机械设计手册之 密封装置共36页文档
密封装置设计
装卸容 易，易于防腐衬里。
P140页图4-26
但随着公称压力的提高， 适用的公称直径相应减小。
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凹凸压紧面：
安装易于对中，有效防
止垫片被挤出，适用于
PN≤6.4MPa的容器法
兰和管法兰。
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榫槽压紧面：
由榫面、槽面配合构成， 垫片安放在槽内，不会被 挤出压紧面，较少受介质 的冲刷和腐蚀，所需螺栓 力较小，但结构复杂，更 换垫片较难，只适用于易 燃、易爆和高度或极度毒 性危害介质等重要场合。
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二、垫片性能（密封件）
（1）垫片要有适宜变形能力和回弹能力是形成 密封的必要条件。变形能力大的密封垫易 填满压紧面上的间隙，并使预紧力不致太 大；回弹能力大的垫片，能适应操作压力 和温度的波动。
（2）垫片应具有能适应介质的温度、压力和腐 蚀等的性能。 （3）垫片比压力y和垫片系数m：与垫片材料、 结构与厚度关， 还与介质性质、 压力、温 度、压紧面粗糙度等因素有关， 而且m和y 26 之间也存在内在联系。
常见的有： 普通橡胶、耐酸橡胶（不耐
碱）、耐油橡胶
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②石棉类：（板、绳、带）
③石棉橡胶类：使用最广泛。它是由重量比
为60%～80%的石棉纤维与10%～20%的橡胶为主要
成分，加入填充剂、硫化剂后加压加温而成。这
种材料的耐热性、耐寒性、耐化学性都很好，价
格也便宜，容易买到。
图4-22 螺栓法兰连接结构 1-螺栓；2-垫片；3-法兰
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4.3.4 密封装置设计
过程设备设计
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4.3.4 密封装置设计
过程设备设计
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4.3.4 密封装置设计
过程设备设计
4.3.4.1 密封机理及分类
密封课件
一、密封的作用与要求密封虽然只占机器和设备的很小部分，但是却是非常重要的，（一）密封关系到设备的可靠性和人身安全（二）密封还关系到节能降耗下面咱们先学习的定义密封定义密封是防止流体或固体微粒从相邻结合面间泄漏以及防止外界杂质如灰尘与水分等侵入机器设备内部的零部件或措施。
泄漏分内泄和外泄外泄油液泄漏于元器件的外部，弄脏周围物件，污染环境，因此外泄是不允许的。
内泄指油液从高压腔向低压腔的泄漏，所泄漏的油液并没有对外做功，其压力能绝大部分转换为热能，使油温升高，油粘性降低，又进一步的增加泄漏量，从而降低系统的容积效率，损耗功率泄漏可能导致设备工作状态不稳定、效率下降，污染环境，影响加工产品质量以及造成设备使用寿命的降低等。
那泄漏产生的原因是什么？(1)相邻结合面有间隙(2)需要密封的两侧有压力差流体从高压区往低压区流动引起的。
对密封装置的的要求：1、在一定压力、温度范围内具有良好的密封性能。
2、对运动表面产生的摩擦力小，磨损小，磨损后能自动补偿。
3、密封性能可靠，能抗腐蚀，不易老化，工作寿命长。
4、结构简单，便于制造和拆装。
