机械密封常用材料的极限pV值(2020年10月整理).pdf

机械密封

2.1 工况条件介质：乙烯；温度-40℃~-10℃；介质压力：3 MPa；轴径：45 mm；线速度：9.4 m/s；转速：4000 r/min；根据综合参数与轴径为中型机械密封。

2.2结构选择2.2.1密封结构的分类机械密封的使用工况和参数主要有密封腔温度和密封压力、密封端面平均速度、轴径、介质特性等。

根据这些参数可以将机械密封进行分类，如表1，表2 所示表 1 机械密封按试用工况和参数分类使用工况类别工况参数按密封端面平均线速度v/(m/s)超高速高速一般速度密封端面平均线速度＞100密封端面平均线速度≥25~100密封端面平均线速度＜100按密封腔温度t/℃高温中温普温低温密封腔温度＞150密封腔温度＞80~150密封腔温度＞-20~80密封腔温度＜-20按轴径大小d/mm大轴径一般轴径小轴径轴径＞120轴径≥25~120轴径＜25按使用介质耐磨粒介质耐强腐蚀介质耐弱腐蚀介质含磨粒介质耐强酸强碱及其他强腐蚀介质耐油丶水丶有机溶剂及其他弱腐蚀介质按密封压力P/MPa 超高压高压中压低压密封腔压力＞15密封腔压力＞3~5密封腔压力＞1~3密封腔压力＞常压~1表 2 机械密封按综合参数和轴径分类机械密封综合参数机械密封类别压力P/MPa 温度t/℃线速度v/(m/s）轴径d/mm重型机械密封＞3 ＜20或＞150 ≥25 ＞120中型机械密封≤3 ＜-20~150 ＜25 25~120轻型机械密封＜0.5 ＞0~80 ＜10 ≤402.2.2 密封结构的确定2.2.2.1单端面由一对密封端面组成的机械密封，结构简单，制造与拆装都相对简便，使用广泛，故采用。

采用场合：作为最常用的机械密封型式，适用于一般场合。

2.2.2.2 内流式流体在密封端面间的泄露方向与离心力方向相反的机械密封，离心力起着阻碍流体泄露的作用，故泄漏量少，密封可靠。

适用场合：可用于高压，有固体颗粒的流体，泄漏量少，故采用。

2.2.2.3 内装式静止环安装于密封端盖（或相当于密封端盖的零件）的内侧（即面向主机工作腔的一侧），适用场合：由于摩擦副受力状态好，冷却润滑效果好，用于安装精度较高的场合，故采用。

机械密封的主要性能参数

摩擦副
[ρcv]/(MPa•m/s)
SiC-石墨
18
SiC-SiC
14. 5
WC-石墨
7～15
WC-WC
4. 4
WC-填充四氟
5
WC-青铜
2
Al2O3石墨墨
3～7. 5
Cr203 涂层石墨 15
(4) 泄漏率机械密封的泄漏率是指单位时间内通过主密封和辅助密封泄漏的流体总量，是评定密封性能的主要参数。泄漏率的大小取决于许多因素.其中主要的是密封运行时的摩擦状态。在没有液膜存在而完全由固体接触情况下机械密封的泄漏率接近为零.但通常是不允许在这种摩擦状态下运行，因为这时密封环的磨损率很高。为了保证密封具有足够寿命，密封面应处于良好的润滑状态。因此必然存在一定程度的泄漏.其最小泄漏率等于密封面润滑所必需的流量，这种泄漏是为了在密封面间建立合理的润滑状态所付出的代价。所有正常运转的机械密封都有一定泄漏，所谓 “零泄漏”是指用现有仪器测量不到的泄漏率，实际上也有微量的泄漏。
③许用[ρcv]值。许用[ρcv]值是极限值除以安全系数获得的数值。所谓极限[ρcv] 值是指密封失效时达到的它是密封技术发展水平的重要标志。不同材料组合具有不同的许用[ρcv]值。表2-6为常用材料组合的许用[ρcv]值，它是以密封端面磨损速度小于或等于0.4μm/h前提的试验结果。表2-6常用材料摩擦副材料的许用[ρcv]值
密封形式内装式外装式 —般介质 0.3～0.6 低黏度介质 0.2～0.4 0．15～0．4 高黏度介质 0.4～0.7
(2) 端面摩擦热及功率消耗机械密封在运行过程中，不仅摩擦副因摩擦生热，而且旋转组件与流体摩擦也会生热。摩擦热不仅会使密封环产生热变形而影响密封性能，同时还会使密封端面间液膜汽化，导致摩擦工况的恶化，密封端面产生急剧磨损，甚至密封失效。机械密封的功率消耗包括密封端面的摩擦功率和旋转组件对流体的搅拌功率。一般情况后者比前者小得多，而且难以准确计算，通常可以忽略，但对于高速机械密封，则必须考虑搅拌功率及其可能造成的危害。 (3)ρv值密封端面的摩擦功率同时取决于压力和速度，因此，工程上常用两者的乘积表示，即ρv值。ρv值常被用作选择、使用和设计机械密封的重要参数。但实际中由于所取的压力不同，值的含义和数值就有所不同，即表达机械密封的功能特性不同。 ① 工况ρv值。工况ρv值是密封腔工作压力ρ与密封端面平均线速度v的乘积，说明机械密封的使用条件、工况和工作难度。密封的工况仰值应小于该密封的最大允许工况抑值。 ②工作ρcv值。工作值是端面比压心与密封端面平均线速度u的乘积，表征密封端面实际工作状态。端面的发热量和摩擦功率直接与久〃值成正比，该值过大时会引起端面液膜的强烈汽化或者使边界膜失向（破坏了极性分子的定向排列）而造成吸附膜脱落，结果导致端面摩擦副直接接触产生急剧磨损。

