课程总结1-流体密封的基本理论和基本知识
流体密封技术——原理及应用
5、影响密封功能的因素：
被密封流体的物理、化学性能与密封自身的性质和部件的运动细节同样重要，见上图：
副密封：为补偿主密封位移（微粒的运动热膨胀效应等）弹性体与壳体沟槽之间的滑动表面称
副密封的滑动面。
闭合力：加在密封界面上的总压力，一般等于预压力＋流
体压力＋运动及摩擦合力（运动合力有可能为负值）
预载荷：动态密封间隙保持受控状态，密封必须紧密追随
对磨面，预载荷对确保与流体压力无关的主密封面上的密封是
必要的，是建立流体压力自紧密封的前提条件。
通常密封面总比压（闭合力/密封界面面积）不应小于被封的流体压力。副密封可能需要一个
单独预载荷。
压力载荷：为了允许预载荷保持合理的低值，从结构上用流体压力补充预载荷，并始终保持
比压（密封界面）高于密封液压力，这一自动密封原理尤其在高的流体压力下。
聚乙烯醇
85
氯丁橡胶
-40-50
聚丙烯
＞100
硅橡胶
-109
（4）压缩永久变形（断裂延伸率）
在负载作用下橡胶不仅是弹性体，也会出现永久变形，使 O 型圈在沟槽中的预压力降低，甚
至瞬间缺失（粘弹性和跟随性）造成漏油。
DVR＝（h0－h2）/（h0－h1）*100％ h0：压缩前原始直径 h1：压缩状态下的小径 h2：释放后的小径 即不可恢复直径减小值与压缩量值的比值（不可恢复量与压缩量的比值百分数）
斯来圈
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三种液压元件油口连接方式 ①法兰油口
流体密封技术
12
②平面螺纹孔接口
流体密封技术
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③锥口螺纹孔接口
流体密封技术
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平面 O 型圈管孔与接头连接形式
流体密封技术
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密封基础知识介绍分解
密封基础知识介绍分解目录一、密封技术概述 (2)1. 密封定义及作用 (3)2. 密封技术发展历程 (3)3. 密封技术应用领域 (5)二、密封基本原理及分类 (6)1. 密封基本原理 (7)2. 密封类型及特点 (9)（1）按密封结构分类 (10)（2）按密封材料分类 (12)（3）按密封作用分类 (13)三、密封基础知识介绍 (14)1. 密封件基本知识 (15)（1）密封件定义及功能 (17)（2）密封件种类与选用 (18)（3）密封件的材料选择 (18)2. 密封介质及选择 (19)（1）液体介质 (21)（2）气体介质 (21)（3）其他介质及选择要点 (22)3. 密封技术参数与要求 (23)（1）压力范围及允许泄漏量 (25)（2）温度范围及影响 (26)（3）转速与摩擦性能要求 (27)四、密封安装与维护知识 (28)1. 密封安装注意事项 (29)（1）安装前的准备事项 (30)（2）安装过程中的注意事项 (31)（3）安装后的检查与验收 (32)2. 密封维护与管理 (32)（1）日常检查与维护 (34)（2）定期维护与保养 (35)（3）密封件的更换与报废标准 (35)五、密封故障分析及解决方法 (36)1. 密封故障类型及原因分析 (37)（1）常见密封故障类型 (39)（2）故障原因分析及排查方法 (40)2. 密封故障解决方法与预防措施 (41)一、密封技术概述密封技术作为一种重要的工程技术，广泛应用于各个领域，包括机械、化工、汽车、航空航天等。
密封技术的主要目的是防止介质（如液体、气体、固体颗粒）在特定空间或设备内发生泄漏，确保设备的正常运行，提高工作效率，并保障人员安全。
密封技术涉及的领域广泛，涵盖材料科学、流体力学、热力学、摩擦学等多个学科。
密封技术按照不同的分类方式可以划分为多种类型，按照密封件的结构形式，可以分为静态密封和动态密封两大类。
静态密封主要用于固定位置的密封，如法兰连接处的密封垫、螺纹连接的密封剂等。
液体密封知识点总结
液体密封知识点总结一、液体密封的分类液体密封按照其结构、封闭方式和使用范围可以分为多种类型，常见的液体密封包括静态密封、动态密封、旋转密封、往复密封等。
静态密封和动态密封是根据密封部件的运动方式分类的，而旋转密封和往复密封是根据密封的工作方式分类的。
1.静态密封：静态密封是指密封部件在工作状态下不会发生相对运动的密封形式，主要应用在管道、容器、泵、阀门等设备的连接处。
常见的静态密封形式有橡胶密封圈、金属垫片密封、螺纹连接密封等。
2.动态密封：动态密封是指密封部件在工作状态下会发生相对运动的密封形式，主要应用在活塞、阀杆、旋塞等工作部件的密封处。
