双端面机械密封演示幻灯片
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机械密封PPT课件
机械密封
湖北华电电力工程有限公司 -----赵胜华
2021/3/7
CHENLI
1
目录
• 一、机封原理 • 二、机封结构 • 三、机封特点 • 四、机封分类 • 五、密封材料 • 六、机封安装 • 七、失效分析 • 八、机封维护 • 九、机封检修 • 十、检修案例
2021/3/7
CHENLI
2
一、机械密封的工作原理
以达到很少泄漏量，
甚至肉眼看不到泄露。
与填料、迷宫、浮环、
螺旋等密封相比，泄
2021/3/7
漏量小得多。
CHENLI
15
三、机封特点
• 使用寿命长。在机
械密封中，只要磨损部分 是密封摩擦副端面。一般 可以连续使用1～2年，个 别场合下也有用到5～10 年。日本甚至规定最低使 用一年。
2021/3/7
三、机封特点
功率损耗小。由于机械密封的端面接触面 积小，摩擦功率损耗小，仅为填料密封 的20％～30％
轴或轴套表面不易磨损。由于机械密封与 轴或轴套的接触部位几乎没有相对运动 ，因此对轴或轴套的损伤很小。
2021/3/7
CHENLI
18
2021/3/7
三、机封特点
结构较复杂；
装配较难，更 换不便；
2021/3/7
CHENLI
9
二、机封结构
• 传动件（如传
动销、传动螺
钉和传动突
耳）：作用是
将轴的转矩传
给动环。材料
要求耐磨和耐
2021/3/7
腐蚀。 CHENLI
10
二、机封结构
• 防转件：它起到防止静环 转动和脱出的作用。要求有 足够的长度，防止静环在负 压下脱出，并要求正确定位， 防止静环随动环旋转。
湖北华电电力工程有限公司 -----赵胜华
2021/3/7
CHENLI
1
目录
• 一、机封原理 • 二、机封结构 • 三、机封特点 • 四、机封分类 • 五、密封材料 • 六、机封安装 • 七、失效分析 • 八、机封维护 • 九、机封检修 • 十、检修案例
2021/3/7
CHENLI
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一、机械密封的工作原理
以达到很少泄漏量，
甚至肉眼看不到泄露。
与填料、迷宫、浮环、
螺旋等密封相比，泄
2021/3/7
漏量小得多。
CHENLI
15
三、机封特点
• 使用寿命长。在机
械密封中，只要磨损部分 是密封摩擦副端面。一般 可以连续使用1～2年，个 别场合下也有用到5～10 年。日本甚至规定最低使 用一年。
2021/3/7
三、机封特点
功率损耗小。由于机械密封的端面接触面 积小，摩擦功率损耗小，仅为填料密封 的20％～30％
轴或轴套表面不易磨损。由于机械密封与 轴或轴套的接触部位几乎没有相对运动 ，因此对轴或轴套的损伤很小。
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CHENLI
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2021/3/7
三、机封特点
结构较复杂；
装配较难，更 换不便；
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CHENLI
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二、机封结构
• 传动件（如传
动销、传动螺
钉和传动突
耳）：作用是
将轴的转矩传
给动环。材料
要求耐磨和耐
2021/3/7
腐蚀。 CHENLI
10
二、机封结构
• 防转件：它起到防止静环 转动和脱出的作用。要求有 足够的长度，防止静环在负 压下脱出，并要求正确定位， 防止静环随动环旋转。
机械密封基础知识讲座-PPT精品
2019/12/5
13
六、机械密封性能的影响因素
（一）密封性的影响因素 （二）机械密封端面的摩擦状态 （三）载荷系数对密封性能的影响 （四）弹簧比压对密封性能的影响 （五）端面粗糙度对密封性能的影响 （六）端面间缝隙形状对密封性能的影响 （七）产生端面不平行的原因 （八）密封端面的机械变形 （九）密封端面的热变形 （十）影响机械密封性能的其它因素
（5）易加工，材料成本低
2019/12/5
40
（二）摩擦副匹配要考虑的因素
（1）一般选择一软一硬的材料配对，软环作窄环，如 YG6/M106K，只有介质含固体颗粒、易结晶、粘度高 时才选用硬对硬。
（2）尽量采用内装、内流式结构，防止机械杂质进入密封 端面，减少泄漏量。
（3）选导热性良好材料作动环。 以利散热，降低端面温度。
机械密封 基础知识讲座
2019/12/5
广州机械科学研究院有限公司 密封研究所
1