机械密封材料和分类编码

机械密封材料和分类编码机械密封的材料和结构特点,必须根据下列分类系统来编码:第一位字母:平衡型(B)或非平衡型(U)第二位字母：单端面(S)；无压的双重密封(即第七版中称“串联密封”)(Ｔ)；或有压的双重密封(即第七版中称“双端面密封”)(D)第三位字母：密封板(即密封压盖)型式(P=普通式，不带节流衬套；T=节流衬套式，设有急冷、泄露液接孔和(或)排液接孔；A=辅助密封装置，型式需加以规定)。

第四位字母：垫(密封环)材料(见表1)第五位字母：端面材料(见表2)举例来说，一种编码为BSTFM的密封，就是一种平衡型的、单端面的、装有带节流衬套的密封板的机械密封，静密封环垫材料为氟橡胶(FKM),动密封环与轴套之间的垫为氟橡胶(FKM),动、静环端面副材料为碳对2型碳化钨。

对上列材料以外的密封材料应当编码为X，并在数据表上明确规定之。

表1 机械密封分类编码的第四位字母第四位字母静密封环垫动密封环与轴套之间的垫E 氟橡胶聚四氟乙烯F 氟橡胶氟橡胶G 聚四氟乙烯聚四氟乙烯H 丁晴橡胶丁晴橡胶I 高氟橡胶(FFKM) 高氟橡胶(FFKM)R 石墨薄片石墨薄片X 按规定按规定Z 蜗形缠绕垫石墨薄片表2 机械密封分类编码的第五位字母第五位字母密封环端面副材料环1 环2L 碳碳化钨-1M 碳碳化钨-2N 碳碳化硅O 碳化钨-2 碳化硅P 碳化硅碳化硅X 按规定按规定表3 机械密封垫和波纹管的温度极限密封垫材料环境温度或泵送温度最低最高(℃) (○F) (℃) (○F)1. 聚四氟乙烯-75 -100 200 4002. 丁晴橡胶-40 -40 120 2503. 氯丁橡胶-20 0 90 2004. 氟橡胶-20 0 200 4005.金属波纹管a6.高氟橡胶-12 10 260 5007. 石墨薄片-240 -400 400b 750b8.玻璃纤维填充的聚四氟乙烯-212 -350 230 4509.云母/石墨-240 -400 700 130010.乙烯丙烯-57 -70 180 350注：a：其最低和最高的环境温度或泵送温度请询问制造厂。

109系列机械密封件(最新整理)

YM109
系列机械密封件
YM109 系列机械密封件
主要技术参数
一、范围：水、油、弱酸、弱碱、污水等介质。

二、温度：丁腈橡胶：-20℃∽100℃氟橡胶：-20℃∽180℃
三、压力：≤1 MPa
安装尺寸
型号d D D1D2L L1E备注109-18183329332719.57.5
109-20203533382921.57.5
109-252540384430.5237.5
109-30304544503426.57.5
109-35355050593628.57.5
109-404058556439309 109-454563607039309 109-50507065774030.59.5 109-5555757283463511 109-6060807991493811 109-6565858496514011 109-70709290103514011 109-75759795110514011 109-8080105100116524012 109-8585110107124554114 109-9090115114131594514 109-9595120119136604614 109-100100125124140614714如果长度不够安装，可以加垫。

1.橡胶波纹管
2.后紧圈
3.弹簧
4.前紧圈动环 6.静环 7.静环密封垫
本系列产品属单端面、单弹簧、非平衡橡胶波纹管机械密封，可以任意旋向。

109系列是常用的密封，结构参照国外的同类产品设计，它设计精巧、外形美观，具有多种功能，通过动环更换成各种材料。

可在含有颗粒的废水、污水中应用。

109系列也可用于串联式或背对背式的双端面密封。

机封型号选择剖析

机械密封选型与常用型号比较每一种机械密封,只有用于规定的范围内才能有效地发挥作用。

选型不当,则会使密封性能显著降低,寿命缩短,甚至失效。

选型的主要参数如下:一、密封腔介质压力P介质润滑性好，粘度较高时，P≤0.8MPa选用非平衡型。

介质润滑性差，粘度低时，P≥0.5Mpa二、线速度VV≤25m/s选用旋转型。

V≥25m/s时选用静止型。

三、PV值PV值涉及到密封面之间流体膜的稳定性（汽化）和磨擦副的耐磨性。

PV极限值举例：端面组合材料介质非平衡型平衡型钴铬钨合金/石墨水27碳化钨/石墨水935.5碳化硅/石墨水35.5142碳化硅/碳化钨水726.6碳化钨/碳化钨水29四、密封介质温度T在没有外冷条件下,机械密封的最高温度一般取决于辅助密封材料的安全使用温度.见下表：材料安全使用温度℃备注丁睛橡胶（NBR）-30~100超过安全使用温度请使用金属波纹管机械密封硅橡胶（MVQ）-40~200乙丙橡胶（EPR）-10~160氟橡胶（FPM）-30~180聚四氟乙烯（PTFE）-100~220五、介质的特殊性。

