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4.3.4 密封装置设计4.3.4 密封装置设计可拆密封装置：螺纹连接；承插式连接；螺栓法兰连接——螺栓—垫片—法兰密封系统。

原理：依靠螺栓预紧力把两部分设备或管道法兰环连在一起，同Array时压紧垫片，使连接处达到密封。

性能：较好的强度和密封性，结构简单，成本低廉，可多次重复拆卸，应用较广。

失效形式:主要表现为泄漏,泄漏量控制在工艺和环境允许的范围内。

本节内容提纲4.3.4.1 密封机理及分类4.3.4.2 影响密封性能的主要因素4.3.4.3 螺栓法兰连接设计4.3.4.4 高压密封设计图4-22 螺栓法兰连接结构1-螺栓；2-垫片；3-法兰4.3.4.1 密封机理及分类一、密封机理泄漏途径：渗透泄漏、界面泄漏。

渗透泄漏:通过垫片材料本体毛细管的渗透泄漏，除了受介质压力、温度、粘度、分子结构等流体状态性质影响外，主要与垫片的结构与材料性质有关，可通过对渗透性垫片材料添加某些填充剂进行改良，或与不透性材料组合成型来避免“渗透泄漏”；界面泄漏:沿着垫片与压紧面之间的泄漏，泄漏量大小主要与界面间隙尺寸有关。

压紧面就是指上、下法兰与垫片的接触面。

加工时压紧面上凹凸不平的间隙及压紧力不足是造成“界面泄漏”的直接原因。

“界面泄漏”是密封失效的主要途径。

螺栓法兰连接的整个工作过程可用：图4-23尚未预紧工况、预紧工况、操作工况来说明（a ）尚未预紧的工况将上、下法兰压紧面和垫片的接触处的微观尺寸放大，表面是凹凸不平的，这就是流体泄漏的通道。

（b ）预紧工况。

（无内压）拧紧螺栓，螺栓力通过法兰压紧面作用到垫片上。

垫片产生弹性或屈服变形，填满凹凸不平处，堵塞泄漏通道，形成初始密封条件。

引入概念1“预紧比压y”：预紧(无内压)时，迫使垫片变形与压紧面密合，以形成初始密封条件，此时垫片单位面积上所需的最小压紧力，称为“垫片比压力”，用y 表示，也称为最小压紧应力，单位为MPa 。

在预紧工况下，如垫片单位面积上所受的压紧力小于比压力y ，介质即发生泄漏。

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

密封设计方案

密封设计方案介绍密封设计方案是在工程设计、设备制造和维修过程中非常重要的一步。

密封设计的目标是确保系统或装置能够有效地防止液体或气体的泄漏，并防止外部杂质进入系统。

本文将介绍密封设计的基本原理和一些建议，以帮助您制定一个高效的密封设计方案。

密封设计的原理密封设计的基本原理是实现两个表面之间的紧密接触，以阻止流体或气体的泄漏。

密封设计可以采用各种不同的方法，包括机械密封、填料密封和液体密封等。

机械密封机械密封是一种常见的密封方式，它由一个旋转环和一个静止环组成。

当两个环之间施加一定的压力时，它们会紧密地结合起来，从而防止泄漏。

机械密封通常用于高压或高速应用中。

填料密封填料密封是另一种常见的密封方式，在填料密封中，填料被放置在两个表面之间，填料的作用是填补表面之间的微小间隙，从而实现密封。

填料密封可以使用各种材料，如橡胶、金属、聚四氟乙烯等。

液体密封液体密封是一种通过在表面涂覆液体来实现密封的方式。

液体密封可以是硬化的液体、油脂或其他液体。

液体密封通常用于静态或低速应用，其优点是密封效果好，且能够适应尺寸变化。

密封设计的关键因素制定一个高效的密封设计方案需要考虑许多关键因素，以下是几个需要特别注意的因素。

环境条件环境条件对密封设计至关重要。

不同的环境条件对密封材料和密封方式有不同的要求。

一些常见的环境条件包括温度、压力、湿度和化学品暴露等。

在设计密封时，需要根据实际应用环境选择合适的密封材料和密封方式，以确保密封的可靠性和长寿命。

材料选择密封材料的选择是密封设计的核心。

不同的材料具有不同的物理和化学性质，对不同的环境条件和应用要求具有不同的适应性。

常见的密封材料包括橡胶、金属、塑料和复合材料等。

在选择密封材料时，需要考虑其耐磨性、耐腐蚀性、耐温性和密封性能等因素。

维护和更换密封件的维护和更换对保持密封性能至关重要。

密封件在长时间使用后会发生磨损和老化，导致泄漏。

定期检查和更换密封件可以有效地延长密封系统的寿命，并减少故障和维修成本。

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

压力容器设计_密封装置设计_开孔补强设计.

