机械密封主要零件的结构形式
机械密封
机械密封
Mechanical Seals
Main Content
机械密封的工作原理 机械密封的类型 机械密封的主要参数 机械密封设计 机械密封材料 机械密封的辅助措施 机械密封失效分析
机械密封
定义：
机械密封是一种旋转机械，如离心 泵、离心机、反应釜和压缩机等的轴封 装置。机械密封，又叫端面密封 (Mechanical End Face Seal)．按国 家有关标准定义：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。
机械密封材料
（一） 摩擦副材料 根据统计，机械密封的泄漏大约有80％一95％是 由于密封端而摩擦副造成的。除了要保持密封面平 行之外，主要是摩擦副的材料问题。
摩擦副材料应具备下列条件： 机械强度高．能耐压和耐压力变形； 具有耐严磨性，耐高载荷性，自润滑件好； 配对材料的磨合性好，无过大的磨损和腐蚀； 耐磨性好，寿命长； 导热件和散热性好； 耐高温性能好。 Continue
情况之一者，则认为密封失效： ① 从密封系统中泄漏出大量介质； ② 密纣系统的压力大幅度降低； ③ 封液大量进入密封系统（如双端面机械
密封）。
密封失效的外部特征和具体表现形式(P146)
机械密封失效泄漏的原因分析
机械密封失效的主要形式是静、动环之间的磨损失 效。动、静环端面摩擦副通常靠弹簧椎力来压紧， 阻止泄漏。动、静环压得越紧越不易泄漏，但其间 的摩擦力也随之增大，接触端面在较大摩擦力的作 用下会很快磨损，最后失效泄露。
4）过滤
冲洗液、冷却液或封液中混有杂质，必 须过滤后才能使用。分离杂质可采用普 通过滤器。为不影响机器运转，应并联 安装两个，交替使用。也可以采用磁性 过滤器，使铁屑等杂质吸附在过滤器的 磁套上。旋液分离器结构简单，不易堵 塞，广泛用于分离杂质。
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。
机械密封简介.
易燃、易爆、有毒、可能危及环 境安全、需用特殊结构
密封结构 密封材料 润滑方法 隔离措施 安全措施
6.新型密封 6.1干气密封 6.1.1螺旋槽干气密封结构 干气密封结构主要由加载弹簧、O 形圈、静环以及动环组成。静环 和加载弹簧被安装在静环座中，并依靠 O 形圈进行二次密封。静环一般 用较软的、有自润滑作用的材料 如石墨制造，在弹簧等载荷的作用下， 可沿轴向自由移动。动环依靠轴套固定在旋转轴上并随轴旋转。动环由 硬度高、刚性好且耐磨的材料如碳化钨、碳化硅制造。螺旋槽干气密封 设计的特别之处是在动环表面加工出一系列螺旋状沟槽，深度一般为 2.5～10μ m。 6.1.2 螺旋槽干气密封工作原理 缓冲气体（可以是经过滤后的压缩机出口气、氮气或惰性气体）注 入到密封装置，动、静环在流体静压力和弹簧力的作用下保持贴合，起 到密封的作用。当动环旋转时将被密封气体周向吸入（泵吸作用）槽 内，气体沿槽向槽根部运动，由于受到密封堰的阻碍，气体作减速流动 并被逐渐压缩。在此过程中，气体的压力升高，即产生了流体动压力。 当压力达到一定数值时，具有挠性支承的静环将从动环表面被推开，这 样密封面之间始终保持一层 极薄的气膜（厚度 3～5μ m），所形成的气 膜一方面能有效地使端面分开，保持非接触，另一方面又使相对运转的 两端面得到冷却。同时，密封面间极小的气膜间隙有效地控制泄漏到最 低的水平。