1、粘度：低粘度介质易干磨擦宜选用平衡型。

高粘度介质，宜采用强制传动结构。

2、腐蚀和化学溶剂：a、强腐蚀宜用外装式的四氟波纹管密封。

b、辅助密封在不同化学介质中的适用表如下：材料用途丁腈橡胶（NBR）矿物油、汽油、挥发油、碳酸钾、氢氧化钾、水、磷酸等硅橡胶（MVQ）丁醇、低溶胀性矿物油、弱酸、弱碱、氨水等乙丙橡胶（EPR）丙酮、碱、二氧化硫、重铬酸钾、过氧化氢、氨水等氟橡胶（FPM）热油、蒸汽、无机酸、丁醇、氯族溶剂等氯醇橡胶（FCO）氟利昂聚四氟乙烯（PTFE）酸、碱、溶剂及各种介质3、含悬浮固体颗粒：动静环材料宜采用碳化钨/碳化钨，或碳化硅/碳化硅，当颗粒易于阻塞密封腔时，须采用辅助装置经过过滤或分离后的冲冼液，冲洗端面。

4、剧毒或气体介质：宜采用双端面机械密封。

机械密封常用型号：HU1型HU1型机械密封符合ISO3096DIN24960和GB6556标准。

(完整word版)机械密封主要性能参数

第3章机械密封主要性能参数55、什么是机械密封的端面比压？作用在密封环上单位面积上净剩的闭合力称为端面比压，以Pa表示，单位为MPa端面比压大小是否合适，对机械密封的性能和使用寿命影响很大。

比压过大，会加剧密封端面的磨损，破坏流体膜，降低使用寿命；比压过小会使密封泄漏增加，降低密封性能。

56、机械密封受力情况是怎样？分析密封受力情况，是分析密封环在工作状态下的受力种类、大小、在此基础上计算机械密封的端面比压。

密封的受力情况与密封的设计结构有关。

图3-1所示图3-1受力分析图动环受的力有弹簧 F t介质力Fp和液膜压力Fm，此外还有密封圈的摩擦阻力R,在这些力中介质力和弹簧力的方向是一致的，称为闭合力。

液膜压力Fm 为推开力，摩擦阻力R 的实际力是很小的可以忽略，这样密封的合力为 F=F t + F p - F m 。

57、弹簧力的测试有几种方法？弹簧力的测试有一般有两种方法，弹簧力是密封闭合力的主要因素，该力可用计算方法获得但是有一定的误差，实际上是以实测比较准确，在现场测量方法是在弹簧加重物，并记录压缩的高度，同样可测得弹簧力。

还有就是利用弹簧测试机测得，弹簧测试机有机械指针显示方法和电子数显法两种，目前基本采用这两种方法它测试手段都比较准确。

58、什么是弹簧比压？怎样计算？弹簧比压就是单位密封面上的弹簧力，单位是MPa ，，计算方法是总的弹簧力除以密封断面的的面积。

内装式机械密封一般弹簧比压在0.1～0.2 MPa 。

外装式机械密封，介质力小于0.1 MPa 时，弹簧比压取0.3～04 MPa ，介质压力小于0.25时，弹簧比压取0.4～06 MPa 。

59、载荷系数是怎样定义的？意义是什么？密封介质压力作用在补偿环上（动环）对于非补偿环（静环）的闭合力的有效面积与密封环带面积之比称为载荷系数。

例如一个内装式机械密封，令为密封介质的有效作用面积Ae ，A 为密封环带的面积，于是载荷系数从图3-2可得AAe K图3-2 内流型密封受力图()20224d d Ae -=πA = 4π ()2122d d - 将Ae 和A 之值带入K 中，可得21222022d d d d K --=K 为载荷系数，对流体式机械密封而言。