二、密封分类及特点按工作状态的不同，密封分为静密封和动密封两种静密封在正常工作时，无相对运动的零件配合表面之间的密封；动密封在正常工作时，具有相对运动的零件配合表面之间的密封，间隙愈紧密，相对运动时表面的摩擦阻力就愈大，导致结合面发热，使密封很快失效，因此动密封作用原理的要点是既可保持密封而又不产生较大摩擦阻力，包括减小密封两侧的压力差及使结合面间保持流体润滑膜等。
静密封又分垫密封、密封胶密封、O 形环密封、研合密封等 垫密封就是在两个结合面之间垫上不同形式的密封垫片，然后再用螺纹将两个结合面连接起来，拧紧力使垫片产生弹性和塑形变形，填塞密封面的不平处，达到密封的目的。
密封垫型式有平垫片，齿形垫片，金属丝垫等密封胶密封就是用刮涂、压注等方法将密封胶涂在要压紧的两个面上，靠胶的浸润性填满密封面凹凸不平处，形成一层薄膜，从而起到密封作用。
机械设计手册之密封装置
多数密封件已标准化、系列化根据工作条件和使用要求加以选用
第二节 密封类型与选择
密封按被密封的两结合面之间是否有相对运动而分为静密封和动密封两大类动密封又按密封件和被密封面间是否有间隙分为接触式动密封和非接触式动密封
一、 非接触式动密封
1、间隙密封
间隙密封是靠相对运动件的配合面之间的微小间隙防止泄漏而实现的密封它的工作原理是基于流体黏性摩擦理论即当油液通过缝隙时存在一定的黏性阻力而起密封作用
2、离心密封
离心密封主要是利用轴在旋转时产生的离心力将泄漏出来的润滑油再甩回到油腔也有在轴上直接开螺旋槽在紧贴轴承处安装一甩油环将油再甩回去螺旋槽的旋转方向要保证轴在旋转时是使油甩到油腔里而不是相反这种密封通常只能在单向回转的轴上使用
3、涨圈密封
涨圈通常是由金属制造的带有切口的弹性环放入槽中后靠涨圈本身的弹力使外圈紧贴在壳体上不随轴转动由于介质压力的作用涨圈一端面紧压在涨圈槽的一侧产生相对运动用液体进行润滑和堵漏从而达到密封 的作用涨圈密封既 可用于往复运动件的 密封也可用于旋转 运动件的密封
第五节 机械密封
毡圈密封是标准件按照轴的直径确定毡圈的尺寸和沟槽的尺寸也可两个毡圈并排放置以增强密封效果
2O形圈密封 O形圈用作动密封时主要用于移动密封如活塞和活塞杆的密封当圆周速度小于2m/s时也可用于旋转密封
O形密封圈结构简单密封性可靠运动摩擦阻力很小沟槽尺寸小容易制造等 故应用十分广泛其主要的缺点是 起动摩擦阻力较大
一、密封的类型
具体分类如下：
密 封
机械设计手册之 密封装置
一、 非接触式动密封 1、间隙密封 间隙密封是靠相对运动件的配合面之间的微小间隙 防止泄漏而实现的密封，它的工作原理是基于流体黏性 摩擦理论，即当油液通过缝隙时存在一定的黏性阻力而 起密封作用。
2、离心密封 离心密封主要是利用轴在旋转时产生的离心力，将泄 漏出来的润滑油再甩回到油腔。也有在轴上直接开螺旋 槽，在紧贴轴承处安装一甩油环，将油再甩回去，螺旋 槽的旋转方向要保证轴在旋转时是使油甩到油腔里，而 不是相反，这种密封通常只能在单向回转的轴上使用。
法兰
缸体
金属空心 O 形环 压紧状态
缸体 金属空心 O 形环 自由状态
工作，温度范围为-250℃650℃。
Hale Waihona Puke 四、密封胶密封用刮涂、压注等方法将密封胶涂在要压紧的两个
面上，靠胶的浸润性填满密封面的凹凸不平处，形成 一层薄膜，能有效起到密封作用。它密封牢固，方法 简单，效果好，但耐温性差，通常用于150℃以下。
（4） 无机材料 石墨和工程陶瓷，如氧化铝瓷、 滑石瓷、金属陶瓷氧化硅等。主要用于垫片、软填料、 硬填料、密封件、机械密封、间隙密封等。可耐酸、 耐碱，最高可耐温度800℃。 （5） 金属材料 黑色金属有碳钢、铸铁、不锈钢 等，有色金属有铜、铝、锡、铅等，硬质合金有钨钴 硬质合金、钨钴钛硬质合金等，贵重金属有金、银、 铟、钽等。主要用于垫片、软填料、硬填料、成型填 料、防尘密封件、机械密封、间隙密封等。可耐酸、 耐碱，最高可耐温度450℃。贵重金属主要用于高真空、 高压和低温等场合。