3.3弹簧 机械密封中采用弹簧以保证动环与静环的良好贴合，以及自 动补偿二环端而的磨损。要求弹簧材料耐介质腐蚀，长期工作仍 能保持一定的弹性。常用的有磷青铜、碳素弹簧钢（65Mn、 60Si2Mn、50CrV等）、铬钢（3Cr13、4Cr13等）、不锈钢 （1Cr18Ni9Ti，Cr18Ni12Mo2Ti，0Cr20Ni29Cu4 Mo2）、特殊合金 （Ni66Cu31 Fe）等。 磷青铜弹簧在海水、油类介质中使用良好，60Si2 Mn及65Mn 可用于常温无腐蚀性介质中，50CrV高温油泵中使用较多，3Cr13、 4Cr13弹簧适用弱腐蚀介质，1Cr18Ni9Ti等不锈钢弹簧用于稀硝酸 等介质，强腐蚀介质中一般采用保护涂层予以防腐。 3.4其他零部件 机械密封其它零件如弹簧座、固定环、动环座、静环座、螺 钉、传动销等，这些零件虽非关键部件，其设计选用也不能忽视。 通常这些零件要选择性能良好的材料，常用的有不锈钢、铬钢 等，如腐蚀性不强、使用参数又低可选用碳钢。
2004型机械密封结构
2004型机械密封结构2004型机械密封结构是一种用于封闭旋转轴的装置，广泛应用于各种工业领域中。
它由密封环、密封座、弹簧等零部件组成，具有较高的密封性能和可靠性。
我们来了解一下2004型机械密封结构的基本构造。
该结构主要由两个基本部分组成：固定部分和旋转部分。
固定部分包括密封座和密封环，密封座安装在设备的固定部位，而密封环则与旋转轴连接。
旋转部分由弹簧、密封环和密封面组成，弹簧的作用是保持密封环与密封面之间的良好接触。
2004型机械密封结构的工作原理如下：当旋转轴开始转动时，密封环与密封面之间形成一个密封间隙，通过该间隙可以阻止液体或气体泄漏。
同时，弹簧的作用使得密封环始终保持一定的压力，确保密封性能。
当轴停止转动时，密封环与密封面之间的接触力减小，从而减少了摩擦损耗，延长了密封件的使用寿命。
与其他类型的密封结构相比，2004型机械密封结构具有以下几个优点：1. 高密封性能：由于密封环与密封面之间形成的密封间隙非常小，因此可以有效地阻止介质的泄漏，确保设备的正常运行。
2. 耐磨损：密封环与密封面之间的压力和摩擦力的平衡设计，使得2004型机械密封结构能够在较长时间内保持良好的密封性能，减少了维护和更换密封件的频率。
3. 适用范围广：2004型机械密封结构可以适用于各种介质（液体或气体）的密封，包括清洁介质和腐蚀性介质。
4. 安装方便：2004型机械密封结构的安装相对简单，只需将密封座和密封环固定在设备上即可。
同时，密封环的弹性设计也方便了结构的调整和安装。
然而，2004型机械密封结构也存在一些局限性。
首先，由于密封环与密封面之间的接触力较大，会产生一定的摩擦热量，因此在高速运转的设备中需要考虑冷却措施。
其次，密封环与密封面之间的间隙较小，容易受到颗粒物的影响，因此需要定期进行清洗和维护。
总的来说，2004型机械密封结构是一种较为常见的密封装置，具有较高的密封性能和可靠性。
它在各种工业领域中得到广泛应用，如化工、石油、制药等领域。
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。
机械密封工作原理
一、机械密封的基本概念一、机械密封的基本概念机械密封是指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机械密封是指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）（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的防止流体泄漏的装置。
补偿环的辅助密封为金属波纹管的称为波纹管机械密封。
助密封为金属波纹管的称为波纹管机械密封。
二、机械密封的组成二、机械密封的组成机械密封主要有以下四类部件组成。
1、主要密封件：主要密封件：动环和静环。
动环和静环。
2、辅助密封件：辅助密封件：密封圈。
密封圈。
3、压紧件：弹簧、推环。
