机械密封结构综述
机械密封结构范文
机械密封结构范文机械密封结构是一种用于防止流体或气体泄漏的装置，广泛应用于化工、石油、制药、冶金等工业领域。
机械密封结构能够保证设备正常运行，并且在使用寿命期间保持稳定的工作效果。
本文将详细介绍机械密封结构的原理、分类和应用。
机械密封结构的原理主要是利用密封面之间的相对运动形成微小的摩擦力和压力，从而达到密封效果。
密封面通常由固定密封环和活动密封环组成，两者之间通过压紧装置维持一定压力。
在运转过程中，密封面间的摩擦力和压力能够抵抗介质的渗漏，实现泄漏的零值。
根据密封环的材质和结构形式，机械密封结构可以分为多种类型。
其中，最常见的机械密封结构有单端面机械密封、双端面机械密封、伸缩机械密封和旋转式机械密封等。
单端面机械密封适用于低压、低速环境下的密封，主要用于输送气体。
双端面机械密封适用于高速、高压环境下的密封，主要用于泵和压缩机等设备。
伸缩机械密封主要用于受热或冷却后容器的密封，并能够适应温度变化引起的热胀冷缩。
旋转式机械密封则广泛应用于旋转轴或旋转设备的密封，如泵的轴封。
机械密封结构的应用非常广泛。
在化工工业中，机械密封结构主要用于泵、压缩机和搅拌器等设备的密封。
在石油工业中，机械密封结构主要用于输送石油和天然气的管道密封。
在制药工业中，机械密封结构主要用于保护机械设备免受介质污染。
在冶金工业中，机械密封结构主要用于冶炼炉和熔炼炉等高温设备的密封。
为了确保机械密封结构的正常运行，需要注意以下几个方面的问题。
首先，密封环的选材应根据介质的性质来选择，以确保密封性能的稳定性。
其次，压紧装置的设计和调整需要合理，以保证密封面之间的良好接触。
此外，密封面的润滑剂和清洗剂的使用也需要注意，以确保密封环的工作寿命和效果。
最后，需要强调的是机械密封结构的维护和检修工作。
定期检查机械密封结构的使用情况，检查密封环的磨损和泄漏情况，并及时进行调整和更换。
此外，定期清洗和润滑密封面，移除积累的污垢和颗粒物，以保证机械密封结构的正常运行和使用寿命。
机械密封结构
机械密封一般有四个密封处： A、动环与静环之间的密封——动密封 B、动环与轴或轴套之间的密封——相对静密封 C、静环与静环座之间的密封——静密封 D、静环座（压盖）与设备之间的密封——静密封
D BA
C
机械密封的主要 特点主是密封面 为垂直于旋转轴 线的端面。
3.基本构件
（1）动环和静环
材料 ➢ 较好的耐磨性，能有减摩作用（即f要小） ➢ 良好的导热性，把摩擦热及时传出 ➢ 孔隙率小，结构紧密，以免介质在压力下有渗 透。 ➢ 动、静环是一对摩擦副，它们的硬度各不相同 。
4）114型机械密封
114型机械密封为单端面、单弹簧、非平衡结构，旋转 环是靠推环的拨叉带动耳环传动，按外流外装式设计 ，主要用于化工腐蚀泵上。
2、釜用机械密封标准结构
釜用机械密封标准（HG-、5-751-78至HG5-756-78 ）列出了化工反应釜搅拌轴用机械密封六种型式 共108种规格，并规定了密封件的材料级别及主要 技术要求。
整理后得：
(牛顿粘性 液摩擦定律
)
积分后，已知：y=0时，u=v；y=h时，u=0，利用边界 条件，可得：
再分析任何剖面沿x方向的单位宽度流量
如图3-11二平面间存在一定的斜楔。随着间隙减小，液压 增大，而斜楔的进出口处压差为零。故有一液压极大值， 对应该处的液膜厚度为h0，则流量
根据流量连续性定理qx=qx’，得
参看图3-12，当G≥1×10-6时，系数Φ=常数， 两个密封面被液膜完全隔开，处于液体润滑状 态，密封面间有较厚的液膜（图3-13）；当 G=0.1~1×10-6时，Φ≠常数，液体处于边界润 滑或半液体润滑状态，而密封表面被一层具有 分层结构和润滑性能的边界膜分开。
对于一定的结构尺寸和材料组对的密封，Φ存 在着一个临界值Φc，如图3-14，Φ﹥Φc为密封 区，Φ﹤Φc为泄漏区。 对于机械密封，要想 做到绝对不泄漏是很困难的，只要泄漏量Q满 足工艺要求，将G控制在0.1~1×10-6的范围内 。
机械密封的概念及组成结构
机械密封的概念及组成结构机械密封是工业生产中常见的一种密封结构，用于阻止或减少介质（液体或气体）在机械设备或装置中泄漏。
它通常由密封零件、密封剂和其他辅助装置组成。
下面我将详细介绍机械密封的概念和组成结构。
机械密封是一种通过相对运动的两个密封零件之间的接触实现密封作用的装置。
通过密封零件的相对运动，形成摩擦作用，从而阻止介质的泄漏。
机械密封通常应用于高压、高速、高温、腐蚀性介质等特殊工况下，具有较好的密封效果和使用寿命。