主讲：胡建彪 广州机械科学研究院有限公司
密封研究所 技术部
2019/12/5
2
序言
机械密封最早于1885年在英国发明并获得专利，首先获 得应用是在20世纪20年代的冷冻机装置上，同时出现了研究 和生产机械密封的专业公司 （英国的 Crane公司、德国 的 Pacific公司等）。
2019/12/5
23
2、 传动关系 轴或轴套───紧固螺钉5──弹簧座4──弹簧3─补偿环1 压盖──防转销8─非补偿环6
3、 原理 通过一系列零件将径向密封转化为轴向密封，在弹
簧和介质压力共同作用下，对由于设备运行所造成的轴 向磨损可以及时补偿，使轴向密封面始终保持贴合。由 于机械密封（轴向密封）在运行中可以对轴向磨损进行 补偿，而填料密封（径向密封）不能对径向磨损进行补 偿，故机械密封比填料密封寿命长。
双端面机械密封演示幻灯片
轴头设计
23
24
25
26
搅拌轴直径计算
影响搅拌轴直径的四个因素 1、扭转变形 2、临界转速 3、扭转和弯矩联合作用下的强度 4、轴封处允许的径向位移
27
搅拌轴的力学模型
28
按扭转变形计算搅拌轴的直径
刚度条件
583 .6M n max
Gd 4 (1 4 )
[ ]
轴径
d
4.92(
[
M n max
某一带夹套的立式搅拌反应器，设备容积V=2.5 m3，操作容 积V0=2 m3，长径比（H/D）=1，工艺要求传热面积为7 m2， 搅拌功率为1.4KW，搅拌轴转速为50r/min。已知釜内压力为 0.2 Mpa，夹套内压力为0.3 Mpa，内筒壁厚10mm，内筒与 夹 套 采 用 相 同 材 料 ， [ σ]t=113Mpa，σs=235Mpa， G=8×104Mpa。
标准填料箱
表（8-13）
44
填料压盖高度：
h (1 ~ 2)H 33
45
机械密封
（端面密封）
动、静界面 密封点 径向密封 端面比压
46
动环和静环 弹簧压紧装置
密封圈
47
机械密封的分类
按密封面的对数分单 双端 端面 面机 机械 械密 密封 封表（8-14）
按密封元件置于釜体内外分内外装装式式机机械械密密封封
（3）导热性要好，能够将摩擦产生的热量尽快传递出去。
（4）高温高压条件下使用的填料，要求具有耐高温性能 及足够的机械强度。
42
植物纤维
填料非金属填料动 矿物 物纤 纤维 维
人造纤维
金属填料（钢、铅、铜等）
表（8-13）
43
《机械密封》PPT课件
《机械密封》PPT课件
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一、机械密封定义
• 机械密封是一种旋转机 械的轴封装置，又叫端 面密封。
• 机械密封按弹簧个数分为单弹簧和多弹簧。多弹簧是沿圆周装有多个小弹簧 ，优点是弹簧受力比但弹簧〔一个大弹簧〕均匀，缓冲性好，便于调节〔改 变弹簧数目〕，轴向尺寸也小。一般来说，小轴径宜用大弹簧，大轴径宜用 小弹簧。
3〕单端面与双端面
• 按密封腔中摩擦副的对数分为单端面和双端面机械密封。单端面密封，在密 封腔中只有一对端面摩擦副，在双端面密封中，密封腔中用两对端面摩擦副 来实现密封。在双端面密封的密封腔中，应注入压力一般高于介质压力 49~196kPa的封液。对封液的要求是润滑性能好、汽化温度高、对工作介质 无影响。封液的作用是：
密
命。
封 环
有良好的耐热冲击能力 为此，要求材料有较高的导热系数和较小的线膨胀系数，承受
热冲击时不至于开裂。
的 要
较小的摩擦系数 密封环匹配应有较小的摩擦系数。
良好的自润滑性
求
工作中如发生短时间的干摩擦，不损伤密封端面。因此，密封 环要有良好的自润滑性，密封环材料与密封流体还要有很好的浸
润性。
构造简单
两条光带
一条光带
三条光带
七、摩擦副匹配考虑因素
• 摩擦副一般都选择一软一 硬配对，硬环的端面宽度要比 软环宽。软环一般选用碳石墨 材料，也有选用填充四氟，硬 质环有WC、SiC、Al2O3等。
在特殊情况下，如介质中 含有固体颗粒，有结晶析出或 高粘度流体中，要选用硬对硬 配对。
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一、机械密封定义
• 机械密封是一种旋转机 械的轴封装置，又叫端 面密封。
• 机械密封按弹簧个数分为单弹簧和多弹簧。多弹簧是沿圆周装有多个小弹簧 ，优点是弹簧受力比但弹簧〔一个大弹簧〕均匀，缓冲性好，便于调节〔改 变弹簧数目〕，轴向尺寸也小。一般来说，小轴径宜用大弹簧，大轴径宜用 小弹簧。
3〕单端面与双端面
• 按密封腔中摩擦副的对数分为单端面和双端面机械密封。单端面密封，在密 封腔中只有一对端面摩擦副，在双端面密封中，密封腔中用两对端面摩擦副 来实现密封。在双端面密封的密封腔中，应注入压力一般高于介质压力 49~196kPa的封液。对封液的要求是润滑性能好、汽化温度高、对工作介质 无影响。封液的作用是：
