焊接金属波纹管机械密封
BX_金属波纹管机械密封在原油输油泵中的应用
712023年6月下 第12期 总第408期工艺设计改造及检测检修China Science & Technology Overview0 引言机械密封是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的作用下，以及在辅助密封的配合下，保持贴合，并相对滑动，构成的防止流体泄漏的装置。
公司所辖输油站场输油泵配套使用的机械密封为国外一厂家生产的QB 多弹簧单端面机械密封，在设备投产初期就出现机械密封泄漏量过大、甩油等故障，给现场带来了油品泄漏的风险，并且泵体保温壳内超高的油气浓度形成易燃易爆环境，严重影响了输油生产工作，给关键设备的安全运行带来了极大风险。
为此，通过机械密封解体研究，原油油品物性检测分析、机封动静环磨损检测及弹性元件抗疲劳性能对比，结合机械密封最新应用技术，将该机械密封由QB 结构改造为BX 金属波纹管结构，经过5年多的实践应用，效果得以验证，BX 金属波纹管机械密封的性能较好，有效地解决了原机械密封动态补偿失效带来的机封泄漏量大、甩油等问题，BX 型波纹管机械密封的应用提升了输油泵运行的稳定性，提高了关键设备的安全性，保障了长输管道的安全平稳运行。
1 概述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作用下保持贴合并配以辅助密封而达到阻漏效果的轴封装置。
常见的有QB、BX、UO 等形式的机械密封。
QB 结构形式机械密封具有泄漏量少和寿命长等特点，是最常见的轴密封方式，主要由静止环(静环)、旋转环(动环)、弹性元件、弹簧座、紧定螺钉、旋转环辅助密封圈和静止环辅助密封圈等元件组成，但目前在一种在高压多级离心泵上配套使用的QB 机械密封运行中发现存在泄漏量大、机封甩油等多种故障，严重影响了输油泵的平稳运行，给现场带来了安全风险。
2 机封出现泄漏超标及甩油的原因2.1 机封出现泄漏超标的原因输油泵机械密封在运行过程中因泄漏量较大导致停泵，经过对现场多台泄露量较大的QB 结构机械密封拆卸返厂解体检测后发现，机械密封内部动态O 型圈、弹性元件（小弹簧）处存在杂质、结蜡和焦质物堆积较多的情况[1]，动态O 型圈也在焦质物的包裹下黏连在轴套上，密封面之间还会因发热引起介质的结晶、结焦，造成滑动部件被黏住和密封面被凝结的现象。
机械密封焊接波纹管波片的应力计算及分析
摘要 ：利用 Ａ Ｙ ＮＳ Ｓ有限元程序对机械 密封焊接金属波纹管波纹膜 片进行 应力分析 计算． 过实例 求出 由轴 向变 通
形力、 薄膜 应力和离心应力 ３种静态应力组合的总应力． 结果 表 明： 波纹 管的应力 主要 由轴 向位 移载荷 引起， 应严 格控制波纹管压缩量的大小； 通过增加最大应力点所在圆弧的 曲率半径来减小最大应力， 提高膜片的使用寿命． 关键词 ：焊接 金属波纹 管； 片；Ａ ＹＳ有限元 ； 膜 ＮＳ 应力分析 中图分类号 ： ０ ５ ＴＱ １ 文献标识码 ： Ａ
Ｆ ｂ２ ０ ｅ ．ｏ ８
文 章 编号 ：１７ －１６ ２ ０ ） １０ ５ －３ ６ ３５ ９ （０ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ８ ０ －０ ８０
机 械 密 封焊 接 波 纹 管 波 片 的应 力计 算及 分 析
丁 雪 兴 ，王 悦 刘 雪岭 ， ，王 安静
（．兰州理工大学 石油化工学院 ， １ 甘肃 兰州 ７０ ５ ； ． ３０ ０ ２ 成都一通密封有限公司 ，￣ １成都 Ｉ１ １Ｉ ６００） １ １０
必须 降低 波纹膜 片 的应 力 水平 ． 文 以波 纹 管 膜 片 本 作为研 究对 象 ， 轴 向预紧 力 、 转离 心力 和 内外 压 在 旋 差作 用的工 况下 进 行应 力 计算 ， 实 际 生产 膜 片 的 为 结构优 化设 计提 供有用 数据 ．
圈 ， 决 了高 温下辅 助 密封的 问题 ［． 解 １ 焊接 金属 波纹 ］ 管不 仅起着 补偿 及缓 冲 因动磨 损 、 向 串动 及振 动 轴 等原 因产生 的轴 向位 移 ， 且靠 本 身 的弹 力与 密 封 而
批注本地保存成功开通会员云端永久保存去开通
维普资讯
第３卷 第 １ ４ 期
波纹管机封技术交流 PPT
耐高温得波纹管机封就是否可 以取消外接冲洗？
• 不可以。
• 首先应了解外接冲洗得功能与作用。外接冲洗具有 洁净、温度恒定得特点。
• a、洁净得外冲洗可以冲刷掉密封周围得脏污颗粒, 保持端面间液膜洁净,防止端面得磨粒磨损。