机械密封的组成结构包括以下部分：密封面、密封剂、密封罩、弹性元件和辅助装置。
1. 密封面：机械密封的两个相对移动的部分称为密封面。
根据密封原理和应用环境的不同，常见的密封面形式包括平面密封面、球面密封面和锥面密封面。
密封面的材质通常选择耐磨、耐腐蚀的硬质材料，如陶瓷、碳化硅和碳化钨等。
2. 密封剂：机械密封的密封效果主要依赖于密封剂的作用。
常见的密封剂包括填充物和润滑剂。
填充物通常用于填充密封面之间的间隙，增强密封效果。
常用的填充物材料有聚四氟乙烯、鳌鱼石等。
润滑剂主要用于减小密封面的摩擦系数，提高密封效果，并能帮助散热。
常用的润滑剂有润滑油和润滑脂等。
3. 密封罩：密封罩是保护和支撑密封零件的装置，通常由金属材料制成。
密封罩可以起到固定密封零件、减少泄漏和保护密封面的作用，在一些特殊的工况下，还可以起到防爆和防静电的作用。
4. 弹性元件：弹性元件是机械密封的重要组成部分，通常由弹性材料制成。
它的作用是紧密地压紧密封零件，保证密封面的接触紧密，防止泄漏。
常见的弹性元件包括弹簧、弹片和弹性橡胶等。
5. 辅助装置：辅助装置用于增强机械密封的性能和可靠性，包括冷却装置、冲洗装置和泄漏报警装置等。
冷却装置常用于高温工况中，通过循环冷却介质来降低密封零件和密封面的工作温度。
冲洗装置用于清洗密封面，防止堆积的污物和杂质影响密封效果。
泄漏报警装置可以检测泄漏情况，及时报警，以保障生产安全。
综上所述，机械密封是一种通过相对运动的两个密封零件之间的接触实现密封作用的装置。
机械密封的基本结构及主要特点
机械密封是一种用来解决旋转轴与机体之间密封的装置。
它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)作用下及辅助密封的配合下，保持贴合并相对滑动而构成防止流体泄漏的装置，常用于泵、压缩机、反应搅拌釜等旋转式流体机械的密封；也用于齿轮箱、阀门、旋转接头、船舶尾轴等的密封。
机械密封一般由5个部分组成：(1)由补偿环和非补偿环构成的密封端面，(2)由弹性元件为主构成的加载、补偿和缓冲机构；(3)辅助密封；(4)与旋转轴连接，并同轴一起旋转的传动机构；(5)防转机构。
机械密封的结构不同，其零件也不尽相同，但这5个要素基本上都应具备。
(1)补偿环与非补偿环：补偿环是具有轴向补偿能力的密封环，它可以是旋转环(亦称动环)，也可以是非旋转环。
非补偿环是不具有轴向补偿能力的密封环，同样可以是旋转环，也可以是非旋转环(亦称静环)。
两者的端面贴合在一起构成密封端面。
它是机械密封的主要构件，起主密封作用。
近年来，在有些情况下，补偿环用软质材料制造，端面较窄；非补偿环用硬质材料制造，端面较宽。
(2)弹性元件与弹簧座：二者构成了加载、补偿和缓冲机构，以保证机械密封在安装后端面贴合；在磨损时及时补偿；在受振动、窜动时起缓冲作用。
(3)辅助密封圈：起辅助密封作用，分补偿环辅助密封圈和非补偿环辅助密封圈两种。
(4)传动机构：起传递转矩的作用。
在旋转式机械密封中，多弹簧结构常用凸圆凹坑、柱销、拨叉等方式传动，传动机构多布置在弹簧座和补偿环上；文章由宁波泽德水泵整理单弹簧结构常以弹簧自身的并圈或带钩结构兼起传动作用。
在静止式机械密封中，旋转环常以键、柱销来传动。
(5)防转机构：起克服转矩作用，其结构型式与传动结构相反。
机械密封简介结构.
头发丝
动环表面 液膜 3~5微米 静环表面 60 微米
机械密封有泄漏 但不明显—液膜在密封面边缘处的溢出
化工厂运行保障分部
密封动静环 温度分布图
由图中可知： 机封高温区域位 于动静环密封面， 要求我们在日常 操作中，杜绝不 开密封液、通入 高温密封液或通 入含颗粒密封液 等有损设备安全 的违规行为。
化工厂运行保障分部
在旋转轴和静止的腔体之间 充满液体或气体，如无阻拦， 液 体 或 气 体 将 外 溢 。
机械密封的作用正是为了阻止 这些物质泄漏到大气中去
化工厂运行保障分部
优点: ☆ 价格便宜 ☆ 可选的型式较多 ☆ 维修简单 ☆ 安装简易
缺点: ☆ 泄漏量大 ☆ 冲洗液影响介质 ☆ 在轴上旋转的时候 引起磨损、能量损耗
端盖
轴
超过10 kg/cm2
破坏润滑膜 动静环间没有润滑 摩擦——产生大量的热 过度磨损 早期失效
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机械密封概述:
定义:机械密封(端面密封)--由至少一对垂直于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 防止流体泄漏的装置.