常见的动态密封形式有活塞环、O型圈、密封垫等。
3.旋转密封：旋转密封是指用于旋转轴的密封形式，常见的旋转密封形式有油封、机械密封等。
4.往复密封：往复密封是指用于往复运动活塞的密封形式，主要应用在活塞式泵、液压缸等设备中。
常见的往复密封形式有活塞环、密封环等。
二、液体密封的材料液体密封材料的选择对于密封效果和密封件的寿命具有重要影响，合适的材料能够有效地提高密封件的性能和使用寿命。
常见的液体密封材料包括橡胶、塑料、金属、织物等，不同的材料在密封性能、耐磨性、耐高温性、耐腐蚀性等方面有着不同的特点。
1.橡胶密封材料：橡胶是一种常见的密封材料，具有良好的密封性能、弹性和耐磨性，主要应用在静态密封和动态密封中。
常见的橡胶密封材料有丁腈橡胶、氟橡胶、丙烯橡胶等，根据不同的工作条件和要求选择合适的橡胶密封材料。
2.塑料密封材料：塑料密封材料具有良好的耐腐蚀性、耐高温性和化学稳定性，主要应用在化工设备、食品机械等领域。
常见的塑料密封材料有聚四氟乙烯（PTFE）、聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）等。
3.金属密封材料：金属密封材料具有良好的耐磨性、耐高温性和抗压性，主要应用在高压密封和高温密封领域。
常见的金属密封材料有不锈钢、铜、铝等。
4.织物密封材料：织物密封材料具有良好的柔韧性和耐磨性，主要应用在车辆、机械设备等领域。
流体知识点总结
流体知识点总结一、流体的基本性质1. 流体的定义和分类流体是指物质的一种状态，不固定的形状和体积，能够流动。
根据流体的粘性和压缩性，流体可分为理想流体和真实流体两大类。
理想流体是一种没有黏性和压缩性的流体，其运动规律可以用欧拉方程描述，而真实流体具有一定的粘性和压缩性，其运动规律则需用纳维-斯托克斯方程描述。
2. 流体的密度和压强流体的密度是指单位体积内的质量，通常用ρ表示。
流体的压强是指单位面积上的力，通常用p表示。
密度和压强是描述流体基本性质的重要参数，它们与流体的运动和压力有着密切的关系。
3. 流体的黏性和运动流体的黏性是指其内部分子间存在的摩擦力，使得流体在运动时具有阻力。
黏性是影响流体流动的一个重要因素，它使得流体在流动时会出现一些特有的现象，如粘滞流动、湍流等。
流体的运动规律受到黏性的影响，需要用纳维-斯托克斯方程来描述。
二、流体静力学1. 流场及其描述流场是指流体中任意空间中各点速度和密度的分布状态，可以分为定常流场和非定常流场。
描述流场的方法通常有拉格朗日描述和欧拉描述两种。
2. 流体的静力学平衡流体的静力学平衡是指在无外力作用时，流体处于静止状态的平衡规律。
根据流体受力的性质，静力学平衡可以分为流体的静平衡、压强平衡和重力平衡。
3. 流场的描述方法欧拉描述和拉格朗日描述是流体静力学研究的两种基本方法。
欧拉描述是以空间任意一点作为参照系来描述流体状态和运动规律，而拉格朗日描述则是以流体质点为参照系来描述流体运动。
三、流体动力学1. 流体的运动规律根据流体的运动性质，流体运动可以分为层流和湍流两种。
层流是指流体在运动中，各层流体分层并按某种规律运动的现象，而湍流则指流体在运动中乱七八糟、无规律的运动现象。
2. 流体的动能和动量流体的动能是指流体由于运动而具有的能量，通常用K表示，而流体的动量则是指流体在运动中具有的动能量，通常用L表示。
动能和动量是描述流体动力学运动规律的关键参数，与流体的流速、流量、压力等有着密切的关系。
流体机械的密封知识概述
二.浮环密封
压缩机浮环密封通常是在转轴上 安装两个以上的浮环，在浮环之间 引入高于工艺气压力的密封油，运 转时封油在浮环与轴套之间形成油 膜，产生节流作用，阻止工艺气外 泄而达到阻漏的目的。
2021/7/20
1.浮环密封的密封机理
套于轴上的圆环，其内壁与轴存 在一定的间隙。轴旋转时，轴表面带 动密封液进入偏心的楔形间隙内。在 楔形间隙内产生流体动压效应，使环 浮动抬升，环内壁脱离轴表面而变成 非接触状态。在此状态下利用周向狭 长间隙的节流作用而达到阻漏的目的 。
环和静环接触端面紧密配合，从而实现对
流体密封的目的。
2021/7/20
在机械密封工作的过程中，要求密封端面 之间保持一层液膜，这样会使密封效果好 ，使用寿命长；静环和压盖之间的密封点 B—通常采用各种形式的辅助密封圈，我 厂的设备此处密封主要用”O“环，其作用 防止流体从静环与压盖之间流出，这是一 种静密封；动环和轴套之间的密封是一种 相对静止的密封，要求在动、静环工作一 段时间磨损后能后做微量的轴向移动，压 盖上的密封点D—是一种静密封通常用垫 片或”O“环处理，通常不会失效。
2021/7/20
下图所示是典型的干气密封螺旋槽端面的示意图 。密封面上加工有一定数量的螺旋槽，其深度小 于10微米。密封运转时，被密封气体周向吸入螺 旋槽内，径向分量由外径朝中心（即低压侧）流 动，而密封坝限制气体流向低压侧。气体随着螺 旋槽截面形状的变化被压缩，在槽根部形成局部 的高压区，使端面分开几微米而形成一定厚度的 气膜。