密
命。
封 环
有良好的耐热冲击能力 为此，要求材料有较高的导热系数和较小的线膨胀系数，承受
热冲击时不至于开裂。
的 要
较小的摩擦系数 密封环匹配应有较小的摩擦系数。
良好的自润滑性
求
工作中如发生短时间的干摩擦，不损伤密封端面。因此，密封 环要有良好的自润滑性，密封环材料与密封流体还要有很好的浸
润性。
构造简单
两条光带
一条光带
三条光带
七、摩擦副匹配考虑因素
• 摩擦副一般都选择一软一 硬配对，硬环的端面宽度要比 软环宽。软环一般选用碳石墨 材料，也有选用填充四氟，硬 质环有WC、SiC、Al2O3等。
在特殊情况下，如介质中 含有固体颗粒，有结晶析出或 高粘度流体中，要选用硬对硬 配对。
机械密封培训资料分解ppt课件
14
3、平衡型和非平衡型
主要按介质作用在端面的载荷程度分。
当不计摩擦副间反压力及密封圈摩擦力时，作用在端面上 的比压为：
Pc
Ps
(d 22 db 2 ) P (d 2 2 d12 )
Ps
KP
式中：Pc—端面比压，是指作用于密封面环带的单位 面积上净剩的闭合力，它主要取决于密封结构型式和 介质压力。 P——介质压力 Pn——弹簧比压（弹簧施加到密封环带单位面积上的 压紧力）
减小动环的轴A 向受压面积，可将流体压力施加在摩擦副
端面上的载荷部分甚至全部卸除。这一方法称为卸荷。 因此K K0 表示的是介质产生的比压加到摩擦副上0的K载1荷程
度。
图3-4
根据d1、d2 和db的不同，K有不同的值。（图3-4）
16
A
K=0
AP A
K0
AP
A
K1
图3-4
A AP
0K1
17
K≥1非平衡型 ：介质作用于单位密封面上的轴向压力 大于或等于密封腔内介质压力，K=1.1～1.2 0<K<1部分平衡型: 介质作用于单位密封面上的轴向压 力小于密封腔内介质压力，K=0.6～0.9 K=0全平衡型：介质对密封面无轴向力 K<0过平衡型：介质对密封面为推开力 令β=1-K，称β为平衡系数，它表示介质产生的比压在 摩擦副上的卸荷程度。 由前面Pc公式可知，β愈大，K愈小，由于介质引起的 端面比压愈小，虽然磨损很小，但不易保证密封；反 之β愈小，K愈大，端面磨损加剧并的热，甚至有咬坏 的危险，那密封就失效了。因此根据经验与试验，β不 宜超过0.5。
15
d22 db2
d22
d A2 1
K
Ae A
3、平衡型和非平衡型
主要按介质作用在端面的载荷程度分。
当不计摩擦副间反压力及密封圈摩擦力时，作用在端面上 的比压为：
Pc
Ps
(d 22 db 2 ) P (d 2 2 d12 )
Ps
KP
式中：Pc—端面比压，是指作用于密封面环带的单位 面积上净剩的闭合力，它主要取决于密封结构型式和 介质压力。 P——介质压力 Pn——弹簧比压（弹簧施加到密封环带单位面积上的 压紧力）
减小动环的轴A 向受压面积，可将流体压力施加在摩擦副
端面上的载荷部分甚至全部卸除。这一方法称为卸荷。 因此K K0 表示的是介质产生的比压加到摩擦副上0的K载1荷程
度。
图3-4
根据d1、d2 和db的不同，K有不同的值。（图3-4）
16
A
K=0
AP A
K0
AP
A
K1
图3-4
A AP
0K1
17
K≥1非平衡型 ：介质作用于单位密封面上的轴向压力 大于或等于密封腔内介质压力，K=1.1～1.2 0<K<1部分平衡型: 介质作用于单位密封面上的轴向压 力小于密封腔内介质压力，K=0.6～0.9 K=0全平衡型：介质对密封面无轴向力 K<0过平衡型：介质对密封面为推开力 令β=1-K，称β为平衡系数，它表示介质产生的比压在 摩擦副上的卸荷程度。 由前面Pc公式可知，β愈大，K愈小，由于介质引起的 端面比压愈小，虽然磨损很小，但不易保证密封；反 之β愈小，K愈大，端面磨损加剧并的热，甚至有咬坏 的危险，那密封就失效了。因此根据经验与试验，β不 宜超过0.5。
15
d22 db2
d22
d A2 1
K
Ae A
机械密封ppt课件
作票退出检修。工作票安措布置完毕余压泄尽之后，依次拆
下轴承，机封等，解体检查发现轴承保持架松脱，机封动静
环结合面有磨损，更换一件新机封（LTJ—100），更换两
件新轴承（7319BECBM），调整非驱动端轴承外圆膨胀间
隙合格，押票试运启泵后非驱动端机封漏水大，重新布置安
措后拆下机封发现静环破损，更换一套新机封后按要求回装，
30
七、机封失效形式
4.机械密封振动偏大。机械密封振动偏大， 最终导致失去密封效果。但机械密封振动 偏大的原因往往不仅仅是机械密封本身的 原因，泵的其它零部件也是产生振动的根 源，如泵轴设计不合理、加工的原因、轴 承精度不够、联轴器的平行度差、径向力 大等原因。
31
八、机械密封维护
• （1）在没有介质通过时禁止启动设备。避 免端面干摩。
27