基本结构:
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动环(补偿环) 卡环 支撑环 O形圈 推环 弹簧 传动套 顶丝 O形圈
静环
轴
化工厂运行保障分部
化工厂运行保障分部
辅助密封
旋转部分 静止部分
动、静环和弹簧
动、静环端面形成3~5微米厚的液膜：
分开两个密封面 润滑密封面 减小摩擦—防止产生大量的热
防止泄漏
化工厂运行保障分部
化工厂运行保障分部
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ工厂运行保障分部
机械密封结构 原理
机械密封结构原理
机械密封结构是一种用于密封旋转轴与外界环境之间的装置。
其主要原理是利用摩擦力和机械压力来阻止液体或气体从轴上泄漏出来，同时避免外界物质进入机械设备内部。
机械密封由两个主要部分组成：固定环和旋转环。
固定环被安装在机械设备上，而旋转环则附在旋转轴上。
当旋转轴转动时，旋转环会随之旋转。
两个环之间通过轴向压力和摩擦力的作用来实现有效的密封。
机械密封的密封性能主要依赖于以下几个因素：
1. 密封面：固定环和旋转环的接触面通常是由耐磨材料制成，如碳化硅、陶瓷等。
这些材料具有良好的摩擦性能和耐磨性，能够确保密封面的完整性。
2. 密封剂：在密封面上通常需要涂抹一层密封剂，以填补微小的间隙并增加密封性能。
常用的密封剂有聚四氟乙烯（PTFE）和润滑油等。
3. 压力：通过调节密封装置的压力，可以控制密封的紧密程度。
一般来说，较高的压力能够获得更好的密封效果，但过高的压力可能导致密封件的损坏。
4. 温度：机械密封对温度的适应性也是一个重要因素。
一些高温或低温环境下的机械密封需要采用特殊材料来保证其性能。
总之，机械密封结构通过利用摩擦力和压力来实现旋转轴与外界环境的密封，广泛应用于各种机械设备中，确保其正常运转和安全可靠。
典型机械密封介绍
典型机械密封介绍
一、典型机械密封的简介
机械密封（mechanical seal）是一种密封件，其主要用于防止流体（如液体、气体或蒸汽）的渗透，从而达到设备的密封完成。
机械密封的
主要技术特点是它需要产生一个动态摩擦来达到密封的要求。
它的表面传
动类型有滚动式、擦伤式、滑动式、油封式、消蚀式、拉伸式、转动式等；它的温度范围一般在0—250摄氏度之间，在一些特殊的条件下，可以到
达高达600摄氏度的高温状态。
二、典型机械密封的结构
机械密封由几个组件组成，主要有：静止环、动环、垫圈、密封圈、
支撑圈和盖板。
1.静止环：它是机械密封的基本组件，通常由硬质合金或碳钢制成，
其特点是抗腐蚀性强和耐磨性好。
2.动环：它也称为活动环，其原理是将静止环和动环的表面使用一个
柔性介质进行接触，产生摩擦，从而达到密封的目的。
3.垫圈：它用于在静止环和动环之间形成一个柔性介质层，用以缓冲
静止环和动环的摩擦，起到缓冲和减少摩擦的作用。
4.密封圈：它是一个密封接头，主要用于防止流体从动环的表面渗透
出来。
5.支撑圈：它用于支撑和固定动环，避免它在操作中产生不必要的位
移和振动。
机械密封介绍
Plan 21 用于温度稍高的介质。
Standard Mechanical Seals
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Plan 23 用于温度稍高的介质，在给水泵密封、停堆泵密封
中常用。使用条件特点：介质流动性好，泵转速1500rpm 以上，转速低，很难做到自循环。 Plan 52（系统无压）
串联密封常用的一种系统。 Plan 53（系统加压）
b. 高温作业。当摩檫面积储高温不易散发时，引起树脂 析出焦化，石墨呈粉状脱落，由系统故障或冷却效能 不足引起。
Standard Mechanical Seals
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，
c. 高速。高速很容易在摩檫面积储高温，冷却不充分 立即引起故障。
d. 颗粒、结晶物，通常二个面都是硬材料。 e. 盐类溶液，须保持封液的温度、浓度，使无盐粒析
标准的密封系统是API682（原API610）
Standard Mechanical Seals
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冲洗方案PLAN01
Standard Mechanical Seals
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冲洗方案PLAN02
Standard Mechanical Seals
40
冲洗方案PLAN11
Standard Mechanical Seals
21
密封面液膜反压力 Pa=（0.5P1+Pm+Pa)XAf P1 液体压力 Pm 表面接触力 Pa 滑动时产生的动压力
Standard Mechanical Seals
22
A形间隙密封，由密封承受高压产生 。常在摩擦面外缘产生摩擦沟槽，严重 时，石墨环外缘会产生崩角和剥落。
Standard Mechanical Seals
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机械密封的结构
图2-1单端面机械密封
10轴套密封圈
5弹簧
2动环
9静环密封圈
7轴套
1静环
6定位环