4、传动件：弹箕座及键或固定螺。
、传动件：弹箕座及键或固定螺。
三、机械密封工作应注意问题三、机械密封工作应注意问题1、安装时注意事项、安装时注意事项a 、要十分注意避免安装中所产生的安装偏差、要十分注意避免安装中所产生的安装偏差（1）上紧压盖应在联轴器找正后进行，螺栓应均匀上支，防止压盖端面偏斜，用塞尺检查各点，其误差不大于0.05毫米。
毫米。
（2）检查压盖与轴或轴套外径的配合间隙检查压盖与轴或轴套外径的配合间隙（即同心度）（即同心度），四周要均匀，用塞尺检查各点允差不大于0.01毫米。
毫米。
b 、弹簧压缩量要按规定进行，不允许有过大或过小现象，要求误差2.00毫米。
过大会增加端面比压，另速端面磨损。
过小会造成比压不足而不能起到密封作用。
端面比压，另速端面磨损。
过小会造成比压不足而不能起到密封作用。
c 、动环安装后要保证能在轴上灵活移动，将动环压向弹簧后应能自动弹回来。
、动环安装后要保证能在轴上灵活移动，将动环压向弹簧后应能自动弹回来。
2、拆卸时注意事项、拆卸时注意事项a 、在拆卸机械密封时要仔细，严禁动用手锤和扁铲，以免损坏密封元件。
可做一对钢丝勾子，在对自负盈亏方向伸入传动座缺口处，在对自负盈亏方向伸入传动座缺口处，将密封装置拉出。
将密封装置拉出。
将密封装置拉出。
机械密封的结构
四、 机械密封的典型结构形式
机械密封的基本型式多种多样，分类的方法很多我们这里只介
绍石油化工企业的一些常用的接触式机械密封结构。接触式机械密
封泄漏量小，结构简单，使用范围广。分类方法各有差异，常用的
有内装式机械密封、外装式机械密封等。
1、内装式机械密封， ⑴ 内装内流多弹簧静止式接触机械密封 特征：只有一对摩擦副和多只小弹簧。 载荷系数K小于1能平衡介质压力对端面的作用。 结构简单，制造及拆装容易。详见图 2-3
弹簧不旋转
锁紧环
压缩量定位片
动环 压盖
弹簧
静环
多点冲洗
轴套
锁紧环 付压盖
主压盖
弹簧座
动环
动环密封圈
轴套密封圈
10、集成式集装机械密封
动环
1、内装内流静止型机械密封
弹簧静止接触机械密封
波纹管静止接触机械密封
2、内装内流旋转型机械密封
弹簧密封
弹簧密封
弹簧有旋向要求：弹簧的旋向与电机 的旋向一致。
波纹管密封不受转 向要求
3、内装单端面单弹簧平衡型密封。
轴套加工成带台阶， 能平衡一部分介质压力
轴套加工成带台阶， 能平衡一部分介质压力
有弹簧盒密封弹簧不 受旋转方的向要求
（3）弹性元件（弹簧、波纹管） 它主要起预紧、补偿和缓冲的 作用，要求始终保持足够的弹性来克服辅助密封和传动件的摩擦和动 环等的惯性，保证端面密封副良好的贴合和动环的追随性，材料要求 耐腐蚀、耐疲劳。
（4）辅助密封（0 形圈、V形圈、U 形圈、楔形圈和异形圈等） 它主要起静环和动环的密封作用，同时也起到浮动和缓冲作用。要求 静环的密封元件能保证静环与压盖之间的密封性，静环有一定的浮动 性，动环的密封元件能保证动环与轴或轴套之间的密封性和动环的浮 动性。材料要求耐热等。
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。
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。
机械密封基础知识
一定压力阻止介质进入密封腔。 3、喉部衬套间隙过大，节流效果差，当密封泄漏，会造成大量介质外泄。
当密封腔压力变高、密封结垢频繁损坏，应按下表间隙标准拆检调整口环和
喉部衬套间隙。
单位：mm
泵类 冷油泵 热油泵
口环直径 ＜100 ≥100 ＜100 ≥100
Seal Flushing By-Pass from Discharge 单密封通过出口进行冲洗
三、机械密封辅助系统