4.3 常规设计4.3.4 密封装置设计4.3.4 密封装置设计本节的密封装置主要讲解法兰连接。

法兰是英文Flange的音义，法兰连接是石化装置中最常见的可拆连接，其组成部分见图。

1－螺栓螺母（联接件）2－垫片（密封元件）3－法兰（被联接件）4.3 常规设计4.3.4 密封装置设计常见的法兰结构形式见图不锈钢法兰盘4.3 常规设计4.3.4密封装置设计任意式法兰4.3 常规设计4.3.4密封装置设计4.3 常规设计 4.3.4 密封装置设计4.3常规设计4.3.4 密封装置设计4.3 常规设计4.3.4密封装置设计4.3常规设计4.3.4 密封装置设计4.3常规设计4.3.4 密封装置设计4.3常规设计4.3.4 密封装置设计4.3常规设计4.3.4密封装置设计4.3常规设计常见垫片见图4.3.4 密封装置设计4.3常规设计4.3.4 密封装置设计4.3 常规设计4.3.4密封装置设计4.3 常规设计4.3.4 密封装置设计(1) 密封机理及分类泄漏途径：垫片本身毛细管的泄漏为渗透泄漏，而垫片与压紧面之间的泄漏为界面泄漏。

界面泄漏是密封失效的主要途径。

4.3 常规设计4.3.4 密封装置设计密封过程：密封口处的阻力大于密封口两侧的介质压力差时，介质就被密封住。

预紧工况下形成“垫片比压力：y”，操作工况下形成“操作密封比压力：mp”。

4.3常规设计4.3.4 密封装置设计密封分类：强制密封－靠螺栓力产生密封比压，用于中低压。

自紧密封－根据结构特点，介质压力越大，密封比压也越大。

用于高压等恶劣环境。

4.3 常规设计4.3.4 密封装置设计(2) 影响密封性能的主要因素螺栓预紧力：通过预紧力产生“垫片比压力y”，形成初始密封比压。

但预紧力过大可使垫片挤出或压坏。

垫片性能：有适宜的变形及良好的回弹能力。

至今，垫片的性能是根据(y，m)来确定。

（p160表4-9）压紧面质量：压紧面形状和粗糙度与垫片相匹配，不允许有径向划痕。

密封装置设计选择要点

四. 运动速度
往复动密封，在低速运动时容易产生爬行现象。产生爬行现象的原因很多、很复杂，与压力、工作液类型、粘度、液压缸刚性及其表面加工精度、密封件形状材料等多种因素有关，但最主要的是受密封摩擦特性的影响。所以低速运动的液压缸，为了防止爬行，密封设计要充分考虑启动摩擦问题，防止密封圈粘着。
液压密封件设计、液压密封件设计、选用与使用条件的关系
使用条件设计内容类型\形状截面面积密封件选用设计公差预紧力密封滑动面形状种类弹性强度\硬度耐磨性材料选用永久变形耐油性耐高温性耐低温性压力温度速度冲击工作频率偏载振动表面粗糙度工作介质
注：O---表示使用条件与设计内容有密切关系
六. 工作频度ห้องสมุดไป่ตู้
工作频度指液压、气动元件连续工作时间的长短。工作频率较高，如24h连续运转的情况下，应注意温度上升加速密封件材料劣化，如需要，应考虑设计冷却装置。工作频度极低时，橡胶密封圈可能会在密封摩擦副表面产生粘着，增加摩擦力，加剧密封圈磨损，引起液压元件工作状态不良。粘着随放置时间的增加而加剧。右图是挤压型密封和唇形密封圈放置同样时间后摩擦力的比较，可以看到唇型密封摩擦力变化很小，工作频率极低时仍保持摩擦特性。这是因为挤压型密封如! 型密封圈，初始接触压力较大，所以始动摩擦力大；而唇型密封圈的摩擦力是随工作压力变化的，始动摩擦力较小。
液压用工作压力二. 液压用工作压力
主要有两大类: 主要有两大类:低压与高压
•低压:需要注意的主要问题是密封装置的密封性和摩擦特性。例：缓冲器密封，气弹簧密封摩擦力将在总负载中占一个较大的比例，而摩擦力在运动中很难稳定不变，由此会造成运动为平稳或爬行。 •高压:需要注意的主要问题是密封圈的挤出。密封圈的挤出与密封圈的形状、材料硬度有关，同时受挤出间隙大小及工作温度的影响。例：高压液压油缸增加缓冲辅助密封圈注意出现柴油机现象