4推环
8动环密封圈
3压盖
构成机械密封的基本元件有; 1静环、2动环、3压盖、4推环5弹簧6定位环
、7轴套、8动环密封圈、9静环密封圈圈等组成。
机械密封的结构
二、机械密封的泄漏通道点如下：
4－压盖密封圈 5－轴套密封圈
2－摩擦副 1－静环密封圈
3－动环密封圈
机械密封的结构
三、 机械密封的优缺点
1、优点， （1）结构可靠，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，机械密封可以达到很 少泄漏量，甚至肉眼看不见泄漏。 （2）寿命长。在机械密封中，主要磨损部分是密封摩擦副端面，因为 密封端面的磨损量在正常工作条件下不大，一般可以连续使用1～2年， 特殊场合下也有用到5～10年。 （3）运转中无需调整。由于机械密封靠弹簧力和流体压力使摩擦副贴 合，在运转中自动保持接触，装配后就不用像普通软填料那样需调整 压紧。
机械密封的结构
（2）机械密封结构多种多样，最常用的机械密封结构是端面密封。 见图2-1。端面密封的静环、动环组成一对摩擦副，摩擦副的作用是 防止介质泄漏。它要求静环、动环，具有良好的耐磨性，动环可以在 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。构成机械密封的基本元件有静环、动 环、压盖、推环、弹簧、定位环、轴套、动环密封圈、静环密封圈轴 套密封圈等。
术等，特别是干气密封的安装要求更高。而且密封技术发展的很快， 新技术不断出现给我们维修带来了新的课题。 （2）结构复杂、拆装不便。与其它密封比较，机械端面密封的零件数 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 轴端抽出密封环，必须把机器部分（联轴器）或全部拆卸。这一问题 目前已作了某些改进，例如采用拆装方便并可保证装配质量的剖分式 和集装式机械密封等。
机械密封及系统介绍
机械密封及系统介绍机械密封是由两个或多个成对的摩擦副组成，通过将密封面相互贴合，以阻止液体或气体从密封界面之间泄漏出来的装置。
机械密封广泛应用于各个领域，例如化工、制药、食品加工等。
本文将介绍机械密封的基本原理、构造、分类以及其在系统中的应用。
一、机械密封的基本原理机械密封的基本原理是通过密封环之间的摩擦和压力，将液体或气体限制在密封界面之间，从而达到密封效果。
机械密封一般由密封环、密封面、弹簧、密封座等组件组成。
当机械密封工作时，密封环与密封面间形成一定的压力，在密封界面形成摩擦力，防止泄漏。
二、机械密封的构造机械密封的构造可以分为旋转密封和静止密封两种。
旋转密封适用于旋转轴封闭的密封，例如泵的轴封。
静止密封适用于在容器壁上设置的密封，例如阀门、管道等。
旋转密封的主要构造有单端面旋转密封、双端面旋转密封和外部循环密封。
单端面旋转密封的密封环固定在轴上，通过摩擦密封与静止环接触；双端面旋转密封则有两个旋转面与两个静止面接触，并通过密封沟腔使介质起到冲洗密封的效果；外部循环密封则将润滑油从外部引入，在密封面上形成润滑涂膜以减少磨损。
静止密封则可分为填料密封和金属密封。
填料密封是在密封界面将聚四氟乙烯、纤维、石墨等捆绑填入，起到阻止泄漏的作用；金属密封则通过金属与金属或金属与非金属的配合达到密封效果，并具有较高的耐腐蚀和高温性能。
三、机械密封的分类机械密封按用途可分为泵用密封、压缩机用密封、搅拌设备用密封、离心机用密封等。
泵用密封是最常见的机械密封，用于泵的轴封闭。
根据泵的类型和工作条件的不同，泵用密封有单端面旋转密封、双端面旋转密封、外部循环密封等。
根据工作原理可以分为弹簧密封、橡胶密封、膜片密封、液体密封等。
弹簧密封是最常见的机械密封，适用于温度和压力较高的情况；橡胶密封广泛应用于食品、制药等行业，具有良好的耐腐蚀性；膜片密封适用于高速旋转设备，通过膜片的振动控制密封；液体密封适用于密封面间有液体介质的情况，通过液压力提供密封效果。
机械密封介绍演示文稿
冲洗方案PLAN62
最常用的系统方案
Plan 01 , Plan 11 这是大多数泵采用的方案，简单、方便、效果好。
Plan 02 这是对无法用冲洗冷却介质的一种权宜方法。如沥青
、重油、高温热水等。
Plan 21 用于温度稍高的介质。
Plan 23 用于温度稍高的介质，在给水泵密封、停堆泵密封
冲洗方案PLAN11
冲洗方案PLAN12
冲洗方案PLAN13
冲洗方案PLAN21
冲洗方案PLAN22
冲洗方案PLAN23
冲洗方案PLAN31
冲洗方案PLAN32
冲洗方案PLAN41
冲洗方案PLAN51
冲洗方案PLAN52
冲洗方案PLAN53
冲洗方案PLAN54
冲洗方案PLAN61
第四节 密封面的泄漏
流体交换理论
从理论上讲，机械密封都有一定程度的泄 漏，只是泄漏比其他密封少得多，有些密封我 们看不到泄漏，那是泄漏的液体在流出密封面 时已经汽化，我们看不到。
从微观看，二个密封面存在波峰和波谷， 峰谷之间存在液膜，但峰谷之间并不连通，所 以静态时，一般不泄漏
当运转时，峰谷之间会互相连通,流体从此谷跑向那谷, 当跑出密封面时,就产生了泄漏。
初装的密封,泄漏量往往要大些,以后逐渐趋向正常,这一 磨合过程很长,往往要几十个小时.如果密封泄漏量偏大,靠自 身磨合的方式须作综合评估,看泄漏对环境是否允许、密封 拆装的简繁,并确准泄漏由密封面不平引起,才能下断。通常 是泄漏越大,磨合时间越长.
