填料密封和机械密封

第章密封

在炼油化工装置中，密封广泛应用于阀门、机泵和压缩机上。密封按其结构、作用原理和发展趋势可分为接触式密封、非接触式密封、组合式密封和无轴封密封等几种，常见的应用形式有填料密封、机械密封和迷宫式密封等。

第一节填料密封

填料密封是依靠填料和机械（如轴、轴套）的接触面来实现密封作用的。填料一般由石棉绳、石棉盘根、压型石墨等材料等组成。

1 填料密封的结构和密封原理

如图1所示，是阀门的填料密封装置，填料密封装置由填料函（箱）、填料、阀杆、填料压盖和螺栓组成。

阀门填料密封原理：密封被填充在阀杆和填料函之间的空间中，由螺栓通过填料压盖压紧，从而达到密封的效果。

阀杆与填料的接触面是相当光滑精密的，以最大程度的减小阀杆转动的阻力，并提高密封效果。

如图2所示，是机泵的

填料密封装置，填料密封装

置由填料函（箱）、填料、液

封环、填料压盖、底衬套和

螺栓组成。

机泵填料密封原理：密

封填料缠绕在光滑的轴和轴

套上，由填料压盖和螺栓压紧。底衬套与泵体保持一定

的间隙（1mm左右），其作

用是防止填料被挤入泵。液

封环的作用是通过管道与泵

的压缩室连通或与外界带压

的清水、封油等介质形成液封，引入压力介质形成液封，

并冷却润滑填料，使密封在

径向得到扩，边径与轴贴紧，

外边径向与填料函边贴紧，

从而达到密封的效果。

填料在压紧过程中应注意，压得过紧虽然减少了泄漏，但增加了填料与轴套之间的摩擦，降低了机械效率，并加剧了填料与轴套的磨损，严重是造成局部发热、冒烟，甚至将填料、轴和轴套烧坏；若压得太松，则泄漏增加也是不能容许的，填料密封的合理泄漏一般控制在每分钟6滴左右。

2 填料密封的特点和适用围

（1）特点：填料密封的结构简单，适用方便，但适用寿命短，泄漏量大，密封效果差，维护频繁。

（2）适用围：填料密封适用于两密封面相互运动较为和缓的场合中，在炼油化工装置的阀门中适用最为广泛，而在旋转机械中，填料密封对轴功率的传递损耗较大，一般用于介质温度较低、腐蚀性小、转速低、泄漏量要求不是很严格的设备中，如水泵和低速搅拌釜中，在炼油化工装置的小流量泵中应用也较多。

第二节机械密封

机械密封具有密封性好、泄漏量少，使用可靠等优点，因此在石油化工生产中广为使用，尤其在易燃、高温、昂贵、腐蚀等介质的环境中更具有明显的效果，其在机泵、搅拌釜等设备中应用最为广泛。

1 机械密封的原理和基本结构

机械密封是由至少一对垂直于轴线的精密加工的端面在流体压力和补偿机构弹力（或磁力）的作用及辅助密封的配合下，保持相互贴合并相对运动而构成防止流体泄漏的装置。其作用机理是将较易泄漏的轴向密封转化为难以泄漏的端面密封。机械密封的基本结构如图所示，它是依靠动环和静环的端面相互贴合，并相对转动而构成的密封装置。