机械密封常用材料的极限pV值

碳化硼
2 800努氏硬度
极好的耐蚀性。价格昂贵
注：表中元素的百分含量皆指质量分数。
密封环材料
硬度
碳石墨
（60～105）HS
1，751
pv值低，但能很好地防止表面气泡
陶瓷
87HRC
适宜用于密封染料
碳化钨
92HRC
采用更好的胶粘剂pv值可达
碳上渗碳化硅
90HR15T
极好的耐磨粒磨损性能，比碳化硅便宜
碳化硅
86～88HR45N
极好的耐磨粒磨损性能，良好的耐蚀性，中等的耐热冲击性
陶瓷(Al2O399％）
87HRC
耐蚀性优于(Al2O385％) 的陶瓷
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ碳化钨(Co6%）
92HRC
填充青铜的碳石墨极限pv值为
碳化钨(Ni6%)
可以镀镍改善耐蚀性
碳上渗碳化硅
90HR15T
良好的耐磨性。碳化硅层很薄。可以相互研磨
碳化硅
86～88HR45N
比碳化钨耐蚀性好，但耐热冲击性差
相同材料摩擦副
机械密封常用材料的极限pV值
机械密封常用材料的极限pV值
不同材料摩擦副
密封环材料
pv极限值/MPa·m·s－1
备注
动环
静环
材料
硬度(HS)
材料
硬度
碳石墨
60～105
镍护层
(131～183）HBS
比陶瓷更耐热冲击
陶瓷(Al2O385％)
87HRC
不如镍护层耐热冲击，但耐蚀性好得多

(完整版)机械密封

机械密封每一种机械密封，只有用于规定的范围内才能有效地发挥作用.选型不当,则会使密封性能显著降低，寿命缩短，甚至失效。

选型的主要参数如下一、密封腔介质压力P :介质润滑性好，粘度较高时,P≤0。

8MPa选用非平衡型。

介质润滑性差，粘度低时,P≥0。

5Mpa二、线速度V：V≤25m/s选用旋转型。

V≥25m/s时选用静止型。

三、PV值：PV值涉及到密封面之间流体膜的稳定性（汽化）和磨擦副的耐磨性。

PV极限值举例：四、密封介质温度T在没有外冷条件下，机械密封的最高温度一般取决于辅助密封材料的安全使用温度。

见下表:五、介质的特殊性。

1、粘度:低粘度介质易干磨擦宜选用平衡型。

高粘度介质，宜采用强制传动结构。

2、腐蚀和化学溶剂： a、强腐蚀宜用外装式的四氟波纹管密封。

b、辅助密封在不同化学介质中的适用表如下:3、含悬浮固体颗粒：动静环材料宜采用碳化钨/碳化钨,或碳化硅/碳化硅,当颗粒易于阻塞密封腔时，须采用辅助装置经过过滤或分离后的冲冼液,冲洗端面。

4、剧毒或气体介质 :宜采用双端面机械密封。

订货须知机械密封为主机服务,必须根据主机的具体工况条件来选择密封的结构型式和材料组对,以确保机械密封安全、可靠、持续有效地发挥作用。

为使用户正确面经济地选用我厂产品，订货时请按《选型参数表》认真填写后寄给我们.谢谢合作！密封选型参数表:机械密封安装使用要求机械密封是精密部件，制造及安装精度都要求很严格，如果装配不当会影响密封性能，因此必须注意以下要求: 1、安装机械密封部位的轴（或轴套）的技术要求应按下表规定：类别轴径（mm）径向跳动(mm）表面粗糙度(Ra)外径尺寸公差转轴轴向跳动（mm)泵用10-50≤0。

04≤1.6h6≤0。

1〉50-120≤0。

06釜用20-80≤0。

4≤1。

6h6≤0.5 >80-130≤0.62、安装旋转环辅助密封圈的轴（或轴套）的端部应按下图倒角：3、安装静止环辅助密封圈的端盖（或壳体）孔的端部及表面粗糙度应按下表及图的规定:类别轴径（mm）C（mm）α泵用10—161。

机械密封的主要参数

机械密封的主要参数核心提示：端面液膜压力为了保证端面间有一层稳定的液膜（半液体润滑或边界润滑膜），就必须控制端面承受的载荷W，而W值究竟多大合适，是与液膜承载能力密切相关的。

与平面轴承……端面液膜压力为了保证端面间有一层稳定的液膜（半液体润滑或边界润滑膜），就必须控制端面承受的载荷W，而W值究竟多大合适，是与液膜承载能力密切相关的。

与平面轴承类似，机械密封端面间隙液膜的承载能力，称为端面液膜的压力，它包括了液膜的压力和液膜动压力两部分。

液膜静压力当密封间隙有微量泄漏时，由于密封环内、外径处的压差促使流体流动，而流体通过缝隙受到密封面的节流作用，压力将逐步降低。

假设密封端面间隙内流体流动的单位阻力沿半径方向是不变的，则流体沿半径r的压力降呈线性分布（图7-11）。

例如中等粘度的流体（如水），其沿径向的压力就近似于三角形分布，低粘度液体（如液态丙烷等）则呈凹形，高粘度液体（如重油）压力缝补呈凸形。

端面间的液膜静压力是力图使端面开启的力，设沿半径方向r处，宽度为dr的环面积上液膜静压力为pr，设密封流体压力为p，则作用于密封面上的开启力R为液膜动压力机械密封环端面即使经过精细的研磨加工，在微观上仍然存在一定的波度，当两个端彼此相对滑动时，由于液膜作用会产生动压效应。

有纳威斯托克斯(Novier-Stokes)方程：如图7-13，设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—液压最大值，对应该处的液膜厚度为h0，则流量关于机械密封液体动压效应的形成和分析，有许多不同的观点和力学模型。