影响磨损率的最大因素是含颗粒介质和温度。对含颗粒 的介质,密封设计的办法往往两个密封面都是硬材料。
温度影响磨损的最好解决办法是想办法降温。
解决的附加办法是在密封背面冲水,即quench,翻译为 骤冷．
机械密封的结构
机械密封的结构导言机械密封是工业设备中常用的一种密封方式，它通过机械装置的配合，形成一个密闭的空间，阻止流体或气体的泄漏。
机械密封常被应用于泵、压缩机、搅拌设备等各种旋转设备中。
本文将对机械密封的结构进行详细探讨。
1. 机械密封的基本结构机械密封的基本结构由两个主要部分组成：静环和动环。
静环为固定不动的零件，通常安装在固定的设备上，如泵体；动环则与旋转部件连接，如泵轴。
静环和动环通过密封面形成一个密闭的间隙，有效阻止介质的泄漏。
机械密封的结构通常还包括以下几个关键组成部分：1.1 密封面密封面是机械密封中最重要的部分，它直接决定了机械密封的密封效果。
常见的密封面材料包括硬质合金、陶瓷、石墨等。
密封面的形状通常为平面、凸面、凹面等，不同的形状可根据实际工况要求进行选择。
1.2 弹簧弹簧是机械密封中提供压紧力的部分，它的作用是使密封面保持压力，确保密封效果。
弹簧通常由不锈钢制成，其选择要考虑到介质的性质和工作条件。
1.3 密封环密封环是机械密封中的一个重要组件，它可以提供各种不同形状和材料，以适应不同的工况。
常见的密封环包括O型圈、V型圈等。
密封环的选择要根据介质的温度、压力和化学性质等因素进行合理选择。
根据不同的结构特点和应用领域，机械密封可分为多种类型。
以下将介绍其中的几种常见类型。
2.1 单端面机械密封单端面机械密封是最简单最常见的机械密封类型，它只有一个密封面，通常用于轴封和盘封的密封。
单端面机械密封结构简单，易于安装和维修。
2.2 双端面机械密封双端面机械密封是采用两个密封面的密封结构，常用于旋转设备的密封，例如泵。
双端面机械密封相较于单端面机械密封，在密封效果和稳定性方面更为优秀。
波纹管机械密封是通过波纹管的弹性变形实现密封的一种特殊机械密封。
它具有密封效果好、摩擦小、寿命长等优点，广泛应用于高温、高压和腐蚀介质的密封。
3. 机械密封的应用机械密封广泛应用于工业领域的各个行业，特别是涉及到流体控制的设备。
机械密封结构分析及设计文献综述
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二．前人研究中发现机械密封的优缺点评述
进行大量的市场调查和总结了大量资料之后，发现：现代工业对机械密封的泄露量以及对机械密封的控制方式方面的要求越来越高，特别是部分化工企业接触的介质都是有毒、有害的。但是，随之带来的问题是结构复杂、不便于生产制造、安装与更换比较麻烦，并要求工人有一定的安装技术水平、成本也越来越高。
三．阐述本人的研究设想
经过理论的分析和考察大量质料的前提下，我觉得机械密封可以从以下几个方面进行设计：
（1）轴或轴套基本上不受摩损；
（2）过程的使用寿命长，在原油介质的条件下一般可使用4～6年；
（3）使用摩擦功率耗能小，使机械密封的摩擦功率为软填料密封的10%～50%，达到节能的目的；
（4）密封状态很稳定，泄漏量很小
对于机械密封而言,形成密封作用的假说基本上突起部分存在着直接接触。有人采用试验论述了表面张力是密封重要因素这一观点。同时对粘滞假说提出了异议:①粘滞力(主要是指液体和固体表面的附着力)要在间隙为微米或更小时才起作用,在微米级的密封间隙中不起作用;②粘滞是一种动力学的特征,而在密封处于零泄漏时,径向是没有动力学过程的。机械密封机理至今仍然没有一个完整的密封理论为人们所认同。尽管如此,人们仍孜孜不倦地追寻,因为每一步探索以及由此而提出的假设或获得的结论,对机械密封的设计制造以及应用都起着重要的指导作用。
机械密封结构及检修全解
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13
③、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。
④、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、强度都很 高，耐
非平衡式：密封密封端面所受的作用力随介质压
力的变化较大，因此只适用于低压密封。
平衡式密封能降低端面上的摩擦和磨损，减小摩 擦热，承载能力大，但其结构较复杂，一般需在 轴或轴套上加工出台阶，成本较高。
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5
按密封端面的对数可分为：单端面和双端面