法兰之间
上法兰 封头
轴承端盖和箱体之间
罐体 下法兰 垫片
密封垫片 轴承
垫片
法兰盖
轴承端盖 轴
管道 法兰
法兰和法 兰盖之间
机械类专利说明书—井内密封装置
井内密封装置技术领域：本实用新型涉及机械密封领域，特别涉及一种地下井管道的密封装置。
背景技术：目前我国所有地热深井和普通供水井井管选择均为金属材料，主要以石油套管和钢管为主，在使用过程中都存在腐蚀破裂问题，特别是地热井，由于水质等问题，其腐蚀速度较快，一般在2-5年内就出现井管破裂问题，常见的破裂类型有：局部腐蚀、穿孔泵头位置井管磨损、焊接或丝扣处脱节或错位，无论是哪一种原因造成的井管破裂，都会以大量出砂、出砾料和地下水污染现象出现。
这一问题的出现不仅不能正常使用，而且严重时还会诱发区域性地下深层水的污染和地面沉降、附近建筑物倾斜裂缝。
以往出现井管破裂时，采取的措施多是采用下入小一级补管，然后用水泥充填之间进行隔离和密封，该方法虽然行之有效，但是维修费用非常昂贵，并且当下部井管再次出现问题和维修时，由于补管的直径小，导致下部问题井管不可能进行正常维修或洗井，又造成资源的严重浪费。
发明内容：本实用新型所要解决的技术问题就是为了避免这种资源严重浪费而提供一种井内密封装置，该装置体积小，成本低，不仅便于更换，而且安装和使用方便、应用范围广。
本实用新型采用的技术方案是：一种井内密封装置，设置在管道的破裂处，由管体、接头和至少一个密封组件构成，管体的头端连接有接头，接头上具有挂口；管体的尾端具有马蹄口；管体的中部穿接有密封组件，密封组件中具有橡胶垫。
所述的管体与接头的连接为焊接。
所述的管体的中部穿接有2-4个密封组件。
所述的密封组件由密封环和橡胶垫构成，橡胶垫压接在密封环之间。
所述的橡胶垫通过螺栓压接在密封环之间。
所述的橡胶垫的外径大于密封环外径。
所述的橡胶垫与管道过盈配合。
本实用新型可以用于深井和地热井中的密封和止水，具有制造和使用成本低、更换方便、应用范围广等特点，对200眼旧井的维修成功率达100%，在郑州2760m地热井中使用效果更为显著，仅此一项比传统的止水方法节约30万元。
当破裂处下部井管需要维修时，可以先把该密封装置提出来，待下部维修或洗井完毕后，再将该结构下入原位置即可。
密封设计手册
一、密封的分类：1、静密封：（1）根据工作压力：高压静密封、中压静密封、低压静密封（2）根据工作原理：法兰连接垫片密封、自紧密封、研合面密封、O形环密封、胶圈密封、填料密封、螺纹连接垫片密封、螺纹连接密封、承插连接密封、密封胶密封2、动密封：（1）根据密封面间是滑动还是旋转运动：往复密封、旋转密封（2）根据密封件与其做相对运动的零部件是否接触：A.接触式动密封a.按密封件的接触位置：圆周（径向）密封、端面（轴向）密封（机械密封）b.按密封原理：填料密封（毛毡密封、软填料密封、硬填料密封、挤压型密封、唇形密封）、油封密封、涨圈密封B.非接触式动密封：迷宫密封、动力密封（离心密封、浮环密封、螺旋密封、气压密封、喷射密封、水力密封、磁流密封等）C.无轴封密封（隔膜式、屏蔽式、磁力传动式）二、机械密封：机械端面密封是一种旋转传动件密封，是由一对或数对动环与静环组成的平面摩擦副构成的密封装置。
主要部件是动环和静环，一个随主轴旋转，一个固定不动构成机械密封的基本元件：端面摩擦副（动环、静环）、弹性元件（弹簧）、辅助密封（O形圈）、传动件（传动销、传动螺钉）、防转件（防转销）、紧固件（弹簧座、压环、压盖、紧钉螺钉、轴套）静环，又称为非补偿环动环，又称为补偿环由补偿环、弹性元件和副密封等构成的组件称为补偿环组件。