2021/7/20
常用的冲洗、冷却措施有：冲洗型冷却（ 分为自身冲洗-一般机泵都采用这种方式 和外部冲洗）、静环背部冷却、静环外周 冷却、冲洗与静环背部组合冷却、冲洗、 静环背部及水冷夹套组合（104J)。
课程总结1-流体密封的基本理论和基本知识幻灯片
• 涉及三局部内容：摩擦、磨损和润滑。
• 摩擦〔Friction〕：研究具有相对运动的、相互作用的外 表间的有关理论与实践问题；两个相互接触物体在外力作 用下，发生相对运动〔或着有相对运动趋势〕时产生切向 阻力的物理现象。
• 磨损〔Wear〕：摩擦产生的重要现象之一，由于外表相对 运动而不断发生损耗的过程或者产生剩余变形的现象。
H 1.密封机理、方法和分类
• 1.1 泄漏机理 • 1.2 密封方法和分类 • 1.3 对密封产品或密封系统的基本要求 • 1.4 流体密封技术的发展
H 1.密封机理、方法和分类
1.1 泄漏机理
• 两个隔离的区域1和2分别包含同种 或不同种的流体Ⅰ和Ⅱ，但它们具有 共同的边界，这些边界可以是圆柱形 的，例如往复机械或旋转机械中的轴 、活塞或阀杆等，也可以是环形平端 面，如法兰密封面。
G8
3
2M RT rl3p
•
• 式中，r：毛细管或接触面毛细通道半径。
H
• 扩散(Proliferation)
• 定义：在浓度差ΔC的作用下，密封介质通过密封间隙或密封材料的 毛细管产生的泄漏，叫做扩散。
• 成因：①、介质浓度差ΔC；②、密封间隙或密封材料毛细管。 • 特点：双向泄漏，泄漏量小。 • 如醚类，渗透性强；采用波纹管密封。
及其波动〕
H
0.2 流体密封技术的重要作用 ①.虽非核心技术，但有可能是决定性技术
②.决定机器设备的平安性和可靠性 ③.环境保护
④.能源和物质节约、提高经济效益
H
讲授内容
一．流体密封的基本理论和基本知识 二．流体静密封技术 三．流体动密封的基本原理及知识 四．不停车堵漏技术、泄漏检测技术
流体入门知识点总结图解
流体入门知识点总结图解一、流体的基本概念1. 流体概念流体是一种物质的状态，是指在外力作用下能够流动的物质，包括液体和气体。
流体具有流动性、变形性和粘性。
2. 流体性质密度：流体的质量与单位体积的比值。
比重：流体的密度与水的密度的比值。
粘度：流体的内部阻力，决定了流体的黏稠度。
3. 流体静力学基本假设（1）流体是连续的。
（2）流体是不可压缩的。
（3）流体是静止的或者静止状态的流体。
二、流体静力学1. 压力（1）压力的定义：单位面积上的力。
（2）压强：单位面积上的压力。
（3）流体的压力：液体或气体内各点的压力都相等，且在不同深度的液体中，压力与深度成正比。
2. 压力的传递液体传压：液体内各点的压力是平行的，且在各点的压力相等。
气体传压：气体内各点的压力也是平行的，但是气体的密度非常的小，所以气体的传压效应并不显著。
3. 浮力物体在液体中浸没时，液体对物体产生的向上的浮力。
浮力的大小与物体的体积成正比。
三、流体动力学1. 流体的动力学特性流体力学包括了流体的流动、旋转、涡动和湍流等特性。
2. 流体流动的分类（1）按流动程度分类：层流流动和湍流流动。
（2）按流动速度分类：亚临界流动、临界流动和超临界流动。
（3）按流动方向分类：一维流动、二维流动和三维流动。
3. 流速和流量流速：单位时间内流体通过单位横截面积的速度。
流量：单位时间内流体通过横截面的体积。
四、基本流体方程1. 连续性方程连续性方程描述了流体的流动过程中质量的守恒，表现为质量流量的守恒。
\[A_1 v_1 = A_2 v_2\]2. 动量方程动量方程描述了流体在流动过程中的动量守恒。
动量方程可以用来计算流体在流动中所受的压力和阻力。
\[F = \frac{{\Delta p}}{{\Delta t}}\]3. 质能方程质能方程描述了流体在流动过程中的能量守恒。
质能方程可以用来计算流体内能和外力对流体的功率变化。
五、流体流动的控制方程1. 泊松方程泊松方程描述了流体的流动与液体的静力平衡。
流体密封技术总结
1.刷式密封最初研制的刷式密封用于军用飞机的发动机。
刷式密封由牢固地固定在一个后板和侧板之间的浓密排列的金属丝鬓毛组成。
鬓毛径向向内伸展，将其末端加工以适合转子表面，为了适应转子的径向运动，鬓毛沿轴旋转方向布置成450倾角。
当发动机变热时，鬓毛与转子表面轻微软接触，其弹性能使其追踪转子的径向偏移。
在下游侧，后板限制鬓毛因压力导致的挠曲，通常在冷发动机上，鬓毛的尖端恰好离开转子，且其间隙恰好在运行中通过热膨胀和/或压力闭合。
转子与后板之间的间隙时确定刷式密封压力能力的一个关键参数，此间隙必须保持最小，但又大到足以在任何运行条件下避免接触转子。