• b、温度恒定得外冲洗可以保证密封工作恒定防止 弹性元件高温失弹。
• 因而,不仅脏污介质不可取消外冲洗,而且虽说波片 选用了耐高温失弹得金属,但有些高温介质为了保 证端面液膜稳定不汽化,仍要保有外接冲洗降温。
度小于350℃
波纹管机封得材料——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
克隆波纹管机封常用材质代号
• 环片、环座材质组合 • 160 ℃ :W8、U8、O8、S8 、W3、U3、O3、
波纹管机封技术交流
交流内容
波纹管机械密封得基本原理 波纹管机械密封得材料 波纹管机械密封得冷却与冲洗 波纹管机械密封得使用与安装 波纹管机械密封得故障分析
机械密封得定义
• 机械密封得定义: • 机械密封就是一种依靠弹性元件与介质压
力压紧动、静环端面从而达到密封得部件。 • 通过阻止泄漏、减少摩擦。机械密封得作
• a、摩擦副产生得热量不能及时带走,端面温 度高,液膜易气化,工作不稳定,易失效。
• b、机械杂质积存于密封腔内,易进入端面,密 封出现磨粒磨损失效。
• c、密封腔内出现气蚀或抽空时,易损伤密封。
外接冲洗能减少抽空与气蚀 对机封得影响？
• 可以。 • 外接冲洗得温度、流量、压力较为稳定且不
机械密封的安装
机械密封的安装一、集装式密封首先是利用运输中的“集装箱”概念，产生了集装式密封。
这种密封的旋转和静止部分在安装前预装成一整体，经检查和试压合格后套装在轴封箱内轴上，用紧定螺钉固定在轴上，上紧压盖螺栓，拆除集装定位片，机械密封就可以处于平行面工作状态，投入运转。
这样不仅容易装配而且保证装配质量。
目前焊接金属波纹管机械密封均做成集装式密封，就具有上述优点。
图6-1 所示为一种集装式机械密封，又叫卡式密封。
这种密封的静环、动环、轴套与压盖和辅助密封在安装前用一轴套都集装在一起，便于检查装配质量。
检查合格后只要把紧密封盖、固紧螺钉即可。
这样事先组装、检查和试验的密封组件，容易保证安装和装配质量。
这种集装式密封具有下列特点：1）安装时无需测量密封工作长度；2）轴可以随时调整；3）不会发生启动时泄漏问题，因为密封件已预先测试过；4）安装时只需套装把紧密封盖螺栓，装配质量容易保证；5）在安装或起动以前保护密封面不受杂物污染或因操作失误而损坏；6）机器设备热膨胀后可以重调；7）利用配合可以自定中心；8）容易取出密封件清洗和检查，而无需拆卸机泵设备。
API 682标准中推荐了所有机械密封采用集装式机械密封。
二、剖分式密封为了便于拆装维修时保证密封面平行，利用将零件做成分块的剖分式机械密封- 。
这种密封可以做成周向对开或多瓣环用围簧箍住。
图6-2所示为一种剖分式机械密封。
这种密封的压盖、动环、动环座、静环和辅助密封圈均做成有接缝的对开环和开口密封圈。
开口密封环两端做成球窝对接。
这种密封安装方便、速度快，停机时间缩短。
如同软填料密封的填料那样，不用拆卸泵或联轴器，就可以快速拆装。
但目前还存在密封环能否长期、重复使用和保证密封的问题。
三、自动对中密封为了保证良好的同心度，利用可以自动对中的格兰、静环或其定位零件的机械密封，如格兰自动对中的密封。
金属波纹管机械密封与普通机械密封的区别
金属波纹管机械密封与普通机械密封的区别
焊接金属波纹管机械密封具有良好的浮动性和随机补偿性，可以补偿密封环因磨损、轴向窜动及振动等原因而造成的泄漏。
焊接金属波纹管本身既作弹性元件又起到密封的作用，因此无需设计一般推环型弹簧式机封的动态辅助密封圈，从而避免了因动态辅助密封圈而造成的细微颗粒阻塞，动态辅助密封不耐高温以及有因其产生轴向摩擦阻力而降低密封补偿能力的问题。
金属波纹管机械密封中间没有辅助密封圈，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；在石化行业中，焊接波纹管密封使用温度不受辅助密封圈的限制；对于四氟波纹管密封可用于腐蚀介质中。
其缺点是有的波纹管弹力较小，需加辅助弹簧。
焊接金属波纹管是由每一个波片内、外径交错紧密焊接而成的，因此不论其作为静止或旋转式使用时均无须考虑旋向问题。
焊接金属波纹管可以选择沉淀硬化型不锈钢，高温镍基材料和铬镍型耐蚀材料等制造，因此焊接金属波纹管可适用于较广泛的温度范围（-117℃―426℃），及各种酸、碱、盐介质中。
选择不同的波片厚度、层数使其在特殊的泵中承受高达7MPa左右的压力。
焊接金属波纹管机封的设计一般为平衡型，因此其承受压力对端面比压的影响很小，焊接金属波纹管机械密封不仅适用于非烃类介质，也适用于闪蒸烃类介质。