机械密封分类：根据端面接触状态：接触式机械密封、非接触式机械密封、半接触式密封根据静环安装位置：内装式密封、外装式密封根据介质泄漏方向：内流型、外流型根据弹簧元件运动状态：静止式密封、旋转式密封根据密封流体在密封端面引起的卸载程度：平衡型密封、非平衡型密封根据弹性元件的结构和布置：单弹簧式密封、多弹簧式密封、波纹管密封、膜片密封根据密封端面数目：单端面密封、双端面密封、多端面密封根据载荷程度不同：平衡型、非平衡型、过平衡型机械密封计算：1、端面液膜压力：机械密封端面间隙液膜的承载能力。
（1）液膜静压力：当密封间隙有微量泄漏时，由于密封环内外径压差促使流体流动，而流体通过缝隙受到密封面的节流作用，使压力逐步降低Pm=λpPm -------端面上平均液膜静压力，Paλ----液膜反压系数p---密封流体压力（2）液膜动压力：机械密封环端面即使经过精细的研磨加工，在微观上仍存在一定的波动，当两个端面彼此相对摩擦时，由于液膜作用会产生动压效应。
现代机械设计手册(单行本第2版)-润滑和密封设计
现代机械设计手册(单行本第2版)-润滑和密封设计《现代机械设计手册(单行本第2版)-润滑和密封设计》是一本关于润滑和密封设计的专业手册，为机械设计人员提供了重要的参考和指导。
下面是对该手册的介绍。
一、手册背景和概述随着机械工业的不断发展，润滑和密封设计已成为机械设计中的重要环节。
为了满足这一需求，手册编写组结合现代机械设计理念和技术，对《现代机械设计手册》进行了修订和完善，推出了单行本第2版。
其中，《润滑和密封设计》是该手册的一个重要组成部分。
二、手册内容和亮点1.手册内容《现代机械设计手册(单行本第2版)-润滑和密封设计》共分为十九章，涵盖了润滑和密封设计的各个方面。
具体包括：润滑剂的种类、性能和应用，润滑剂的选用原则和方法，润滑系统的设计和维护，密封件的种类、性能和应用，密封系统的设计和维护，以及典型零部件的润滑和密封设计案例等。
1.手册亮点（1）全面性：手册对润滑和密封设计的相关知识进行了全面覆盖，从基础知识到应用案例，为读者提供了详尽的参考。
（2）实用性：手册注重实用性和可操作性，为读者提供了大量的图表、公式和实例，便于读者在实际设计中进行应用和参考。
（3）新颖性：手册结合了现代机械设计理念和技术，对原有内容进行了更新和升级，反映了当前润滑和密封设计的最新进展。
三、手册价值和意义1.手册价值《现代机械设计手册(单行本第2版)-润滑和密封设计》对于机械设计人员来说具有重要的参考价值，可以为他们提供全方位的指导和帮助。
通过该手册，设计人员可以更好地了解润滑和密封设计的最新技术和进展，从而更好地完成机械设计任务。
1.手册意义通过《现代机械设计手册(单行本第2版)-润滑和密封设计》，读者可以深入了解润滑和密封设计的基本概念、原理和方法，从而更好地解决实际设计中遇到的问题。
同时，手册还可以帮助读者提高机械设计的整体水平，为我国机械工业的发展做出贡献。
四、结论和建议《现代机械设计手册(单行本第2版)-润滑和密封设计》是一本全面、实用和新颖的润滑和密封设计专业手册，可以为机械设计人员提供重要的参考和指导。
机械设计手册之 密封装置
3、迷宫密封 迷宫密封是在需要密封的表面加工几个拐弯的沟槽， 形成象迷宫一样的“曲路” ，使泄漏的介质在沟槽里 产生压力降，不能顺畅的通过，即可形成密封。曲路的 布置可以是轴向的，也可以是径向的。当采用轴向曲路 时，假若轴的热伸缩比较大或者设计不严谨，都有使旋 转片和固定片相接触的可能，因此在一般情况下以径向 布置为宜。工作时沟 槽内涂满润滑 脂，以增加密 封效果。