由一对密封端面组成的为单端面密封，由二 对密封端面组成的为双端面密封。 单端面：密封结构简单，制造、安装容易， 一般于介质本身润滑性好和允许微量泄漏的 条件。 双端面：密封有轴向双端面密封和径向双端 面密封。沿径向布置的双端面密封结构较轴 向双端面密封紧凑。双端面密封适用于介质 本身润滑性差、有毒、易燃、易爆、易挥发、 含磨粒及气体等。轴向双端面密封有面对面 或背靠背布置的结构，工作时需在两对端面 间引入高于介质压力0.05～0.15MPa的封 液以改善端面间的润滑及冷却条件，并把介 质与外界隔离，有可能实现介质零泄漏
2.基本结构
机械密封一般主要由四大部分组成：
①由静止环（静环）和旋转环（动环）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；
②以弹性元件（或磁性元件）为主的补偿缓冲机构；
③辅助密封机构；
④使动环和轴一起旋转的传动机构。
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2
机械密封结构图
1—紧定螺钉；2—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
机械密封结构及原理
机械密封结构及原理
机械密封是一种广泛应用的密封结构，其工作原理是通过机械零件之间的摩擦来实现密封。
本文将围绕机械密封的结构及原理进行探讨。
一、机械密封的结构
机械密封的结构一般分为推力平衡式和非推力平衡式两种。
1. 推力平衡式：推力平衡式机械密封结构包括密封端面、密封环、弹簧、平衡片、止推环、方形橡胶密封圈等。
其中，密封环通过压缩弹簧使其与轴套端面密封，平衡片则用于消除轴在高速旋转时的推力。
2. 非推力平衡式：非推力平衡式机械密封结构则包括密封环、弹簧、止推环等。
与推力平衡式相比，非推力平衡式机械密封结构省去了平衡片和方形橡胶密封圈。
二、机械密封的原理
机械密封的工作原理主要是利用机械零件间的摩擦来实现密封。
1. 密封环：密封环为机械密封的重要组成部分，其外部表面与轴套配合，内部表面与轴配合。
通过保证密封环与轴套和轴的表面几何尺寸、表面粗糙度和表面之间的配合质量，实现密封效果。
2. 弹簧：弹簧的作用是让密封环能够靠近轴表面，使密封环与轴表面紧密接触，从而解决介质泄漏问题。
3. 平衡片：为了解决轴在旋转时所产生的推力，通常在推力平衡式机械密封中会加装平衡片。
平衡片通过调整压力平衡，达到消除轴的推力的目的。
4. 止推环：止推环作为机械密封的一种辅助密封结构，主要是承担轴在往密封端运动的推力，它通过垫片与端面垫接，使得轴向推力转化为端面密封压力。
总之，机械密封是一种结构简单、可靠性高的密封结构，通过其工作原理，能够有效地解决各种工业领域中的密封问题。
机械密封知识分享之机械密封结构
机械密封知识分享之机械密封结构机械密封，我们又称之为端面密封，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防止流体泄漏的装置。
机械密封根据不同的工况出现了各种各样的结构，但无论哪种结都由以下部分组成：1、端面密封环（摩擦副）--动环和静环。
动环（旋转环）——动环随旋转轴一起旋转，其端面与静环端面互相贴合并相对滑动，组成密封端面以防止介质世漏。
当补偿机构设计在动环一侧时，则动环具有轴向补偿能力，称做补偿动环。
反之，称做非补偿动环。
补偿动环当密封端面磨损以后，可在弹性元件作用下做轴向移动进行补偿，保持密封端面的良好贴合。
静环（静止环）——静环是安装在机器设备的壳体、压盖、法兰等静止部位上的。
它与动环一样，靠密封端面来防止介质泄漏。
当补偿机构设计在动环一侧时，密封端面磨损后，静环不能进行补偿，称做非补偿静环。
反之，称做补偿静环。
补偿静环当密封端面磨损以后，同样可以在弹性元件作用下做轴向移动进行补偿。
2、缓冲补偿和压紧机构（弹性元件）--由弹簧、波纹管或波纹管加弹簧组合而成。
弹性元件——弹性元件在机械密封中起非常重要的作用。
其弹性力是使机械密封端而产生合理的闭合力的重要因素。
只有合理选择弹性元件，才能使机械密封在其工作压力范围内，一密封端面既不会打开，又不会造成严重磨损。
另外，当密封端面磨损后，弹性元件便靠弹性力推动动环（或静环）移动，进行自动补偿。
弹性元件的种类很多，常用的有弹簧（包括圆柱螺旋弹簧、圆锥弹簧、波形弹簧等）和波纹管（包括金属波纹管、聚四氟乙烯波纹管，橡胶波纹管等）。
一般情况下采用一种或几种弹性元件组合使用。
在某些场合，也可采用磁力来代替弹性力，保持密封端面的贴合。
3、辅助密封端面密封环以外的防泄漏密封圈（如O型、V形、楔形圈）或密封垫。
静环密封圈——静环密封圈一般采用合成橡胶或聚四氟乙烯等材料，制成0形圈、v形圈以及其他形状，用来防止介质从静环与压盖（或法兰）之间泄漏，并使静环具有一定的浮动性。
机械密封结构分析及设计文献综述
机械密封结构分析及设计文献综述机械密封是工业领域中常见的一种密封形式，广泛应用于各种设备和机械装置中。
机械密封的性能直接影响设备的可靠性和工作效率。
为了提高机械密封的性能，许多学者和工程师们进行了大量的研究，并提出了许多相关的设计理论和方法。