七、机封失效形式
1.静压试验时泄漏。机械密封在安装时由于 不细心，往往会使密封端面被碰伤、变形、 损坏，清理不净、夹有颗粒状杂质，或是 由于定位螺钉松动、压盖没有压紧，机器、 设备精度不够，使密封面没有完全贴合， 都会造成介质泄漏。如果是轴套漏，则是 轴套密封圈装配时未被压紧或压缩量不够 或损坏。
37
十、机械密封检修案例
2、#1月19日22:50检修完毕试运，机封漏水，退
泵后更换新机封试运仍然漏水，从两次机封损坏
的情况看出，破损的位置均处于静环最上方，第
二次更换的机封动环内圈有明显高温发黑痕迹，
破损的原因是局部接触动静环碰摩产生高温损坏
所致。#6机#1前置泵大修之后存在设备缺陷，前
置泵非驱动端轴承座垂立面进行了加工车削处理，
28
七、机封失效形式
2.周期性或阵发性泄漏。机械密封的转子组件 周期性振动、轴向窜动量太大，都会造成泄漏。 机械密封的密封面要有一定的比压，这样才能 起到密封作用，这就要求机械密封的弹簧要有 一定的压缩量，给密封端面一个推力，旋转起 来使密封面产生密封所要求的比压。为了保证 这一个比压，机械密封要求泵轴不能有太大的 窜量，一般要保证在0.25mm以内。但在实际 设计当中，由于设计的不合理，往往泵轴产生 很大的窜量，对机械密封的使用是非常不利的。
机械密封知识PPT页
6
配对方法： 当介质粘度小，润滑性差时，采用金属配各种非金 属（因为大多数非金属材料都有自润滑作用）；当 介质粘度较大时，采用金属与金属配对。
加工精度 由于摩擦副的端面要起密封作用，并且摩擦环要相 互滑动摩擦，故端面的加工精度影响着密封的效果 和使用寿命。
7
（2）弹簧加荷装置
作用：产生压紧力，保持动、静环端面紧密接触，且 是一个缓冲元件，可以补偿轴的跳动及加工误差而引 起的摩擦面不贴合。 把弹簧施加到密封环带单位面积上的压紧力称为弹簧 比压ps，那么ps的作用有两点：①起动停车或介质压 力波动时，使密封面维持足够的比压；②克服密封圈 与轴的摩擦力，保持动环沿轴向移动，以补偿端面的 磨损。 因此有人把机械密封定义为：机械密封是一种带有缓 冲机构，并通过与旋转轴大体垂直做相对转动的密封 端面进行密封的装置。
⑥ 对旋转轴的振摆和轴对壳体孔的偏斜不敏感；
⑦ 适用范围广，能用于低温、高温、高真空、高压、各
种转速以及各种腐蚀、易燃、易爆、有毒介质的密封。
① 结构较复杂，对制造加工要求高；
缺 ② 安装与更换比较麻烦，要求工人有一定的安装技术水平； 点 ③ 发生偶然事故时，处理比较困难；
④ 一次性投资高。
9
表3-1机械密封与填料密封的比较
机械密封知识
何兵
2014年3月26日
1
第一节 机械密封原理和基本结构型式
一、密封原理和特点
1.结构
（1）组成
1
2 3 4
9
87
65
1-静环座 2-动环辅助密封圈 3-静环辅助密封圈
4-防转销 5-静环 6-动环 7-弹簧 8-弹簧座
9-紧定螺钉
2
（2）固定
1
2
配对方法： 当介质粘度小，润滑性差时，采用金属配各种非金 属（因为大多数非金属材料都有自润滑作用）；当 介质粘度较大时，采用金属与金属配对。
加工精度 由于摩擦副的端面要起密封作用，并且摩擦环要相 互滑动摩擦，故端面的加工精度影响着密封的效果 和使用寿命。
7
（2）弹簧加荷装置
作用：产生压紧力，保持动、静环端面紧密接触，且 是一个缓冲元件，可以补偿轴的跳动及加工误差而引 起的摩擦面不贴合。 把弹簧施加到密封环带单位面积上的压紧力称为弹簧 比压ps，那么ps的作用有两点：①起动停车或介质压 力波动时，使密封面维持足够的比压；②克服密封圈 与轴的摩擦力，保持动环沿轴向移动，以补偿端面的 磨损。 因此有人把机械密封定义为：机械密封是一种带有缓 冲机构，并通过与旋转轴大体垂直做相对转动的密封 端面进行密封的装置。
⑥ 对旋转轴的振摆和轴对壳体孔的偏斜不敏感；
⑦ 适用范围广，能用于低温、高温、高真空、高压、各
种转速以及各种腐蚀、易燃、易爆、有毒介质的密封。
① 结构较复杂，对制造加工要求高；
缺 ② 安装与更换比较麻烦，要求工人有一定的安装技术水平； 点 ③ 发生偶然事故时，处理比较困难；
④ 一次性投资高。
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表3-1机械密封与填料密封的比较
机械密封知识
何兵
2014年3月26日
1
第一节 机械密封原理和基本结构型式
一、密封原理和特点
1.结构
（1）组成
1
2 3 4
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87
65
1-静环座 2-动环辅助密封圈 3-静环辅助密封圈
4-防转销 5-静环 6-动环 7-弹簧 8-弹簧座
9-紧定螺钉
2
（2）固定
1
2
串联式双端面密封培训课件.