实验表明一个精心设计的刷式密封的气体泄漏率不大于更大的传统迷宫密封泄漏率的20%。
实验室试验和飞行经验表明径向偏移在0.5mm以下的刷式密封能在0.3MPa压力、100m/s转子线速度和5000C气体温度下工作。
一般的地，最小间隙30μm的浮动衬套密封的气体泄漏量预计最多为精心设计的刷式密封泄漏率的一半，或者低于迷宫密封的泄露量的15%。
从原则上看，浮动衬套又向低泄漏气体密封迈进了一步，但由于在控制窄间隙密封方面的困难，特别是在发动机转速和温度处于瞬变情况下，这一潜力还难以实现。
看来将来在军用和商用飞机气轮发动机中，传统的迷宫密封将逐渐被刷式密封代替。
2、气膜密封是一个薄的稳定气膜将密封端面分开，然而，气体黏度低需要更强大的流体动压机构来产生使端面脱离实际接触所需的压力，并提供抵抗瞬间载荷变化的必需的刚度。
把膜控制气体密封应用于现在飞机气轮机上，将提高发动机的总功率，因为在发动机的许多部位都需要把高度压缩的气体的泄漏率减到最小，此外，极热的空气过量流入轴承腔会招致着火的危险。
在现代喷气发动机内，在某些密封部位的条件是特别严峻的：空气压力可高达3.5MPa，温度为6500C，滑动速度范围可达250m/s。
在未来的开发品中设想甚至更高速度和温度，也许500 m/s和750~8000C。
流体密封技术串讲PPT课件
方法——来自于ASME推荐的“具有环形垫 片的法兰连接的计算规范”，我国GB15098《钢制压力容器》中“法兰”一节。 基于泄漏率的设计新方法PVRC。
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13
高压密封
§3-7 强制式密封
高压密封的特点 高压密封的分类 3.7.1平垫密封 3.7.2卡扎里密封
改良的卡扎里密封
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14
§3-8 自紧式密封
密封机理
研究问题
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41
§6-4 螺旋密封
6.4.1螺旋密封的结构 6.4.2螺旋密封的工作原理 6.4.3螺旋密封的封液能力
§6-5 停车密封
6.5.1离心式停车密封 6.5.2压力调节式停车密封 6.5.3气膜式停车密封
可编辑课件
42
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26
本章了解的知识点： 机械密封的各种形式 机械密封的其他零件及材料 机械密封的循环保护 典型结构
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27
§5-1 机械密封的工作原理
5.1.1机械密封的基本结构 机械密封的组成 5.1.2机械密封的工作原理 机械密封的工作原理 机械轴封的三个密封点
– 机械搅拌通风发酵罐结构动画演示 – 机械搅拌通风发酵罐轴封的动画演示 – 机械密封装配过程动画演示
§4-3 硬填料密封
§4-4 成型填料密封
§4-5 油封
本章重点：
阀门软填料密封的结构、工作原理
软填料密封的泄漏
软填料密封的异常磨损
活塞环密封
O形圈
V形圈
可编辑课件
18
本章了解的知识点： 活塞杆填料密封 其他挤压型密封圈 其他唇形密封圈 油封
流体设计知识点归纳总结
流体设计知识点归纳总结1. 流体的定义流体是指能够自由流动并且没有固定形状的物质。
流体包括液体和气体两种状态。
2. 流体的密度流体的密度是指单位体积内流体的质量。
密度越大，流体的惯性越大，流体的惯性越小。
3. 流体的压强流体的压强是指单位面积上的压力。
流体的压强大小与流体的密度和流体的高度有关系。
4. 流体的黏度流体的黏度是指流体的内部阻力。
黏度越大，流体的运动越受到阻碍。
5. 流体的流动流体的流动过程可以分为层流和湍流两种状态。
其中，层流是指流体内部各个层次之间没有出现混乱的流动状态，湍流是指流体内部各个层次之间出现混乱的流动状态。
二、流体的运动描述1. 流体的速度流体的速度可以分为平均速度和瞬时速度。
其中，平均速度是指一段时间内流体通过的距离与时间的比值，瞬时速度是指某一时刻流体的速度大小。
2. 流体的加速度流体的加速度是指流体在单位时间内速度的变化率。
当流体的速度发生变化时，就会出现流体的加速度。
3. 流体的连续性方程流体的连续性方程是指流体在运动过程中流速的变化与流体密度和体积之间的关系。
利用流体的连续性方程可以描述流体的运动状态。
4. 流体的动量方程流体的动量方程是对流体运动过程中动量守恒的描述。
利用流体的动量方程可以对流体的运动过程进行分析和计算。
三、流体的流动形式1. 理想流体理想流体是一种理想化的流体模型，它假设流体是无黏度、不可压缩、无旋、无摩擦的。