Points to Note for API Plan 13: API 冲洗方案 13 应注意的事项 - Use an orifice to restrict the flow rate if the seal chamber pressure is 3 bar higher than suction pressure.如果密封腔压力高于入口压力 3bar，需要用一个孔板限制流量 - handle abrasives duty better than API plan 11 处理含有磨蚀性颗粒的工况13方案好于11方案 - higher seal chamber pressure to suppress vaporisation较高的密封腔压力可抑制它的汽化
一、机械密封原理
7、串联式机械密封（图1-6）
图1-6 串联式机械密封示意图 两套密封沿同一方向布置，密封腔压力逐级降低。 用于高压场合。
一、机械密封原理
8、波纹管机械密封（图1-7）
图1-7 波纹管机械密封示意图 去掉了补偿环密封圈及其摩擦阻力，补偿环密封圈改至弹簧座处, 补偿环追随性提高。 避免了补偿环密封圈因轴串、振动所产生的磨损。 金属波纹管用于高温介质 聚四氟乙烯波纹管用于腐蚀性介质。
机械密封全面讲解课件
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两套密封面对面或背对背安装在一起。
用于工作介质有毒、易燃、易爆、易挥发、易结晶、高温、 低温，或气体、高真空度等场合。
两套密封之间形成一个密封腔，在密封腔中引入封液：堵封、 润滑、冷却，选洁净、润滑性好的封液介质。
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两套密封沿同一方向布置，密封腔压力逐级降低, 用于高压场合。
（1）内流式：泄漏方向朝向轴心。（一般密封都采用 这
种结构）
（2）外流式：泄漏方向朝向离心力方向。（泄漏量大，
只有在压力、温度都不高的腐蚀性介质中 用（）九）多弹簧和单弹簧机械密封
（1）多弹簧：（又叫小弹簧，轴向尺寸小，轴向弹力均
匀）宜用于高速，不宜用于腐蚀性介质。
（2）单弹簧：（又叫大弹簧，轴向尺寸大，轴向弹力不
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一、机械密封原理 二、机械密封的基本零件 三、机械密封的计算 四、机械密封用材料 五、机械密封辅助系统 六、机械密封性能的影响因素 七、石化行业典型泵的密封 八、机械密封的安装和使用 九、机械密封故障分析 十、补充内容
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（一）定义与组成（图1-1）
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（2）静止式：补偿机构（弹性元件）不随轴旋转。（用于高速）
2019，静环端面面向工作腔。
（用于温度、压力较高，腐蚀性不强的场合）
（2） 外装式：静环装在压盖外侧，静环端面背向工作腔。
（用于低压、腐蚀性强的场合）
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（一般和内装式、外装式一致）
组成:
1.密封端面： 动环、静环─摩擦副 2.缓冲补偿机构： 由弹性元件(圆柱弹簧、 圆锥弹簧、波片弹簧、 波纹管等)构成。—使 贴合; 3.辅助密封圈： 包括动环密封圈、静环 密封圈等，有各种形式： 如O型圈、V型圈、楔形 圈等
机械密封
机械密封机械密封是一种旋转轴密封，不易泄漏，解决了输送高温高压、腐蚀性介质的离心泵及其它回转机械的旋转密封问题，且效果很好。