锦西石化改造采用的冲洗方案
11+52
11+53B
32+53A
21+53A
21+52
2018/12/10
21+53B
12
密封的布置方案-串联
主密 封 泵送环 二级 密封
介质零排 放
2018/12/10
主密封失 效保护
13
API 11+52 方案
方案特点： 储液罐配置液位及压 力报警开关，可实时监 控机封泄漏情况，进行 及时维护。 机封为串联弹簧式机 械密封，在一级密封失 效时二级密封实现主密 封功能，提高安全等级 缓冲液压力低于介质 压力，可用于闪蒸烃。
2018/12/10 33
PLAN11与PLAN21的对比
无换热 器
有换热 器
2018/12/10
34
PLAN21方案的注意事项 • PLAN11与PLAN21的对比
1.换热器的冷却水不能中断； 2.换热后的介质温度<80℃，并且介质要保 证良好的流动性。
2018/12/10
35
PLAN11+53B
2018/12/10 29
API 53A 方案-故障及维修
1. 不循环，进出管路温差小，温升大，压盖温度过高。 检查管路连接是否畅通、管路的布置是否阻力偏大、存有气 体、产生气阻、前级密封存在泄漏。 2. 液位下降。 主密封发生泄漏，如液面下降较快，应该对密封进行更换。 3. 系统液位不能维持，隔离液面下降较快。 密封性能不良，检查管路及二级密封是否存在泄漏。 4. 液位上升。 氮气压力设置不合理，有介质进入到封液中，重新设定氮气 压力。
26
API 53A 方案-日常使用
流体密封机械密封PPT精选文档
7
我国机械密封的发展
从上世纪50年代开始研制、60年代开始认识和使用 机械密封，随后陆续生产、研究，形成一定的研 究、设计和生产能力，并制订了一系列的标准。 我国著名高科技密封公司有：
天津鼎名密封有限公司（王玉明院士）
一批机械密封的研究机构和队伍
8
9
10
11
12
⑷ 力学分析
密封环带面积A：
23
闭合力Fc 密封流体压力p和弹簧力Fs等引起的作用
于补偿环上使之对于非补偿环趋于闭合的力。
FcpeApsA KpApsA(Kp ps)A 24
开启力Fo 作用在补偿环上使之对于非补偿环趋
于开启的力。
FopmApA
25
端面比压pc 作用在密封环带上单位面积上的静闭合力。
pc
Fc Fo A
(Kpps)ApA
45
导热系数k
导热系数越大 传递热量越快 传递一定热量所需的温度梯度越小 端面温度越低 端面液膜沸腾的危险性越小 密封环热裂的可能性越小
导热系数越大越好 46
热膨胀系数α 以多种方式影响着密封的性能
首先，由于存在轴向和径向的温度梯度，将影响端 面的变形锥；同时，如果材料的轴向膨胀沿圆周 方向是变化的，则密封端面将形成波形表面。
机械密封摩擦副常用的硬质合金有：钴基碳化钨 （WC-Co）、镍基碳化钨（WC-Ni）、镍铬基碳化 钨（WC-Ni-Cr）
碳化钛硬质合金，硬度高、耐磨、高刚度，良好的韧 性和抗冲击能力，适宜于高温有剧烈变化的场合， 但价格高。
53
c 工程陶瓷
氧化铝陶瓷、碳化硅陶瓷和氮化硅陶瓷
氧化铝陶瓷：主要成分是Al2O3和SiO2，Al2O3超过 60%的叫做刚玉瓷。目前机械密封环用的较多的是 （95～99.8%）Al2O3的刚玉瓷，分别被简称为95 瓷和99瓷。
我国机械密封的发展
从上世纪50年代开始研制、60年代开始认识和使用 机械密封，随后陆续生产、研究，形成一定的研 究、设计和生产能力，并制订了一系列的标准。 我国著名高科技密封公司有：
天津鼎名密封有限公司（王玉明院士）
一批机械密封的研究机构和队伍
8
9
10
11
12
⑷ 力学分析
密封环带面积A：
23
闭合力Fc 密封流体压力p和弹簧力Fs等引起的作用
于补偿环上使之对于非补偿环趋于闭合的力。
FcpeApsA KpApsA(Kp ps)A 24
开启力Fo 作用在补偿环上使之对于非补偿环趋
于开启的力。
FopmApA
25
端面比压pc 作用在密封环带上单位面积上的静闭合力。
pc
Fc Fo A
(Kpps)ApA
45
导热系数k
导热系数越大 传递热量越快 传递一定热量所需的温度梯度越小 端面温度越低 端面液膜沸腾的危险性越小 密封环热裂的可能性越小
导热系数越大越好 46
热膨胀系数α 以多种方式影响着密封的性能
首先，由于存在轴向和径向的温度梯度，将影响端 面的变形锥；同时，如果材料的轴向膨胀沿圆周 方向是变化的，则密封端面将形成波形表面。