利用理想流体模型可以对一些流体流动问题进行简化分析。
2. 不可压缩流体不可压缩流体是指在流体运动过程中密度基本保持不变的流体。
利用不可压缩流体模型可以对一些流体流动问题进行简化分析。
3. 积分流体积分流体是指流体在流动过程中，速度大小和压力相互作用使得流体流速存在变化的状态。
利用积分流体模型可以对一些流体流动问题进行简化分析。
4. 输出流体输出流体是指流体在流动过程中，速度大小和压力相互作用使得流体流速存在变化的状态。
输出流体模型更为复杂，可以用于对一些流体流动问题的详细分析。
密封流体力学基本知识(1014)
2
2 x
2
2 y
2
2 Z
2
直角坐标拉普拉斯算子 柱坐标用拉普拉斯算子
2
2 r 2
1 1 2 2 2 r r r Z 2
D ur u uZ ux uy uZ Dt t r r Z t x y z
Du x 1 p 2 X x u x Dt Du y 1 p 2 u y Y y Dt Du z 1 p 2 u z Z z Dt
• 方程组中左边第一项为单
位质量力；左边第二项为 压力，第三项为摩擦力， 合称为表面力；右边为惯 性力。
1 p dv y 得： f y y dt
—— 单位质量流体在 y 方向上运动规律的数学 表达式
同理，可推得在 x、z 方向有：
1 p dvx fx x dt 1 p dv y fy y dt
1 p dvz fz z dt
理想流体的运动微分方程 （欧拉运动微分方程）
在 dt 时间内自垂直于 y 轴的两个面流出、流入的 流体质量之差为：
my m右 m左
v y y
dxdydzdt
同理可得自垂直于 x、z 轴的平面流出、流入的 流体质量之差分别为： v x mx dxdydzdt x v z mz dxdydzdt z dt 时间内经控制体净流出的流体质量应等于该时 间控制体内流体质量的减少（由质量守恒定律）。 即：
一、密封流体力学基本方程
• 3、能量方程 （伯努利方程）
• 根据能量守恒定律、加到流体中的热能q和压力
p1 p 2 所作的功 2 1
流体密封新版
危害性:化工厂处理旳诸多流体都是易燃、易爆、有毒或腐蚀性旳而且 通有压力和温度，一旦发生泄漏，其后果比单纯经济损失严重得多。
美国航天飞机“挑战者”号； 印度博帕尔市农药厂异氰甲酸脂储罐泄漏； 前苏联切尔诺贝利核电站核反应堆核泄漏事故。
1 第 章 概述
1.1 过程装备旳密封问题
挑战者号航天飞机在顺利上升：7秒钟时，飞机翻转；16秒钟时，机身背向地面，机腹 朝天完毕转变角度；24秒时，主发动机推力降至预定功率旳94%；42秒时，主发动机按 计划再减低到预定功率旳65%，以防止航天飞机穿过高空湍流区时因为外壳过热而使飞 机解体。这时，一切正常，航速已达每秒677米，高度8000米。50秒钟时，地面曾有人发 觉航天飞机右侧固体助推器侧部冒出一丝丝白烟，这个现象没有引起人们旳注意。52秒 时，地面指挥中心告知指令长斯克比将发动机恢复全速。59秒时，高度10000米，主发动 机已全速工作，助推器已燃烧了近450吨固体燃料。此时，地面控制中心和航天飞机上旳 计算机上显示旳多种数据都未见任何异常。65秒时，斯克比向地面报告“主发动机已加 大”，“明白，全速迈进”是地面测控中心收听到旳最终一句报告词。第72秒时，高度 16600，航天飞机忽然闪出一团亮光，外挂燃料箱凌空爆炸，航天飞机被炸得粉碎，与地 面旳通讯猝然中断，监控中心屏幕上旳数据陡然全部消失。挑战者号变成了一团大火， 两枚失去控制旳固体助推火箭脱离火球，成V字形喷着火焰向前飞去，眼看要掉入人口稠 密旳陆地，航天中心负责安全旳军官比林格手疾眼快，在第100秒时，经过遥控装置将它 们引爆了。
1 第 章 概述
1.1 过程装备旳密封问题
1 第 章 概述
1.1 过程装备旳密封问题 因为密封旳普遍性和主要性，近一种世纪来，形成了一门研究密封规律，
密封基本知识介绍(最终版)
图2-1 O形密封圈的静密封原理 a)空载状态
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2.1 O形密封圈
2.1.3 用于静密封时的密封原理
而当容腔内充入有压力的介质后，则在 介质压力p的作用下，O形密封圈发生 位移，移向低压侧，且其弹性变形进一 步加大，填充和封闭了密封间隙δ。此 时，作用于密封副偶合面的接触压力上 升 为 p0+p=pm ， 从 而 大 大 增 加 了 密 封 效果，如图2-1b所示。
5
1.2 泄露
密封的作用是阻止泄漏。造成泄漏的原因主要有两方面：一 是密封面上有间隙；二是密封部位两侧存在较大压力差。消 去或减小任一因素都可以阻止或减小泄漏。因此，密封的方 法通常有： 1）封住结合面的间隙； 2）切断泄漏通道； 3）增加泄漏通道中的阻力； 4）设置作功元件，对泄漏介质造成压力，以抵消或平衡泄漏