近年来，关于机械密封结构分析与设计的研究文献主要集中在以下几个方面：机械密封的原理与分类、机械密封的结构优化、材料选择与优化、密封性能测试方法以及机械密封的故障分析与诊断等。
关于机械密封的原理与分类，许多研究文献对机械密封的工作原理进行了详细的介绍和分析。
例如，徐华等人在其论文中系统地介绍了机械密封的原理和分类，对不同类型的机械密封的工作原理进行了深入的剖析，并对其优缺点进行了比较和评价。
他们指出，机械密封的类型多种多样，不同类型的机械密封适用于不同的工况和环境要求，因此在设计和选择机械密封时需要根据具体情况进行综合考虑。
机械密封的结构优化是研究者们关注的重点之一、通过对机械密封结构的优化设计，可以提高机械密封的性能和可靠性。
例如，郭强等人在其论文中通过有限元分析和实验研究，对不同类型的激光焊接机械密封的结构进行了优化设计，提高了机械密封的密封效果和使用寿命。
材料选择与优化也是机械密封研究的重要内容。
机械密封的材料选择直接影响密封效果和使用寿命。
许多学者通过实验和模拟分析，研究不同材料的密封性能，以及材料参数对机械密封性能的影响。
例如，刘进等人在其论文中通过实验研究和数值模拟，比较了不同材料的机械密封的摩擦特性和磨损特性，并对机械密封的材料选择提出了一些有益的建议。
密封性能的测试方法也是研究者们关注的热点之一、机械密封的密封性能是指机械密封在工作条件下能够有效防止液体或气体泄漏的能力。
为了能够准确评估机械密封的密封性能，需要开发一种可靠的测试方法。
例如，王斌等人在其论文中提出了一种基于流体力学原理的机械密封密封性能测试方法，通过对机械密封的泄漏流量和泄漏温度的实时监测和分析，可以准确评估机械密封的密封性能。
机械密封综述
机械密封综述1 工作原理亦称端面密封，垂直于旋转轴的端面在流体压力及补偿机构的弹力作用下，在辅助密封的配合下，与另一端面保持贴合并相对滑动，从而构成防止流体泄露的机械装置。
工作时两个密封端面的紧密贴合，使密封端面之间的交界形成一微小间隙，当有压介质通过此间隙时，形成极薄的液膜，形成一定的阻力，阻止介质向外泄露，又使端面得以润滑，由此获得长期的密封效果。
2 机械密封的种类及结构2.1 机械密封分类2.1.1 按用途分类⑴按工业部门分类：运输机械制造业、家用电器制造业、动力机械和泵制造业、化学工业及石油工业等部门用的机械密封。
⑵按主机分类：泵、釜、离心机、风机、潜水电机、冷冻机、内燃机、船用泵等主机用的机械密封。
2.1.2 按作用原理及结构分类⑴按密封端面的对数分，则有单端面机械密封，双端面机械密封和多端面机械密封，其中双端面机械密封又可分为轴向双端面机械密封及径向双端面机械密封。
▶单端面机械密封是由-对密封端面组成的机械密封，有密封结构简单、制造和安装容易的特点。
一般用于介质本身润滑性好和允许有微量泄露的情况，是最常用的机械密封型式。
当介质有毒、易燃、易爆以及对泄漏量有严格要求时,不易使用。
见下图1。
图1 单端面机械密封▶双端面机械密封原理与单端面机械密封基本相同，都是靠垂直于旋转轴线的端面(摩擦副)在流体压力和补偿机构弹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置。
它有两道端面密封，若一级密封失效，二级密封仍然可密封，防止泄露。
一般双端面密封，都需要外供密封液系统，向密封腔内引入封液进行堵封、润滑和冷却，且多为循环冷却使用。
密封液不仅可以冲洗摩擦副改善机械密封工作环境,还可以作为一级密封面是否失效的重要检测手段。
见图2、图3。
图2 单端面机械密封图3 釜用双端面带平衡罐机械密封⑵按作用于密封端面流体压力为卸荷或不卸荷，可分为非平衡式机械密封、部分平衡式机械密封和全平衡式机械密封。
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机械密封的主要 特点主是密封面 为垂直于旋转轴 线的端面。
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3.基本构件
（1）动环和静环
材料 ➢ 较好的耐磨性，能有减摩作用（即f要小） ➢ 良好的导热性，把摩擦热及时传出 ➢ 孔隙率小，结构紧密，以免介质在压力下有渗 透。 ➢ 动、静环是一对摩擦副，它们的硬度各不相同。
一般动环的硬度比静环的硬度大。动环的材料可用 铸铁、硬质合金、高合金钢等，在有腐蚀介质的条 件下可用不锈钢或不锈钢表面（端面）堆焊硬质合 金、陶瓷等；静环的材料可用铸铁、磷青铜、巴氏 合金等，也常用浸渍石墨或填充聚四氟乙烯。
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
180～450ml/h
一般为软填料密封的１％
机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