一、机械密封组成机械密封又称端面密封，主要由三部分组成。
1．主要密封原件由动环、静环组成。
动环和静环一般均用不同材料组成，一个硬度较低(一般用石墨石或石墨加其它填补剂)，一个硬度较高，可用钢、钢堆硬质合金钢、陶瓷等。
2．辅助密封原件由动环密封圈、静环密封圈和其它的适当的垫片组成。
根据不同的要求，辅助原件常采用O环，V形环，契形环或其它形状的密封环辅助密封原件，除具有密封能力外，还应有一定的弹力，以便能吸收密封面有不良影响的振动。
辅助密封原件常用橡胶或塑料制成。
3．压紧原件和其它辅助原件如弹簧转动座，防转销。
二、机械密封原理对于机械密封来说，可以漏油的地方有四处，即动环和轴之间、静环和压盖之间、压盖之间及动环和静环之间。
动环和静环之间有密封圈，密封圈在里边是被压紧的，用它的弹性起到密封作用。
静环和压盖之间，把静环和压盖的配合间隙保持在0.01一0.04mm范围，同时在静环和压盖之间有密封圈起到密封作用。
压盖和泵体之间，有耐油石棉板，用压盖上的螺栓压紧垫片达到密封。
静环和动环之间，是动密封(其它是静密封)且是端面密封的关键。
为了使动环和静环两摩面紧密接触，弹簧作用和一个预顶力，加上操作介质压力作用，使平面紧密接触，即使石墨磨损，由于以上两力的作用，仍能使动环静环紧密接触，起到密封作用。
机械密封是借助于动环和静环的密切配合而进行密封的，动环是可沿轴向移动的。
工作时，动环受液体压力和弹簧压力的作用，紧压在静环上做相对运动。
动环和静环密封面积上的作用力叫密封面比压P y。
如果不考虑密封面间的液体压力、密封环摩擦力，则P y可按下式表示：P y＝(d22一d23)／(d2一d21)·P t十P s式中P s——密封面单位面积上的弹簧压力，kg／cm2；P t——密封面单位面积上的液体压力，kg/cm2。
机封的种类和结构
机封的种类和结构机械密封的种类和结构1、内容提纲：①机封的定义②机封的种类③机封的结构④典型机封及泄漏点分析2、机械密封的定义机械密封也称端⾯密封，主要⽤于泵、压缩机、液压传动和其他类似设备的旋转轴的密封。
机械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。
3、机械密封的种类按弹簧元件旋转或静⽌可分为：旋转式：旋转式内装内流⾮平衡型单端⾯密封静⽌式：静⽌式外装内流平衡型单端⾯密封按静环位于密封端⾯内侧或外侧可分为：内装式和外装式。
按密封介质泄漏⽅向可分为：内流失和外流式。
按介质在端⾯引起的卸载情况可分为：平衡式和⾮平衡式。
按密封端⾯的对数可分为：单端⾯和双端⾯。
按弹簧的个数可分为：单弹簧式和多弹簧式。
按弹性元件分类：弹簧压缩式和波纹管式。
按⾮接触式机械密封结构分类：流体静压式、流体动压式、⼲⽓密封式。
按密封腔温度分类：⾼、中、普、低温密封。
按密封腔压⼒分离：超⾼、⾼、中、低压机械密封。
4、机封的结构从结构特点看，机械密封型式多种多样，但按组成讲，它主要由4个基本单元组成：①密封单元②缓冲补偿单元③传动单元④辅助密封单元①密封单元：由动环和静环组成的密封端⾯，这是机械密封的核⼼。
②缓冲补偿单元：以弹簧为主要元件⽽组成的缓冲补偿机构，它是维持机械密封正常⼯作的重要条件。
③传动单元：由轴套、键或固定销钉组成的传动机构，它是实现动环随轴⼀起旋转的可靠保证，也是实现动密封的前提条件。
④辅助密封单元：由动环密封圈和静环密封圈等元件组成，它是解决密封端⾯之外的、有泄漏可能的部位之辅助性密封机构，是机械密封不可缺少的组成要素。
5、密封基本组件6、典型机械密封及泄漏点分析泵⽤机械密封种类繁多，型号各异，但泄漏点主要有五处：(1)轴套与轴间的密封；(2)动环与轴套间的密封；(3)动、静环间密封；(4)对静环与静环座间的密封；(5)密封端盖与泵体间的密封。
