陶瓷和氮化硅陶瓷
氧化铝陶瓷：主要成分是Al2O3和SiO2，Al2O3超过 60%的叫做刚玉瓷。目前机械密封环用的较多的是 （95～99.8%）Al2O3的刚玉瓷，分别被简称为95 瓷和99瓷。
单端面机械密封结构（珍藏干货）
单端面机械密封结构（珍藏干货）（1）102型机械密封(图4-18)：性能参数：压力0～0.8MPa；温度-20～120℃；转速≤3000r／min；轴径18～120mm。
结构特点：内装、内流、单端面、多弹簧、非平衡型机械密封。
拨叉传动，弹簧无旋向要求。
外形尺寸符合IS03069、DN24960、GB6556标准。
适用条件：适用于非结晶的酸、碱、盐有机物等介质工况。
型号说明：102U-50 102U-密封结构特点；50-规格，回转机械安装密封部位的轴(或轴套)外径的公称尺寸为50mm。
（2）106U型机械密封(图4-19)：性能参数：压力0～0.8MPa；温度-20～120℃；转速≤3000r／min；轴径24～120mm。
结构特点：内装、内流、单端面、单弹簧、非平衡型机械密封。
拨叉传动，弹簧无旋向要求。
外形尺寸符合IS03069、DN24960、GB6556标准。
适用条件：适用于非结晶的酸、碱、盐有机物等介质工况型号说明：106U-50 106U-密封结构特点；50-规格，回转机械安装密封部位的轴(或轴套)外径的公称尺寸为50mm。
（3）108U型机械密封(图4-20)：性能参数：压力0～0.8MPa；温度-20～120℃；转速≤3000r／min；轴径35～70mm。
结构特点：内装、内流、单端面、单弹簧、非平衡型机械密封。
弹簧传递扭矩，弹簧旋向与泵轴旋向有关。
外形尺寸符合IS03069、DN24960、GB6556标准。
适用条件：适用于非结晶的酸、碱、盐有机物等介质工况。
型号说明：108U-50 108U-密封结构特点；50-规格，回转机械安装密封部位的轴(或轴套)外径的公称尺寸50mm。
（4）116U型机械密封(图4-21)：性能参数：压力0-0.8MPa；温度-20～120。
C；转速≤3000r ／rain；轴径24～120mm。
结构特点：内装、内流式，多弹簧、非平衡型、拨叉槽传动。
使用时，与旋转方向无关。