由于密封面微观状态的影响因素很多，以及实验技术的困难，目前还不能提出能直接用于设计计算的公式。

但对于机械密封设计的正确分析，具有一定的理论指导意义。

载荷系数机械密封的载荷系数是在摩擦副轴向力平衡下，各项轴向力与密封上最大介质压力的比值，它反应了各种轴向力的作用和大小。

载荷系数也可以用面积比来表示：介质压力作用在补偿环上使之与非补偿环趋于闭合的有效作用面积A e与密封端面面积A之比为载荷系数K.载荷系数的大小，表示介质压力加到密封端面的载荷程度，通常可通过在轴或轴套上设置台阶，减小A e改变K值。

机械密封主要零件的技术要求

机械密封主要零件的技术要求、性能要求、安装技术要求各是什么?对于]B 4127---85它适用于离心泵及其他类似旋转式的机械密封，其工作参数为:工作压力为0---1.5691MPa (0~16kgf /cm²）(指密封腔内实际压力)，工作温度-20--80℃(指密封腔内实际温度)，轴(或轴套)外径为10—120mm，转速不大于3000r/min，介质为清水、油类和一般腐蚀性液体。

一、机械密封主要零部件的技术要求1、密封端面的平面度和粗糙度要求密封端面平面度偏差不大于0.0009mm ;金属材料密封端面粗糙度R的最大允许值为0.2μm，非金属材料端面粗糙度R的最大允许值为0.4μm。

2、静止环和旋转环的密封端面对辅助密封圈接触的端面的平行度按GB 1184-80《形状位置公差未注公差的规定》的7级公差。

3、静止环和旋转环与辅助密封圈接触部位的表面粗糙度R的最大允许值为3.2μm，外圆或内孔尺寸公差为h8或H8。

4、静止环密封端面对与静止环辅助密封圈接触的外圆垂直度、旋转环密封对于旋转环辅助密封圈接触的内孔的垂直度，均按GB 1184--70的7级公差。

5、石墨环、填充聚四氟乙烯环及组装的旋转环、静止环要做水压检验。

检验压力;用于非平衡式机械密封的密封环为0. 9807MPa(10kgf/cm²）；用于平衡式机械密封的密封环为2.3536MPa (24kgf/cm²)，持续10min不应有渗漏。

6、弹簧内径、外径、自由高度、工作压力、弹簧中心线与端面垂直度等公差值，均按国家有关弹簧标准的一级精度标准要求。

对于多弹簧式机械密封，同一套机械密封中各弹簧之间的自由高度差不大于0.5mm。

7、弹簧座、传动座的内孔尺寸公差为F9，粗糙度R的最大允许值为3.2μm。

8、橡胶O形密封圈技术要求参照有关的国家标准。

二、机械密封的性能要求1、泄漏量。

当被密封介质为液体时，平均泄漏量规定如下：轴（或轴套）外径大于50mm时，泄漏量不大于5mL/h；轴(或轴套)外径不大于50mm时，泄漏量不大于3mL/h。

机械密封的主要参数完整版

机械密封的主要参数标准化管理处编码[BBX968T-XBB8968-NNJ668-MM9N]机械密封的主要参数核心提示：端面液膜压力为了保证端面间有一层稳定的液膜（半液体润滑或边界润滑膜），就必须控制端面承受的载荷W，而W值究竟多大合适，是与液膜承载能力密切相关的。

与平面轴承……端面液膜压力为了保证端面间有一层稳定的液膜（半液体润滑或边界润滑膜），就必须控制端面承受的载荷W，而W值究竟多大合适，是与液膜承载能力密切相关的。

与平面轴承类似，机械密封端面间隙液膜的承载能力，称为端面液膜的压力，它包括了液膜的压力和液膜动压力两部分。

液膜静压力当密封间隙有微量泄漏时，由于密封环内、外径处的压差促使流体流动，而流体通过缝隙受到密封面的节流作用，压力将逐步降低。

假设密封端面间隙内流体流动的单位阻力沿半径方向是不变的，则流体沿半径r的压力降呈线性分布（图7-11）。

例如中等粘度的流体（如水），其沿径向的压力就近似于三角形分布，低粘度液体（如液态丙烷等）则呈凹形，高粘度液体（如重油）压力缝补呈凸形。

端面间的液膜静压力是力图使端面开启的力，设沿半径方向r处，宽度为dr的环面积上液膜静压力为pr，设密封流体压力为p，则作用于密封面上的开启力R为液膜动压力机械密封环端面即使经过精细的研磨加工，在微观上仍然存在一定的波度，当两个端彼此相对滑动时，由于液膜作用会产生动压效应。

有纳威斯托克斯(Novier-Stokes)方程：如图7-13，设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，则流量压差为零，故有—液压最大值，对应该处的液膜厚度为h关于机械密封液体动压效应的形成和分析，有许多不同的观点和力学模型。