机械密封摩擦副常用的硬质合金有：钴基碳化钨 （WC-Co）、镍基碳化钨（WC-Ni）、镍铬基碳化 钨（WC-Ni-Cr）
碳化钛硬质合金，硬度高、耐磨、高刚度，良好的韧 性和抗冲击能力，适宜于高温有剧烈变化的场合， 但价格高。
53
c 工程陶瓷
氧化铝陶瓷、碳化硅陶瓷和氮化硅陶瓷
氧化铝陶瓷：主要成分是Al2O3和SiO2，Al2O3超过 60%的叫做刚玉瓷。目前机械密封环用的较多的是 （95～99.8%）Al2O3的刚玉瓷，分别被简称为95 瓷和99瓷。
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52
全
封
介质易燃、易爆
闭
密
剧毒物料
封
贵重物料
高纯度物料
高真空操作
53
优点
1、功耗小、效率高。 2、电机过载保护。 3、可承受较高压力。
P
n3d 5
K (Re )r (Fr )q
f ( d , B , h ,....) DDD
P N P n3d 5
19
20
搅拌轴设计
搅拌轴的结构设计 计算搅拌轴的直径
21
搅拌轴材料选择
足够的强度、 刚度和韧性
优良的切削 加工性能
加工直线度 的要求
耐腐蚀要求
22
搅拌轴的结构设计
轴颈设计 轴身设计
涡轮式搅拌器常用参数 （表8-6）
9
锚式搅拌器
涡轮式搅拌器常用参数 （表8-6）
10
框式搅拌器
11
锚式和框式搅拌器特点
1、结构简单，制造方便。 2、适用于粘度大、处理量大的物料。 3、易得到大的表面传热系数。 4、可减少“挂壁”的产生。
12
螺杆式搅拌器
螺质的粘度 随着介质粘度增高，各种搅拌器使用的顺序是：桨叶式、推
4
5
推进式搅拌器
推进式搅拌器常用参数（表8-6） 6
推进式搅拌器的特点
轴向流搅拌器 循环量大，搅拌功率小 常用于低粘流体的搅拌 结构简单、制造方便
7
涡轮式搅拌器
（透平式叶轮）
8
1、适用物料粘度范围广。 2、剪切力较大，分散流体 的效果好。 3、直叶和弯叶涡轮搅拌器 主要产生径向流，折叶涡 轮搅拌器主要产生轴向流。
轴头设计
23
24
25
26
搅拌轴直径计算
影响搅拌轴直径的四个因素 1、扭转变形 2、临界转速 3、扭转和弯矩联合作用下的强度 4、轴封处允许的径向位移
27
搅拌轴的力学模型
28
按扭转变形计算搅拌轴的直径
刚度条件
583 .6M n max
Gd 4 (1 4 )
[ ]
轴径
d
4.92(
[
M n max
（3）导热性要好，能够将摩擦产生的热量尽快传递出去。
（4）高温高压条件下使用的填料，要求具有耐高温性能 及足够的机械强度。
42
植物纤维
填料非金属填料动 矿物 物纤 纤维 维
人造纤维
金属填料（钢、铅、铜等）
表（8-13）
43
填料箱
填料箱宽度：
S (1.4 ~ 2) d
填料箱高度：
由填料的尺寸和 圈数确定
标准填料箱
表（8-13）
44
填料压盖高度：
h (1 ~ 2)H 33
45
机械密封
（端面密封）
动、静界面 密封点 径向密封 端面比压
46
动环和静环 弹簧压紧装置
密封圈
47
机械密封的分类
按密封面的对数分单 双端 端面 面机 机械 械密 密封 封表（8-14）
按密封元件置于釜体内外分内外装装式式机机械械密密封封
17
搅拌功率的计算
搅拌轴和搅拌器的强度和刚度计算 电机和减速机的选型
影响搅拌功率的 主要参数
搅拌器的 几何尺寸
搅拌器的 运动参数
重力参数
搅拌容器 的结构
被搅拌介 质的特性
18
功率表达式
P=f（n，d，ρ，μ，g ）=K na db ρc μe gf
K---系统几何构形的总形状系数
功率关联式：
NP
强度条件
max
M te WP
[ ]
Mte 当量扭矩
M te
M
2 n
M
2
轴径
d
1.72(
[
M te
](1
4
)
)
1 3
31
按轴封处允许径向位移验算轴径
限制条件
Lo [ ]Lo Lo 总径向位移 [ ]Lo 轴封处的允许径向位移
32
搅拌轴直径的确定
（1）轴径应同时满足强度、刚度、临界转速等条件。 （2）在确定轴的结构尺寸时，还应考虑轴上键槽及开孔 所引起的局部削弱，轴径应适当增大。 （3）轴径应圆整到标准公称轴径系列，如φ30、φ40、 φ50、φ65、φ80、φ95、φ110等。
填料需定期更换 轴有一定的磨损
40
填料
41
填料及其选用
（1）填料应富有弹性。在压盖压紧后，弹性变形要大， 这样才能贴紧转轴并对转轴产生一定的抱紧力。