图2-2 O形密封圈的动密封原理
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2.1 O形密封圈
此外，还存在其他复杂情况 ：
当用于液体介质密封时，由于液体的压力、粘度及运动速度等因素的作 用，沿滑移面和密封件间形成一层粘附力极强的边界层液体膜，如图22a所示。这层液体薄膜始终存在着，它亦起一定的密封作用。 当滑移面向外伸出时，液体膜随之一起探出，如图2-2b所示。 当滑移面缩回时，液体膜则被密封件阻留于外侧。随着滑移面往复次数 的增加，阻留于密封件外侧的液体膜日渐增厚，最后形成液滴，从滑移 面滴下（见图2-2c）。这就是O形密封圈用于往复运动密封时会产生泄漏 的原因。 因此，O形密封圈不宜应用于滑移面需频繁往复运动的密封装置中。
图2-1 O形密封圈的静密封原理 b)承载状态
当容腔内的介质卸压后（p=0），则由于O形密封圈仍具有初装时的预 接触应力p0，故仍能保证密封性能。此即所谓O形密封圈的自密封作 用。
流体密封-02-01-03-预习
02
流体密封材料
橡胶材料
天然橡胶
具有良好的弹性和耐屈挠性能， 适用于动态密封。
合成橡胶
如丁腈橡胶、氟橡胶等，具有优 良的耐油、耐腐蚀和耐高温性能 。
聚四氟乙烯材料
低摩擦系数
聚四氟乙烯具有极佳的润滑性能，摩擦系数低。
耐腐蚀性
对大多数化学介质具有良好的耐腐蚀性，能抵抗各种酸、碱、盐等介质。
金属材料
流体密封-02-01-03-预习
• 流体密封简介 • 流体密封材料 • 流体密封类型 • 流体密封应用 • 流体密封发展趋势与挑战
01
流体密封简介
流体密封的定义
• 流体密封：指通过某种方法或装置，使流体在管道、阀门、泵 等设备中保持一定的压力和流量，防止流体泄漏或外界杂质进 入设备内部的一种技术。
动态密封通常采用机械密封、填料密封、浮动密封等方式，要求密封材料具有耐磨、耐高温、耐腐蚀等 特性。
动态密封的设计和安装需考虑运动部件的转速、压力、温度等因素，以及密封材料的摩擦磨损性能和润 滑条件。
接触式密封与非接触式密封
接触式密封是指密封面直接接触的密封方式，如机械密封。这种密封方式具有较 高的密封性能，但摩擦磨损较大，适用于高转速、高温、高压等苛刻条件。
未来流体密封的研究方向
新材料与新工艺研究
01
研究新型密封材料和加工工艺，提高密封材料的性能和可靠性。
密封结构设计优化
02
优化密封结构，降低流体泄漏和摩擦磨损，提高密封寿命和可
靠性。
智能化与监测技术研究
03
研究智能化密封技术和监测技术，实现实时监测、预测性维护
等功能，提高设备运行效率和安全性。
THANKS
不锈钢
具有优良的耐腐蚀性和机械强度，常用于高温高压密封。
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1.2 密封方法和分类
• 密封方式（采用上面一种或多种方法）：
• ①全封闭或部分封闭 • 将机器或设备用机壳或机罩全部密闭或部分密闭住
• 如屏蔽泵、磁力偶合器驱动的泵。
• 特点：无轴封和密封室。 • ②填塞或阻塞（是一种传统的密封方法） • 利用密封件填塞泄漏点(例如密封圈、软填科密封等)或利用流体阻 塞被密封流体(例如气封、水封、铁磁流体密封等)。 • ③分隔或间隔 • 利用密封件将泄漏点与外界分隔开（隔膜密封、机械密封等）或利 用气体或液体作为中间密封流体(气垫密封、双端面机械密封等)。 • ④引出或注入 • 将泄漏介质引回到吸入室或通常为低压的吸入侧(抽气密封)或将对 被密封流体无害的流体注入密封室以阻止被密封流体的泄漏(如氮气 密封)。
• 胶密封。
• 填料密封。
• 波纹管。
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流体动密封分类
• 接触式动密封。 ① 软填料密封。 ② 成型填料密封。 ③ 油封。 ④ 防尘密封。 ⑤ 接触式机械密封。 • 非接触式动密封。 ① 非接触式机械密封（气膜密封、液膜密封等）。 ② 迷宫密封。 ③ 浮环密封。 ④ 间隙密封。 ⑤ 螺旋密封。 ⑥ 离心密封。 ⑦ 磁流体密封。 • 封闭式密封。 • 组合式密封。
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Hale Waihona Puke 化工装备密封技术(Sealing Technology for Chemical Engineering Equipment )
实现以人为本— 健康 安全 环保 经济 —现代化生产新理念
主讲人: 郝木明
中国石油大学密封技术研究所 山东省东营市东营区北二路271号, 电话:0546-8392752,8179007(传真), 13505462368Email:haommupc@，Http://www.