由于密封面微观状态的影响因素很多，以及实验技术的困难，目前还不能提出能直接用于设计计算的公式。

但对于机械密封设计的正确分析，具有一定的理论指导意义。

载荷系数机械密封的载荷系数是在摩擦副轴向力平衡下，各项轴向力与密封上最大介质压力的比值，它反应了各种轴向力的作用和大小。

机械密封的摩擦副的材料选择

机械密封的摩擦副的材料选择一、机械密封的摩擦副材料的选用要求机械密封的材料是其赖以存在和发展的基础。

摩擦副在高速旋转中要抵抗介质的腐蚀，承受一定的压力，进行热交换。

1)在防腐蚀方面要有良好的化学稳定性，能抵抗介质的腐蚀、磨蚀、溶解和溶胀;2)在物理机械性能方面要有较高的弹性模量、强度及许用PV值，低的摩擦系数和线膨胀系数，优良的耐磨性和自润滑性以及良好的不渗透性等;3)在热力性能方面要有很好的导热性，耐热，耐寒性和耐温度的急变性;4)材料来源方便，加工制造容易，成本低廉。

二、机械密封摩擦副的材料选择常用的非金属材料有碳一石墨、陶瓷、聚四氟乙烯和塑料等;常用的金属材料有硬质合金、镍铬钢、铬钢、青铜、碳钢和铸铁等;此外还用堆焊、烧结、喷涂等表面处理及复合工艺改变或改善摩擦副的表面性能。

各种材料都具有一定的特性，在选择摩擦副材料时，应扬长避短，根据具体条件合理选用。

1、碳—石墨来做摩擦副碳—石墨(以下简称石墨)是摩擦副中经常选用的材料，具有以下优良性能。

1)较高的导热性。

碳的导热系数20~40W/(m.K)，石墨的导热系数40~128w/(m.K)，仅次于银、铜和铝，是非金属材料中唯一具有高导热率的材料，比某些金属(例如司太利硬质合金和哈氏合金等)的导热率高得多。

因此能及时将产生的摩擦热散失，从而降低密封端面的温度，这对提高其可靠性和使用寿命都是非常必要的。

2)较低的线膨胀系数。

石墨的线澎胀系数为2×10¯6～6×10¯8/℃，大约是金属的1/2～1/4。

在温度升高时，其热变形较小，对保持密封端面的平行是有利的。

低的膨服系数加上高的导热率，使其具有良好的热稳定性，耐热、耐寒和耐热冲击性能好·在承受温度剧变的时候不产生裂纹。

3)良好的耐腐蚀性。

石墨的化学稳定性很好，在空气中400℃以下稳定，除强氧化性介质如王水、铬酸、浓硫酸及卤族无素外，可耐其它酸、碱、盐及一切有机化合物的腐蚀。

机械密封的主要性能参数

③许用[ρcv]值。许用[ρcv]值是极限值除以安全系数获得的数值。所谓极限[ρcv] 值是指密封失效时达到的它是密封技术发展水平的重要标志。不同材料组合具有不同的许用[ρcv]值。表2-6为常用材料组合的许用[ρcv]值，它是以密封端面磨损速度小于或等于0.4μm/h前提的试验结果。表2-6常用材料摩擦副材料的许用[ρcv]值来自化工用泵检修与维护傅伟主编
(1)端面比压端面比压是指作用在密封环带上单位面积上净剩的闭合力称为端面比压，以ρc表示，单位为MPa。端面比压可根据作用在补偿环上的力平衡来确定，它主要取决于密封结构形式和介质压力。端面比压大小是否合适，对密封性能和使用寿命影响很大。比压过大，会加剧密封端面的磨损，破坏流体膜，降低寿命；比压过小会使泄漏量增加，降低密封性能=因此，为保证机械密封具有长久的使用寿命和良好的密封性能，必须选择合理的端面比压。端面比压可按下列原则进行选择。 ① 为使密封端面始终紧密地贴合，端面比压必须为正值，即久>0。 ② 端面比压不能小于端面间温度升高时的密封流体或冲洗介质的饱和蒸汽压，否则会导致液态的流体膜汽化，使磨损加剧，密封失效。 ③ 端面比压是决定密封端面间存在液膜的重要条件，因此一般不宜过大，以避免液膜汽化，磨损加剧。当然从泄漏量角度考虑，也不宜过小，以防止密封性能变差。泵用机械密封端面比压的推荐值见表2-5。表2-5泵用机械密封端面比压推荐值
(5) 磨损量磨损量是指机械密封运转一定时间后，密封端面在轴向长度上的磨损值。磨损量的大小要满足机械密封使用寿命的要求。JB/T4127.1—1999《机械密封技术条件》规定：以清水为介质进行试验，运转l00h软质材料的密封环磨损量不大于0.02mmo (6) 使用寿命机械密封的使用寿命是指机械密封从开始工作到失效累积运行的时间。机械密封很少是由于长时间磨损而失效的，其他因素则往往能促使其过早地失效。密封的有效工作时间在很大程度上取决于应用情况。JB/T4127.1—1999《机械密封技术条件》规定：在选型合理、安装使用正确的情况下，被密封介质为清水、油类及类似介质时，机械密封的使用期一般不少于1年；被密封介质为腐蚀性介质时，机械密封的使用期一般为六个月到1年；但在使用条件苛刻时不受此限。为延长机械密封使用寿命应注意以下几点： ① 在密封腔中建立适宜的工作环境，如有效地控制温度，排除固体颗粒，在密封端面间形成有效液膜（在必要时应采用双端面密封和封液）； ② ③ 满足密封的技术规范要求；采用具有刚性壳体、刚性轴、高质量支承系统的机泵。