7、集装式机械密封安装⽅法①把动环固定在轴套上。
②将静环卡在压盖内。
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。
机械密封基础知识
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机械密封的失效
常见机械密封失 效主要是密封面 磨损、破裂、弹 簧失效等等
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1、机械密封主要由哪三部分组成？ 2、机械密封的安装都需要注意哪些？
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波纹管
波纹管式机械密封的应用很广，从高温到低温，从 中性介质到腐蚀性介质，从低速到高速。比如焊接式 波纹管可使用在600 ℃至﹣200 ℃的工作环境中；在 整体式机械密封中，密封环和波纹管做成一个整体， 中间没有辅助密封圈。波纹管式机械密封减少了一个 泄漏点；同时减少了补偿机构的摩擦阻力，改善了追 随性。 对于四氟乙烯波纹管可用于腐蚀性介质。其缺点是波 纹管弹性较低，需要加辅助弹簧。对于工作压力和温 度不高的中性介质，可选用橡胶制成的简易波纹管。
机械密封的分类不同，所使用的材质 也不同
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机械密封的主要结构
结构 不同工况和类型的机械密封都有以下五
部组成：
1 由动环和静环组成的密封端面，也叫摩擦副。 2 由弹性元为主要零件组成的缓冲补偿机构，作用
是使密封面紧密贴合。 3 辅助密封圈，有动环密封圈和静环密封圈。 4 使动环随轴旋转的传动机构。 5 其它辅助元件 （例如：机封冲洗单元）
机械密封基础知识
林建伟
内容
1. 机械密封的应用和原理 2. 机械密封的结构及材质 3. 机械密封故障实例分析
2
机械密封的应用和原理
应用
机械密封是一种旋转的轴封装置。比如 各种泵类、由于传动轴贯穿在设备外，这样 轴与设备之间存在一个圆周间隙，设备内的 介质通过该间隙向内或者向外泄漏。因此必 须有一个装置来密封该间隙，轴封的种类很 多如：盘根密封、骨架密封、迷宫密封等等 。因机械密封具有泄漏量少和寿命长的等优 点所以被当今广泛的使用。但缺点是价格比 较贵，维修较麻烦。
机械密封及密封的相关知识
安装人员技术要求
104型机械密封
60 78 13
8B型机械密封
常用的机械密封基本参数
密封型式
103、104、105 、 GX 、 59U 、 M7N、BIA
110、111、109 、 59B 、 H7N 、GY
DBM、600
压力（Mpa）
0-0.78
温度(℃)
-45-+200
转速(r/min)
3000
0-2.94 -45-+200 3000
10、泵性能和结构导致密封失效的原因分析
失效 现象
失效原因
采取措施
失效 发生率
对影响泵性能的几何参
泵工作范围小，易出现运行不 数等因素进行试验分析，
泄
稳或汽蚀现象，导致密封工作 提高泵的水力性能和工
异常
作范围，
少
漏
提高水力性能的同时，
泵不在额定工况运行，使转子 研究泵轴向力和径向力
产生不平衡力矩，导致转子出 的影响因素，从结构等
质中一般能工作半年以上；
• (3) 擦功率消耗小，其摩擦功率仅为软填料密封的10%～50%； • (4) 轴或轴套基本上不磨损； • (5) 维修周期长，端面磨损后可自动补偿，一般情况下不需经常性维
修；
• (6) 抗振性好，对旋转轴的振动以及轴对密封腔的偏斜不敏感； • (7) 适用范围广，机械密封能用于高温、低温、高压、真空、不同旋