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1.3 对密封产品或密封系统的要求
• 密封性：实现密封介质的低微泄漏甚至无泄漏（包括液 相零泄漏和汽相零逸出），实现环保功能。 • 可靠性：使用寿命长、稳定性高、抗干扰能力强。
• 经济性：成本低、能耗和运行费用少、使用维修方便— —性价比高。
• 适用性：能满足机泵具体的工艺条件要求和现场能提供 的实际条件。
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流体静密封分类
• 垫片密封。按材料和结构分为： ① 非金属垫片：橡胶、石棉橡胶、柔性石墨、聚四氟乙烯等，截面 形状均为矩形。 ② 金属复合型垫片：各种金属包垫、金属缠绕垫。 ③ 金属垫片：金属平垫、波形垫、环形垫、齿形垫、透镜垫、三角 垫、双锥环、C形环、中空O形环。
按密封分类原则：金属平垫、波形垫、环形垫、齿形垫、透镜垫 属于强制式密封，其余为自紧式或半自紧式密封。
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• ⑤流阻或反输
1.2 密封方法和分类
• 利用密封件狭窄间隙或曲折途径造成密封所需要的流动阻力(迷宫密 封)或利用密封件对泄漏流体造成反压，使之部分平衡或完全平衡， 将流体反输回上游，以达到密封的目的（如螺旋密封、上游泵送密 封）。 • ⑥贴合或粘合 • 利用研合密封面本身的加工质量使密封面贴合或利用密封剂使密封 面粘合达到密封（密封剂、密封膏等）。 • ⑦焊合或压合 • 利用焊接或钎接的方法将泄漏点堵塞或加压使接触处微观不平处变 形(如垫片密封、软填料密封等)，形成固定的结合达到密封。 • ⑧几种密封方法的组合 • 是密封技术的一个发展方向。
术和产品发展很快。
• 电力、冶金等行业设备正向着大型化、高度自动化、智能化、节 能和绿色环保的方向发展，对于高温、高压密封要求越来越高。
比如发电设备，压力要求能承受27～28MPa，耐热温度要求达到
600℃，这都需要密封等设备能够耐高温高压。
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(1)密封理论、技术和产品不断创新
• 新技术、新概念、新结构、新材料、新工艺（结构是先导，材料是 基础，工艺是保证）和新标准不断涌现； ① 高参数(如高压、高速、高温、大直径)； ② 高性能(如干运转、零泄漏、无油润滑、密封浆液、高含固体 颗粒)； ③ 高可靠性和高水平(如高PV值、大型剖分式、状态监控)密封产 品大量研制。 • 重点：密封失效机理(如疱疤、热裂、空化-汽蚀、橡胶密封圈泡胀 和老化)、失效分析(如可靠性和失效概率)、密封失效专家诊断系 统、失效监控技术(如流体膜、摩擦状态和相态)的研究和应用。
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讲授内容
一．流体密封的基本理论和基本知识
二．流体静密封技术
三．流体动密封的基本原理及知识
四．不停车堵漏技术、泄漏检测技术
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第一部分:流体密封的基本理论和基本知识
1．密封机理、方法和分类
掌握流体泄漏的机理、密封的基本方法和流体密封的基 本类型。 2．密封流体力学基本知识 • 了解密封流体力学基本方程特别体润滑基本方程的物理
• 过去只重视单独密封件的开发、使用和维护，现在已经发展到重
视整个密封系统（包括密封件和密封辅助系统），而且已制订了 新的转子泵用密封系统标准(API-682“离心泵与转子泵的轴封系
统”标准)。
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(5)注意安全和环境保护、倡导节能减排 • 过去只注意眼睛可视的“泄漏”，不注意眼睛看不见的易挥发物 的气相“逸出”；现在发展到要求控制易挥发物的逸出量，也就 是说从要求“零泄漏”到要求“零逸出”。美国摩擦学家和润滑 工程师学会(简称STLE摩润学会)已制订了SP-30易挥发物逸出量
意义、密封简单模型中流体流动（缝隙流动、孔口与夹
缝出流、转盘侧隙流动及喷嘴内气体是流等熵流动）的 特点及分析。 3．密封摩擦学基本知识 • 了解密封摩擦学理论中摩擦、磨损与润滑的基本知识。
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1.密封机理、方法和分类
• 1.1 泄漏机理
1.2 密封方法和分类 1.3 对密封产品或密封系统的基本要求 1.4 流体密封技术的发展
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流体密封按运动方式分为：
• ① 流体静密封(Static Seals)：用于密封与流体接触的可拆卸静设备。