机械密封材质

机械密封材质密封材质AES机械密封组成材质介绍Ian Smedley2001年7月密封材质前言在机械密封制造时采用不同的材质主要取决于具体的现场应用经验，同时以实验性的测试为辅助。

凭借多年来积累的丰富经验，AES工程有限公司拥有最先进和最综合的数据库来选择特定应用情况下或物质时的密封材质。

加工的性质通常能决定材质的选择。

这同时包括一些额外的加工处理，如食品和制药工业中的杀菌CIP处理等。

机械密封的每一个部件执行不同的任务，因此需要根据各自的条件选用不同的材质。

可以将组成材质很清楚地归为3大类，为：1. 合金2. 密封环材质3. 橡胶圈和垫圈密封部件材质的选择各不相同，取决于密封设计用于的区域和部位。

但是在选择材质时需要考虑的一些主要标准是它是否能承受下列因素：化学损伤（防腐蚀）研磨/侵蚀温度化学损伤的性质随着各种物质的不同而相差很大，同时和金属暴露在化学介质中的温度极限很有关系。

很多的腐蚀机理属于下列3大类：, 均匀腐蚀, 局部腐蚀, 冶金为基础的腐蚀在极度危险的环境下，也会发现机械密封同时发生不同程度的上述3种腐蚀机理。

因此如何选择正确的材质的根据就是哪种能更好地抵抗这些腐蚀。

下面对每种机理略作解释：不均匀腐蚀当材质的所有部分或至少是很大部分在加工过程中受到损伤，材质的钝化保护层（见图1）脱落，导致了不均匀腐蚀。

在选择材质时，温度，启动、操作和关闭时的条件等所有可能的综合因素可能相差非常大。

钝化保护层化学下面的材质由于钝化保护层的脱落而造成的腐蚀图1hendrix 组的涡轮刀片的一般腐蚀在技术上认为产生均匀腐蚀比隔离腐蚀要来的好。

有时，如果设计存有大的横截面，发生腐蚀是可以接受的。

但是，就机械密封而言，一些小型横截面的密封部件使得这项原则在操作上是不可行的，因为这个时候，抵抗均匀腐蚀变得更加重要了。

而增加合金的铬、镍和钼的含量可以提高材质的抗腐蚀能力。

但是，如果材质的混合物含量提高同样也会使材质的抗腐蚀能力降低。

常用机械密封专有英文词汇

常用机械密封专有英文词汇inner circulation--内循环outer circulation--外循环self circulation--自循环flush--冲洗flush fluid--冲洗流体quench--阻封quench fluid--阻封流体buffer fluid--隔离流体temperature adjustable fluid--调温流体coolant--冷却流体heating fluid--加热流体sealed medium--被密封介质sealant--密封流体pv --pv值(密封流体压力P与密封端面平均滑动速度V的乘积)limiting pv --密封达到失效时的PV值.它表示密封的水平working pv --极限PV值除以安全系数PcV--端面比压Pc与密封端面平均滑动速度V的乘积limiting PcV --密封达到失效时的PcV值.它表示密封材料的工作能力working PcV --许用PcV值.极限PcV值除以安全系数leakage rate-- 泄漏量run out--跳动wear rate--磨损率operating life--工作寿命operating period--使用期abortive failure--早期失效Operating limits:工作参数Speed/velocity:转速Combination of material:材料组合Halted ring:弹簧挡圈Bellows:波纹管Retainer:传动套，传动座Drive ring:压圈Cup gasket:静环套Spring retainer:弹簧座O-ring: O形圈Tension spring:拉簧Stationary seat:静环形式/静环基座Rotary seat:动环座Drive screw:传动螺钉Wave spring/Bellow spring:波形弹簧Rotary o-ring:动环O形圈Stationary o-ring:静环O形圈Collar:定位套Snap ring/clamp ring:卡环Disc/thrust ring:止推环Wedge ring:楔形环Mating ring:静止环/静环Primary ring:动止环/动环Inventory:存货Agitator:搅拌器Cryogenics:低温学Mixer:搅拌机Refinery:炼油Petrochemical:石化Pulp:纸浆Paramecia:配药Desalination:脱盐Wastewater:污水Impeller:叶轮Fit:安装Lead:石墨，铅Edge:边缘Grade:等级Secondary sealing element:辅助密封材质Hydrostatic:流体静力学的Cross-section:横截面Material code:材料代码Seal size:密封轴径尺寸Assembly number:装配代码Sulphuric:硫酸Nitric acid:销酸Phosphoric acid:磷酸Hydrochloric:盐酸PV—pressure/velocity:压力与转速RS—rotating seat:动环座Multiplier:增效器TC—tungsten carbide:硬质合金Pin:销Engage:接合,啮合Pro剖面/侧面Adapter:适配器。