（2）填料应耐磨。填料和轴之间的摩擦系数要小，以降 低摩擦功率的损耗，延长填料的使用寿命。
通常填料需要加润滑油以降低摩擦系数，有些填料（如石 墨、聚四氟乙烯、耐磨尼龙等）本身具有自润滑作用，可 有效地降低摩擦系数。
33
减小轴端挠度、提高搅拌轴 临界转速的措施
缩短悬臂段的长度 增大轴径
设置底轴承或中间轴承 设置稳定器
34
35
36
37
38
密封装置 （轴封装置）
作用 维持设备内的压力，防止介质泄漏。
基本要求
密封可靠，使用寿命长。 结构简单，装拆方便。
类型
填料密封 机械密封
39
填料密封
填料密封允许有 一定的泄漏量
]G(1
4
)
)
1 4
29
按临界转速校核搅拌轴的直径 临界转速
当搅拌轴转速n ≥ 200r/min时，应进 行临界转速的验算。
nc
30
3EI(1 4 ) L12 (L1 )ms
搅拌轴临界转速的选取—（表8-11）
要求
n≤ 0.7 nc（刚性轴） 1.3 nc （柔性轴）
30
按强度计算搅拌轴的直径
按介质压力对端面比压的影响分非 平平 衡衡 型型 （k（k1) 1)
48
外装式和装内式机械密封
49
双端面机械密封
双端面机械密封
50
d>D1
d<D1
d=D1
K>1 K=1
平衡型机械密封：K=0.6~0.9 非平衡型机械密封：K=1.1~1.2
51
动环和静环的材料要求
（1）耐磨性和导热性—动环和静环做相对摩擦滑 动，会产生发热和磨损现象，要求动环和静环的耐 磨性好，并且能将摩擦产生的热量及时传导出去。 （2）硬度—由于动环形状复杂，容易变形，所以 要求动环的硬度比静环大。（表8-15） （3）耐腐蚀性
搅拌器的型式
1
搅拌器的分类
按流体流动形态
轴向流搅拌器 径向流搅拌器
按搅拌器叶片结构
平叶 折叶
混合流搅拌器
螺旋面叶
按搅拌用途
低粘流体用搅拌器
高粘流体用搅拌器
2
3
桨式搅拌器
1、式搅拌器主要用于流体的循环， 不能用于气液分散操作。
2、折叶式比平直叶式功耗少，操 作费用低，故折叶桨使用较多。
桨式搅拌器常用参数（表8-5）
进式、涡轮式、框式和锚式、螺杆（带）式 （2）介质的密度 （3）介质的腐蚀性
2、反应过程的特性 间歇操作还是连续操作；吸热反应还是放热反应；是否结晶
或有固体沉淀物产生等。 3、搅拌效果和搅拌功率的要求
14
15
搅拌器的选用
16
生物反应物料的特性
生物反应都是在多相体系中进行 大多数生物颗粒对剪切力非常敏感 大多数微生物发酵需要氧气
全
封
介质易燃、易爆
闭
密
剧毒物料
封
贵重物料
高纯度物料
高真空操作
53
优点
1、功耗小、效率高。 2、电机过载保护。 3、可承受较高压力。
P
n3d 5
K (Re )r (Fr )q
f ( d , B , h ,....) DDD
P N P n3d 5
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20
搅拌轴设计
搅拌轴的结构设计 计算搅拌轴的直径
21
搅拌轴材料选择
足够的强度、 刚度和韧性
优良的切削 加工性能
加工直线度 的要求
耐腐蚀要求
22
搅拌轴的结构设计
轴颈设计 轴身设计
涡轮式搅拌器常用参数 （表8-6）
9
锚式搅拌器
涡轮式搅拌器常用参数 （表8-6）
10
框式搅拌器
11
锚式和框式搅拌器特点
1、结构简单，制造方便。 2、适用于粘度大、处理量大的物料。 3、易得到大的表面传热系数。 4、可减少“挂壁”的产生。
12
螺杆式搅拌器
螺质的粘度 随着介质粘度增高，各种搅拌器使用的顺序是：桨叶式、推
4
5
推进式搅拌器
推进式搅拌器常用参数（表8-6） 6
推进式搅拌器的特点
轴向流搅拌器 循环量大，搅拌功率小 常用于低粘流体的搅拌 结构简单、制造方便
7
涡轮式搅拌器
（透平式叶轮）
8
1、适用物料粘度范围广。 2、剪切力较大，分散流体 的效果好。 3、直叶和弯叶涡轮搅拌器 主要产生径向流，折叶涡 轮搅拌器主要产生轴向流。
轴头设计
23
24
25
26
搅拌轴直径计算
影响搅拌轴直径的四个因素 1、扭转变形 2、临界转速 3、扭转和弯矩联合作用下的强度 4、轴封处允许的径向位移
27
搅拌轴的力学模型
28
按扭转变形计算搅拌轴的直径
刚度条件
583 .6M n max
Gd 4 (1 4 )
[ ]
轴径
d
4.92(
[
M n max
（3）导热性要好，能够将摩擦产生的热量尽快传递出去。