小
大
抗偏摆能力
好
差
调整情况
自动补偿不需要调整
需经常调整
对轴的磨损
对轴基本不产生摩损
对轴的摩损大
产品结构
复杂
简单
安装要求
高*
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机械密封主要零件的结构形式
1.动环的结构形式动环常用的结构形式如图2-122所示。
图2-122(a)比较简单，省略了推环，适合采用橡胶O形辅助密封圈，缺点是密封圈沟槽直径不易测量，使加工与维修不便;图2-122 (b)对于各种形状的辅助密封圈都能适应，装拆方便，且容易找出因密封圈尺寸不合适而发生泄漏的原因;图2-122 (c)只适合用O形密封圈，对密封圈尺寸精度要求低，容易密封，但密封圈易变形;图2-122 (d)和图2-122 (e)为镶嵌式结构，这种结构是将密封端面做成矩形截面的环状零件(称为动环)，镶嵌在金属环座内(称为动环座)，从而可节约贵重金属。
图2-122 (d)为采用压装和热装的刚性过盈镶嵌结构，加工简便，但由于动环与动环座材料的线膨胀系数不同，高温时易脱落，一般适用于轴径小于100mm、使用压力小于5 MPa、密封端面平均线速度小于20m/s的场合。
图2-122 (e)为柔性过盈镶嵌结构，其径向不与动环座接触，而是支承在柔性的辅助密封圈上，并采用柱销连接，从而克服了图2-122 (d)的缺点，但加困难，在标准型机械密封中很少采用。
图2-122(f)为喷涂结构，是将硬质合金粉或陶瓷粉等离子喷涂于环座上，该结构特点是省料，但由于涂层往往不致密，使用中存在涂层开裂及剥落现象，因此，粉料配方及喷涂工艺还有待改进。
上述各种结构中，图2-122 (d)是国内目前采用最普遍的一种。
2.静环的结构形式静环常用的结构形式如图2-123所示。
图2-123 (a)为最常用的形式，O形、v形辅助密封圈均可使用;图2-123 (b)的尾部较长，安装两个O形密封圈，中间环隙可通水冷却;图2-123 (c)也是为了加强冷却;图2-123(d)的静环两端均是工作面，一端失效后可调头使用另一端;图2-123 (e)为O形圈置于静环槽内，从而简化了静环座的加工;图2-123 (f)为采用端盖及垫片固定在密封腔体上，多用于外装式或轻载的简易机械密封上。
3.辅助密封元件的结构形式摩擦副的动、静环的结构形式往往取决于所采用的辅助密封元件的形式。
辅助密封元件有两类:径向接触式辅助密封与波纹管辅助密封。
a.径向接触式辅助密封径向接触式辅助密封包括动环密封圈和静环密封圈，它们分别构成动环与轴、静环与端盖之间的密封。
同时，由于密封圈材料具有弹性，能对密封环起弹性支撑作用，并对密封端面的歪斜和轴的振动有一定的补偿和吸振效果，可提高密封端面的贴合度。
当端面磨损后，在弹性力作用下，密封圈随补偿环沿轴向做微小的补偿移动。
用作动环及静环的辅助密封圈主要有如图2-124所示的几种断面形状。
最常用的有O形和V 形两种，还有方形、楔形、矩形等几种。
一般是根据使用条件决定。
如一般介质可以采用普通橡胶O形圈，溶剂类、强氧化性介质可用聚四氟乙烯制的V形圈，高温下可用柔性石墨或氟塑料制的楔形环，矩形垫一般只用于图2-123 (f)形式。
氟塑料全包覆橡胶O形圈可应用在普通橡胶O形圈无法适应的某些化学介质环境中。
它既有橡胶O形圈所具有的低压缩永久变形性能，又具有氟塑料特有的耐热、耐寒、耐油、耐磨、耐天候老化、耐化学介质腐蚀等特性，可替代部分传统的橡胶O形圈，广泛应用于一60^-200℃范围内，除卤化物、熔融碱金属、氟碳化合物外各种介质的密封场合。
b.波纹管辅助密封波纹管有辅助密封的功能(图2-114)。