机械密封

机械密封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。

机械密封的材料

18.08.2020
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1
机械密封的材料——端面
• S浸呋喃树脂石墨：耐酸碱温、适用温度小于 160℃
• C浸铜石墨 :耐高温、适用温度小于400℃
• T浸锑石墨：耐高温、适用温度小于450℃
• G反应烧结碳化硅：耐高温、腐蚀、适用温度小于1000℃
• O常压烧结碳化硅：耐高、腐蚀、适用温度小于1000℃
• 1 -Hastalloy C——强腐蚀、适用温度小于 260℃
• 5-AM350——不耐蚀、适用温度小于 350℃
• 9- Inconel718(GH4169)——中等腐蚀、适用温度小于350℃
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3
机封的材料——结构件
• 8-1Cr18Ni9Ti : • 3-0Cr17Ni12Mo2(316) : • 2-2Cr13：线膨胀系数小、不耐腐蚀 • 1- Hastalloy C：耐腐蚀 • 4- 4J42、4J43：不耐腐蚀、定膨胀合金
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5
常用国产橡胶圈材质
• 丁腈橡胶，耐油，-40~120℃ • 乙丙橡胶，耐放射性、耐碱，-50~150℃ • 氟橡胶，耐油、耐温、耐腐蚀，-18~206℃ • 硅橡胶，耐寒、耐热，-65~230℃ • 氯丁橡胶，耐放射性，-40~149℃ • 氯醇橡胶，耐油、耐氟里昂，-40~135℃ • ※包覆类胶圈：
• U镍基硬质合金：耐高温、耐酸、适用温度小于400℃
• W钴基硬质合金：耐高温、耐碱、适用温度小
18.08.2于020 400℃
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2
机械密封的材料——弹性元件
• 8-1Cr18Ni9Ti——中等腐蚀、适用温度小于260℃
• 6- 00Cr17Ni14Mo2(316L)——中等腐蚀、适用温度小于260℃

材料P-V值

材料P-V值
在机械密封制造行业中，用PV值来表示机械密封的工作能力。

机械密封的PV值越高，表示机械密封的工作能力越强；工况PV值越高，表示机械密封要承载的负荷越高（密封腔的流体压力、转动线速度）
PV材料是通过动态硫化技术使得橡胶完全硫化并以微米级尺寸(低于1微米)分散在塑料基体中。

PV值可反映塑料材料的摩擦性能、导热性能。

PV值：peroxide value值，用于描述轴承材料的性能，过氧化值的意思。

在机械密封制造行业中，用PV值来表示机械密封的工作能力（同时也可用它表示机封的工况负荷）。

P-密封流体压力（Mpa）；V-密封端面的平均滑移速度（m/s）。

PV值的单位为Mpa·m/s。

机械密封的PV值越高，表示机械密封的工作能力越强；工况PV值越高，表示机械密封要承载的负荷越高（密封腔的流体压力、转动线速度）。

抗压强度工作温度摩擦系数极限PV值磨损极限导热系数热胀系数

12345抗压强度工作温度摩擦系数极限PV 值磨损极限导热系数热胀系数(Mpa)（℃）(Mpa.m/s)(mm)Kcal/M.br.C (per ℃)280-195-+270＜0.20 3.60.052.412.7X10.5＜0.2010（脂/grease ）（脂/grease ）MSB-SF-2改性聚甲醛 POM锡青铜粉 Tin Bronze Powder镀铜层 copper layerMSB-SF-10.5锡青铜粉 Tin Bronze Powder 镀铜层 copper layer 钢背 steel back 镀铜层 copper layer 聚四氟乙烯与铅 PTFE and lead MSB-SF-1、SF-2的性能 Properties of MSB-SF-1、SF-2 bearing materials钢背 steel back镀铜层 copper layer2.035.1X10-5＜5.5＜4.5（脂/grease ）140-20-+100Compressive strength Temperature rangeCoefficient of frictionPV factor limit wear Depth Limit(mm)Thermal Comductivity Coefficient of Linear expansion磨痕宽度Width of wearMSB-SF 系列复合自润滑轴承 SF Series Self-Lubricating BushesMSB-SF-1(DU)　SF-2(DX)的结构 Structure of MSB-SF-1(DU),SF-2(DX) bearing materialsMSB-SF-1是由PTFE 材料制成的无油润滑轴承，是将锡青铜球粉烧结到镀铜板上形成多孔屑，然后将PTFE 和铅的混合物轧制到烧结层的表面。

SF-1(DU) is a kind of oilless slide Bushing made of the PTFE composite material,Which is a copper-plateed steel plate on to which a porous layer of tin bronze powder is sintered and also a mixture of PTFE and lead are filled into and covered the porous layer by a rolling process.MSB-SF-2是由POM 材料制成的无边界油润滑轴承，是以镀铜铜板为基体,中间层为烧结锡青铜粉，表面牢固轧制改性聚甲醛（POM ）材料，其上有许多微孔为储存润滑剂。