（4）高温高压条件下使用的填料，要求具有耐高温性能 及足够的机械强度。
42
植物纤维
填料非金属填料动 矿物 物纤 纤维 维
人造纤维
金属填料（钢、铅、铜等）
表（8-13）
43
填料箱
填料箱宽度：
S (1.4 ~ 2) d
填料箱高度：
由填料的尺寸和 圈数确定
标准填料箱
表（8-13）
44
填料压盖高度：
h (1 ~ 2)H 33
45
机械密封
（端面密封）
动、静界面 密封点 径向密封 端面比压
46
动环和静环 弹簧压紧装置
密封圈
47
机械密封的分类
按密封面的对数分单 双端 端面 面机 机械 械密 密封 封表（8-14）
按密封元件置于釜体内外分内外装装式式机机械械密密封封
17
搅拌功率的计算
搅拌轴和搅拌器的强度和刚度计算 电机和减速机的选型
影响搅拌功率的 主要参数
搅拌器的 几何尺寸
搅拌器的 运动参数
重力参数
搅拌容器 的结构
被搅拌介 质的特性
18
功率表达式
P=f（n，d，ρ，μ，g ）=K na db ρc μe gf
K---系统几何构形的总形状系数
功率关联式：
NP
强度条件
max
M te WP
[ ]
Mte 当量扭矩
M te
M
2 n
M
2
轴径
d
1.72(
[
M te
](1
4
)
)
1 3
31
按轴封处允许径向位移验算轴径
限制条件
Lo [ ]Lo Lo 总径向位移 [ ]Lo 轴封处的允许径向位移
32
搅拌轴直径的确定
（1）轴径应同时满足强度、刚度、临界转速等条件。 （2）在确定轴的结构尺寸时，还应考虑轴上键槽及开孔 所引起的局部削弱，轴径应适当增大。 （3）轴径应圆整到标准公称轴径系列，如φ30、φ40、 φ50、φ65、φ80、φ95、φ110等。
填料需定期更换 轴有一定的磨损
40
填料
41
填料及其选用
（1）填料应富有弹性。在压盖压紧后，弹性变形要大， 这样才能贴紧转轴并对转轴产生一定的抱紧力。
（2）填料应耐磨。填料和轴之间的摩擦系数要小，以降 低摩擦功率的损耗，延长填料的使用寿命。
通常填料需要加润滑油以降低摩擦系数，有些填料（如石 墨、聚四氟乙烯、耐磨尼龙等）本身具有自润滑作用，可 有效地降低摩擦系数。
33
减小轴端挠度、提高搅拌轴 临界转速的措施
缩短悬臂段的长度 增大轴径
设置底轴承或中间轴承 设置稳定器
34
35
36
37
38
密封装置 （轴封装置）
作用 维持设备内的压力，防止介质泄漏。
基本要求
密封可靠，使用寿命长。 结构简单，装拆方便。
类型
填料密封 机械密封
39
填料密封
填料密封允许有 一定的泄漏量
]G(1
4
)
)
1 4
29
按临界转速校核搅拌轴的直径 临界转速
当搅拌轴转速n ≥ 200r/min时，应进 行临界转速的验算。
nc
30
3EI(1 4 ) L12 (L1 )ms
搅拌轴临界转速的选取—（表8-11）
要求
n≤ 0.7 nc（刚性轴） 1.3 nc （柔性轴）
30
按强度计算搅拌轴的直径
按介质压力对端面比压的影响分非 平平 衡衡 型型 （k（k1) 1)
48
外装式和装内式机械密封
49
双端面机械密封
双端面机械密封
50
d>D1
d<D1
d=D1
K>1 K=1
平衡型机械密封：K=0.6~0.9 非平衡型机械密封：K=1.1~1.2
51
动环和静环的材料要求
（1）耐磨性和导热性—动环和静环做相对摩擦滑 动，会产生发热和磨损现象，要求动环和静环的耐 磨性好，并且能将摩擦产生的热量及时传导出去。 （2）硬度—由于动环形状复杂，容易变形，所以 要求动环的硬度比静环大。（表8-15） （3）耐腐蚀性
搅拌器的型式
1
搅拌器的分类
按流体流动形态
轴向流搅拌器 径向流搅拌器
按搅拌器叶片结构
平叶 折叶
混合流搅拌器
螺旋面叶
按搅拌用途
低粘流体用搅拌器
高粘流体用搅拌器
2
3
桨式搅拌器
1、式搅拌器主要用于流体的循环， 不能用于气液分散操作。
2、折叶式比平直叶式功耗少，操 作费用低，故折叶桨使用较多。
桨式搅拌器常用参数（表8-5）
进式、涡轮式、框式和锚式、螺杆（带）式 （2）介质的密度 （3）介质的腐蚀性
2、反应过程的特性 间歇操作还是连续操作；吸热反应还是放热反应；是否结晶
或有固体沉淀物产生等。 3、搅拌效果和搅拌功率的要求
14
15
搅拌器的选用
16
生物反应物料的特性
生物反应都是在多相体系中进行 大多数生物颗粒对剪切力非常敏感 大多数微生物发酵需要氧气