（3） 弹塑性体 橡胶和塑料。 橡胶类有天然橡胶和合成橡胶之分。 橡胶主要用于垫片、成型填料、软填料、油封、防 尘密封件等。 塑料有氟塑料、尼龙、酚醛塑料、聚乙烯、聚四氟 乙烯等。主要用于垫片、成型填料、软填料、硬填料、 防尘密封件、活塞环、机械密封等。可耐酸、耐碱、 耐油等。聚四氟乙烯最高可耐温度300℃。
密封的好坏，直接关系到一个机器的工作质量和 使用寿命，切不可掉以轻心。有些场合，密封的可靠程 度尤为重要，比如飞机和航天器上的密封，毒气、毒液 储罐，易燃、易爆气体储罐等的密封。
多数密封件已标准化、系列化，根据工作条件和使 用要求加以选用。
第二节 密封类型与选择
一、密封的类型 密封按被密封的两结合面之间是否有相对运动而
上法兰
缸盖
机等汽缸结合面的密封。
下法兰
缸体
三、O形圈密封 O形圈密封寿命长，结构紧凑，
装拆方便，密封性能好，根据不同 的材料，可在-100℃260℃ 的温 度范围和100MPa的压力下使用。
O形圈 法兰盖
法兰
缸体
如果在更高或更低的温度和压力条 件下工作，可以采用金属空心O形 环密封，它可以在280MPa压力下 工作，温度范围为-250℃650℃。
机械设计
第一节 概述 第二节 密封类型与选择 第三节 静密封 第四节 动密封 第五节 机械密封 第六节 其他密封
课件密封装置、油箱
第四节 油箱
• 6、油箱的有效容积，当系统为低压系统时 ，取液压泵每分钟排除油液体积的2~4倍； 中高压取5~7倍；若为行走机构，则取2倍 。若为高压闭式循环系统，按所需外循环 油或补油量的多少而定；对于工作负载大 ，并长期连续工作的液压系统，油箱的容 量需要按发热量，通过计算确定。
第四节 油箱
• 2、要求
• 1）在工作压力和一定的温度范围内，应具有良好 的密封性能，并随着压力的增加能自动提高密封 性能。 • 2）密封装置和运动件之间摩擦因数要稳定，耐磨 性好，磨损后要在一定程度上能自动补偿。 • 3）摩擦力要小，运动灵活，耐腐蚀能力强，不易 老化，工作寿命长。 • 4）结构简单，制造、使用、维护方便，价格低廉 。
第四节 油箱
• 为什么油箱最多装80%，不能装满。（3min）
第四节 油箱
• 由于燃油属于易蒸发的液体，在泵油循环 中燃油的温度升高，加剧燃油的蒸发，造 成油箱中压力的升高，最终可能造成油箱 的破裂、漏油，甚至引起着火。因此在油 箱容积标注时必须预留燃油的蒸发空间。
• The End
• Thanks for listening！
第四节 油箱
• 2、油箱内常设2~3块隔板，将回油区和吸 油区分开，有利于散热、杂质的沉淀和气 泡的溢出，也可以增加油箱的强度。隔板 的高度为油面高度的2/3~3/4。 • 3、油箱顶盖上应设置通气孔，使液面与大 气相通，通气孔处应设置空气滤清器。邮 箱的底面应适当倾斜，并在其最低位置设 置放油塞。在箱壁的易见位置设置油位指 示器。
• 7、油箱的内壁必须进行处理。新油箱须经过喷丸 、酸洗和表面清洗等，其内壁也可以涂一层与工 作液相容的塑料薄膜或耐油涂料。 • 8、油箱的容量应能保证在设备的液压系统内充满 油液时，其液面（最低液面）高于滤油器上端200 毫米以上；在设备的液压系统停止运动时，油箱 的液面不应超过油箱高度的80%；而当液压系统 的油液全部返回油箱时，油液不可以溢出油箱外 。
机械密封资料
机械密封资料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。
常用机械密封结构机械密封一般由静止环（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。