如垫片(gasket)、密封胶或密封剂(sealing glue)等。 • ② 流体动密封（Dynamic Seals)：用于机器中将两流体空间隔开并作相
对运动（旋转、螺旋、往复摆动）的部件之间的密封。分旋转密封
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(2)密封设计由简易的经验性设计向理论性专家系统设计转变
• 经验性设计：以机械密封为例，传统的设计方法是根据经验性知 识，确立密封的几何参数和弹簧压力，依此计算出端面接触压力 Pc、线速度V、摩擦功耗、摩擦热、冲洗液量，并确定相应的辅助 系统；计算机辅助设计主要局限于密封零部件的绘制。 • 理论性专家系统设计：先进的理论性专家系统设计则是以计算机 为工具，根据具体的工艺条件，采用完善的专业数据库和软件， 对密封进行性能分析、动态仿真、结构优化、参数化设计，尽可 能在设计阶段使密封的使用性能达到最优，实现设计的合理准确 和快捷高效，满足密封的规模化和专业化生产的需要。
控制规定的指南。
• 大力推广应用无危害性泄漏的非接触式气膜密封和液膜密封产品 ，在能够满足环保要求的前提下，可极大提高流体机械运行的可
靠性和经济性，实现以人为本的简况、安全、环保和经济的现代
化生产的理念。 (6)密封可靠性不断提高
• 在石油化工方面，为了延长工艺装置的检修周期和装置的操作周
期，要求机械密封的工作寿命由1年延长到2年，国外由2年延长到 3年甚至5年(API682中作了明确规定)。
(rotating seals)、往复密封(reciprocating seals)、复合运动密封 (complex moving seals)等。
• ③ 伪静密封或微动密封（Pseudo-static Seals):介于静密封与动密封之
间的密封形式，表面为静密封，实则为动密封，如机械密封中补偿环用辅 助密封(secondary seals)。 • ④ 封闭式密封(closed seals)或转化为静密封的动密封：如屏蔽泵 (screened pumps)、磁力传动泵(magnetic transmission pumps)和全封 闭式压缩机(closed compressors)等将动密封转化为静密封的机器设备。
• 重点：揭示泄漏方式 、成因、特点及泄漏量的计算公式。
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• 1.1.1穿漏（Penetration）
• 定义：流体通过密封面间隙的泄漏； • 成因：①、流体存在压力差Δp；②、泄漏 缝隙h。 • 特点：单向泄漏，从高压测→低压侧； • 泄漏量：是衡量密封装置密封性能的主要 指标。 • 单向周边泄漏量：
• 式中，r：毛细管或接触面毛细通道半径。
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• 1.1.3扩散(Proliferation)
• 定义：在浓度差Δ C的作用下，密封介质通过密封间隙或密封材料的 毛细管产生的泄漏，叫做扩散。
• 成因：①、介质浓度差Δ C；②、密封间隙或密封材料毛细管。 • 特点：双向泄漏，泄漏量小。 • 如醚类，渗透性强；采用波纹管密封。
Q ψΔph3 /l
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• 1.1.2渗漏 (Percolation)
• 定义：在压力差ΔP的作用下，被密封流体通过密封件材料的毛细管 的泄漏称之为渗漏。
• 特点：单向分子泄漏。 • 成因：①、压力差Δp；②、密封件材料毛细管。 • 气体重量泄漏量为
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8 G 3
M r3 p 2RT l
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设计
0. 前 言
0.1 泄漏的主要原因
制造
安装或维修
工艺操作
振动、冲刷、汽蚀等机械破坏
环境变化（温度、压力、转速及其波动）
介质腐蚀
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0.2 流体密封技术的重要作用
①.虽非核心技术，但有可能是决定性技术
②.决定机器设备的安全性和可靠性
③.环境保护
④.能源和物质节约、提高经济效益
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(7)开发出适应性强的“个性化”实用密封技术和产品
• 不仅要求不断研制出高性能新的密封产品，更重要的是要根据具 体的工况条件研制开发出针对性很强的密封技术和产品，并使其 得到实际应用。 (8)实现“专家型”产品推销 • 要求市场推销人员（或销售工程师）不仅要与用户建立良好的业 务关系，更应具备丰富的密封技术知识，正确分析解答现场问题 ，熟知产品特性。 (9)重视技术培训和技术咨询服务 • 涉及对企业内部员工的技术培训和对现场安装、使用和维护维修 人员的技术性咨询服务两个方面。