如图3所示，动环通过Array动环密封圈、弹簧、传动座

及螺钉固定在轴（轴套）上，

构成一套动环机构，并随之

转动。静环通过静环密封圈、

防转销固定在压盖上，构成

静环机构，它是静止不动的。

当动环机构与静环机构安装

到泵上以后，动环与静环的

接触面在弹簧及密封液体压

力的共同作用下紧密贴合。

泵运转时，动环机构就

带动动环随泵轴旋转，而静

环是静止不动的，于是动环

与静环接触面就发生相对运

动，由于它们之间贴合得很

紧，并形成一层极薄得液体

膜，从而达到良好的密封效

果，这是机械密封的主密封。另外，静环与压盖的静密封是靠静环密封圈来实现的：动环与转轴（轴套）之间的密封是由动环密封来保证的，当端面磨损时，能作轴向移动来补偿

磨损；这些都是机械密封的辅助密封形式，一般无相对运动，容易保证。

（1）波纹管密封主要部件

固定螺钉、弹簧座、弹簧、压盖、密封圈、动环、静环、静环密封圈合防转销。（2）机械密封的优点

基本上不泄漏或泄漏量很小；摩擦系数小，功率消耗小；正常情况下，机械密封材质好，不易损坏，从而维修工作量大大减少；能用在较恶劣的工作环境下，如高温、高压、高真空、有毒、腐蚀性介质的输送并具有良好的密封效果；对轴的振动很不敏感。

（3）机械密封的基本结构单元

动密封环、静密封环、（弹簧）加载装置和二次密封元件。

（4）机械密封的密封部位

动环与静环接触面、静环与压盖、动环与轴套、压盖与密封套和轴套与轴。

2 机械密封结构形式

机械密封的结构形式很多分类方法也各有差别。通常是根据结构特点分类，如：根据弹簧与介质接触与否，分弹簧装式和外装式；根据其传载结构不同又有金属弹簧式和波纹管式机械密封；根据其密封比压，又分为平衡和非平衡型；根据摩擦付的对数，又分为单端面与双端面机械密封；根据弹簧是否旋转，可分为旋转式和静止式等等。

（1）单端面密封和双端面密封

在我装置中，轴流泵P201、动态分离器A301都是采用的双端面密封，一般有轴向背靠备式和轴向相对式等两种形式，见图4和图5所示。

背靠背式的双端面机械密封，它的传载机构（动环机构）是相对布置的。图5中的是面对面的双端面机械密封，它的传载机构（动环机构）是相对布置的。双端面机械密封相对于单端面机械密封而言为两级密封，所以效果要好于单端面机械密封。

密封

串联式机械密

封是由两组或

两组以上的机

械密封同向布

置而组成的机

械密封，在两组

机械密封之间

必须通入流动

的密封液，见图

6 所示。

2波纹管密封

波纹管密封是在机械密封的基础上发展起来的一种新型机械密封，进口机械上用得较多。波纹管密封除具有机械密封的特点外，具有一些独特的特点：在静面上用一个高温非金属垫片密封；波纹管密封的动件不仅在轴套和动面之间起密封作用，而且还能弥补密封面的弹簧负荷；波纹管所提供的弹簧负荷沿其横截面分布均匀，其密封比压变化均匀，故其密封可靠；波纹管与密封液紧密接触，调节变化灵敏及时；波纹管采用不锈钢制造，因而耐高温耐腐蚀且承受压力高；

（1）波纹管密封的结构

波纹管密封与机械密封结构基本相似，并具有以下结构：

纯碳化钨溶合在旋转面上，并依次焊接在波纹管管座上；

轴套用键固定在轴上，与轴之间用垫圈密封；

波纹管旋转组合件螺旋装于轴套上，轴套肩与波纹管座间用垫片（不锈钢Ｏ型圈）相衬；

除轴套外，波纹管密封还采用两个固定的金属垫。

（2）波纹管密封主要部件

固定螺钉、波纹管座、波纹管组件、压盖、密封圈、动环、静环、静环密封圈合防转销。

（3）波纹管密封的基本结构单元

动密封环、静密封环、（波纹管）加载装置和二次密封元件。

（4）波纹管密封的密封部位

动环与静环接触面、静环与压盖、动环与轴套、压盖与密封套和轴套与轴。

第三节迷宫式密封

1 原理

液体通过整个迷宫密封，由于梳齿的节流作用，压力逐渐下降，温度保持不变，流速增加，当密封间隙中的液流速度达到一定时，液体的泄漏量就保持一定，不再增加。

2 适用围

介质可以微漏至大气的场合；

机泵的密封；

与其他密封配合使用，对于机泵来说绝大多数迷宫密封与其他密封配合使用。

3 泄漏量的影响因素