波纹管密封的特点就是摩擦副挠性安装环的所有相对位移可以由弹性波纹管来补偿，这就允许安装摩擦副密封环有较大的偏差。
不存在径向接触式辅助密封圈沿密封面滑移的问题。
4.传动形式动环需要随轴一起旋转，为了考虑动环具有一定的浮动性，一般不直接固定在转
轴上，通常在动环和轴之间，需要有一个转矩传递机构，带动动环旋转，并克服搅拌和端面的摩擦转矩。
转矩传递机构在有效传递转矩的同时，不能妨碍补偿机构的补偿作用和密封环的浮动减振能力。
转轴将转矩传递到密封组件的常见机构有紧定螺钉、销钉、平键及分瓣环等。
密封组件将转轴传递来的转矩传递给动环的常见机构，有如图2-125所示的几种形式。
a.弹簧传动弹簧传动中有并圈弹簧传动和带钩弹簧传动，[图2-125 (a), (b)]。
弹黄传动结构简单，但传动转矩一般较小，且只能单方向传动，其旋转方向与弹簧的旋向有关，应使弹簧越转越紧。
并圈弹簧传动，弹簧两端过盈安装在弹簧座和动环上，利用弹簧末圈的摩擦张紧来传递转矩;带钩弹簧传动是将弹簧两端的钢丝头部弯成与弹簧轴线平行或垂直的钩子，分别钩住弹簧座和动环来传动。
b.传动套传动传动套传动结构简单，工作可靠，常与弹簧座组成整体结构。
传动套传动包括带凹槽(亦称耳环)的套结构和带柱销的套结构[图2-125 (c) , (d) ]，后者的传动套厚度比前者要厚一些，以便过盈镶配柱销。
c.传动螺钉传动如图2-125 (e)所示，利用螺钉传动，结构简单，在传递转矩时仅存在切向力，常用于多弹簧的结构中。
d.拨叉传动如图2-125 (f)所示，拨叉传动结构简单，常与弹簧座组成冲压件整体结构。
由于拨叉径向尺寸小(较薄)且冲压后冷作硬化，易断裂，常用于中性介质。
e.波纹管传动波纹管是集弹性元件、辅助密封和转矩传动机构于一身的密封元件。
其转矩的传动方式是波纹管机械密封所特有的，波纹管的两端分别与传动座和动环连接，连接方式依波纹管材料而定。
例如，对于金属波纹管，则采用焊接;对于橡胶波纹管和聚四氟乙烯波纹管，则采用整体或其他方法连接。
转轴通过紧定螺钉、键等机构将转矩传递到传动座，传动座通过波纹管即把转矩传递到动环。
5.静环支承方式如果密封环的支承方式不合理，在受介质压力、弹簧力及支承反力作用下，
可能会引起密封环过大的变形而使密封失效。
一般金属材料的弹性模量较大，即使在较高压力作用下，环的变形也不显著。
而对于弹性模量低的材料如石墨、塑料环等，当处于较高的压力时，往往会发生不可忽视的力变形。
机械密封中常将石墨、塑料等软材料作静环，对于给定结构尺寸的静环，在一定载荷条件下，其变形程度主要取决于环的支承方式。
静环二般由腔体支承。
支承方式应使静环密封可靠，受力合理，尽量减少变形。
静环常用的支承方式有如图2-126所示的几种形式。
a.浮动式二静环靠柔性件(如O形圈等)的压缩变形支承在密封腔体上，并允许轴向和径向略作浮动[图2-126 (a)]。
密封要求严格时，可安装两道密封〔图2-126 (b)]。
高豁度介质和高压、高速条件下应设置防转销[图2-126 (c), (d)]。
浮动式支承方式结构简单，拆装方便，能吸收部分轴和腔体的振动。
但柔性体把静环隔离，不利于热传导。
b.紧固式静环靠机械方法支承[图2-126 (e)]。
结构简单，传热好，但不能吸收腔体振动。
c.镶装式静环过盈配合在密封腔体上[图2-126 (f)]。
结构简单，传热好。
但配合部位精度和粗糙度要求高，不能吸收腔体的振动，端面磨损后不易更换。
d.轴向定位式静环由密封腔体定位，靠柔性件的压缩变形支承[图2-126 (g) ]。
密封要求严格时，可安装两道密封[图2-126 (h)]。
高戮度介质和高压、高速条件下，应设置防转销[图2-126 (i)]。
轴向定位式结构简单，拆装方便，传热好，但不能吸收腔体轴向振动。