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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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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。
➢ 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
机械密封主要是将较易泄漏的轴向密封改为不易泄漏的 端面密封。如图3-1所示，当轴转动时，带动了弹簧座、 弹簧压板、动环等零件一起转动，由于弹簧力的作用使 动环紧紧压在静环上。轴旋转时，动环与轴一起旋转， 而静环则固定在座架上静止不动，这样动环与静环相接 触的环形密封面阻止了介质的泄漏。
内装式受力情况比较好，刚开车时介质压力较低，由不太大 的弹簧力即可对摩擦面构成初始的密封，此时因端面比压较 小，容易形成液膜。内装式端面比压随介质压力增在而增大， 因而增加了密封的可靠性。
一般情况下内装式的介质泄漏方向与离心力方向相反，泄漏情况较外装 式好。所以在介质无腐蚀以及不影响弹簧机能时，应尽可能采用内装式 结构。
（3）辅助密封元件 型式：O形、V形、矩形等
8
4.机械密封的优缺点：（与软填料密封比较）
① 密封可靠，在一个较长的使用期中，不会泄漏或很少
优
泄漏；
点 ② 使用寿命长，正确选择摩擦副材料和比压的机械密封
可用2—5年，最长的达9年；
③ 维修周期长，在正常工作的情况下，不需要维修；
④ 摩擦功率消耗少；
⑤ 轴或轴套不受磨损；
⑥ 对旋转轴的振摆和轴对壳体孔的偏斜不敏感；
⑦ 适用范围广，能用于低温、高温、高真空、高压、各
种转速以及各种腐蚀、易燃、易爆、有毒介质的密封。
① 结构较复杂，对制造加工要求高；
缺 ② 安装与更换比较麻烦，要求工人有一定的安装技术水平； 点 ③ 发生偶然事故时，处理比较困难；
④ 一次性投资高。
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表3-1机械密封与填料密封的比较
一、密封原理和特点
1.结构
（1）组成
1
2 3 4
9ห้องสมุดไป่ตู้
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
4
机械密封一般有四个密封处： A、动环与静环之间的密封——动密封 B、动环与轴或轴套之间的密封——相对静密封 C、静环与静环座之间的密封——静密封 D、静环座（压盖）与设备之间的密封——静密封
D BA
1
2
3C
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
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（2）弹簧加荷装置
作用：产生压紧力，保持动、静环端而后紧密接触， 且是一个缓冲元件，可以补偿轴的跳动及加工误差而 引起的摩擦面不贴合。 再进一步，如果我们把弹簧施加到密封环带单位面积 上的压紧力称为弹簧比压ps，那么ps的作用有两点： ①起动停车或介质压力波动时，使密封面维持足够的 比压；②克服密封圈与轴的摩擦力，保持动环沿轴向 移动，以补偿端面的磨损。 因此有人把机械密封定义为：机械密封是一种带有缓 冲机构，并通过与旋转轴大体垂直并做相对转动的密 封端面进行密封的装置。
第三章 机械密封
教学重点： （1）机械密封结构、原理； （2）机械密封与软填料密封比较时的优缺点； （3）内（外）流式单端面机械密封的端面比压计算。 教学难点： （1）机械密封的设计计算； （2）机械密封的冷却、冲洗与安装； （3）特殊工况下机械密封的设计要点。 （4）密封技术与润滑的关系 。
1
第一节 机械密封原理和基本结构型式
可以
加苛求一般，填料更换方便
动、静环表面粗糙度及平直度 要求高，不易加工，成本高， 装拆不便
一般
动、静环要求较高
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二、结构类型
1、内流式和外流式（图3-2） 按介质泄漏方向分为内流式和外流式。 内流式：介质沿半径方向从端面外周向内泄者称为内流式。 外流式：介质沿半径方向从端面内周向外泄者称为外流式。 内流式的泄漏方向与离心力方向相反，离心力阻碍着流体的 泄漏，因而内流式泄漏比外流式泄漏量小。于是，有固体颗 粒的情况尤其应该采用内流式。这样可防止固体颗粒进入摩 擦面。
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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。