与普通机械密封相比其使用寿命也得到大大提高，因此其具有较高的性能价格比。
1/ 1。
API682机械密封标准
API682第二版机械密封标准与约翰克兰机械密封约翰克兰中国柏均佳美国石油协会682标准（API682）第二版于2002年7月正式公布，该标准由最终用户代表，泵生产商代表和机械密封生产商代表共同在第一版的基础上编制，约翰克兰派两名代表参加此项标准的编制工作。
标准要达到的目标是；在机械密封设计制造，选型和操作运行方面的最好的指南，对于机械密封使用寿命必须在有规律的泄露条件下满足三年以上，其寿命成本为考核的依据，节能问题倍受关注，于1994年4月出版的API680第一版机械密封标准大多数用户不适应，因此仅限于理解和参照，同时市场对技术要求的成本不接受，因此在国际项目应用中增长缓慢，第二版在第一版的基础上有了相当大的改进，基本上是对机械密封多年发展的高度总结，极大程度满足石油，石化，化工行业对机械密封的最新需求。
下面就标准和约翰克兰机械密封产品做一初步介绍。
第一版第二版一） 石化行业对机械密封最新发展的要求；由于石油化工行业工艺技术的发展，对机械密封的要求其工况参数越来越高，对机械密封的使用寿命必须满足三年，机械密封的标准化/减少现场的维修调试/减少库存，有计划的间隔维修/防止故障的间隔维修，远程监测/监控，环保要求/零泄露，可靠性与安全性，及时的售后服务降低采购和运行成本。
二）API682第二版的改进增加部分介绍；1）为了更好理解API682（二）标准特将有关术语理解叙述如下推进型与非推进型密封；推进与非推进的分类在于对旋转补赏环组件与轴（或轴套）的二次密封处，当补赏环（动环组件）由于磨损或轴向窜动，在加压机构（弹簧等）推动下跟进补赏时，二次密封是否随补赏环同时推进而区分为推进型与非推进型密封，显而易见的是对于“O”型多弹簧密封，其二次密封“O”圈将随随补赏环同时推进而称之为推进型密封，对于金属波纹管密封，其二次密封与轴（或轴套）相对固定，不随补赏环推进而推进，故称之为非推进型密封，见附图二次密封点二次密封随之推进二次密封不随之推进介质分类；针对石油化工行业，标准将介质分为碳氢化合物和非碳氢化合物，非碳氢化合物主要指水，酸，碱，盐等介质，对于碳氢化合物又区分为闪蒸碳氢化合物和非闪蒸碳氢化合物，闪蒸和非闪蒸碳氢化合物的定义区分是在泵送温度条件下，对正常泄露于大气侧的介质是否汽化而区分，如果在泵送温度条件下，该介质饱和蒸气压大于1bar（14。
机械密封焊接金属波纹管波纹膜片动态应力计算及分析
介. 辽宁石油化工大学学报 , 2004, 24 (3) : 95～97 7 丁雪兴 ,李超 ,赵永刚. 圆环式联轴器膜片的疲劳寿命
计算. 兰州理工大学学报 , 2004, 30 (5) : 49～51 8 宋 永 ,艾宴清 , 梁 波. 精通 ANSYS7. 0 有限元分析.
外力施加为轴向振动产生的瞬态动应力 ,此 力 F加载在内焊接处且垂直于膜片平面 ,如图 2 所示 。 2 波纹管膜片动态应力计算 2. 1 技术参数
单个膜片的结构尺寸如图 3所示 。波纹管波 数为 12,密度 ρ= 7. 9 t/m3 ,弹性模量 E = 187GPa, 泊松比 ν= 0. 3,温度 220℃。
第 35卷 第 1期 化 工 机 械
39
图 10 动静环耦合变形耦合锥度 随冲洗量的变化曲线
3 结论 3. 1 冲洗能够有效降低动静环最高温度 ,并减
小密封环温差的差别 ,当冲洗量达到一定值时两 环温差趋于一致 。 3. 2 一定量的冲洗 ,使动环耦合变形锥度减小 , 静环锥度增大 ,但两者综合锥度降低 ,因此一定量 的冲洗能够有效降低耦合变形产生的正锥度 。
(Continued from Page 35)
(1L anzhou U n iversity of Technology, L anzhou, 730050, Gansu, Ch ina; 2L anzhou Petrochem ica l College of V oca tiona l Technology, L anzhou, 730060, Gansu, Ch ina )
应力较为集中的 5个点作为关键点 (图 6)进行分
单端面波纹管式机械密封
单端面波纹管式机械密封一、波纹管式机械密封的工作原理波纹管式机械密封是通过波纹管的弹性变形实现密封效果的。
波纹管是一种薄壁的金属管，其特点是具有很强的弹性和变形能力。
当波纹管受到外力作用时，其内外壁产生相对的位移，从而形成对旋转轴的密封作用。
波纹管式机械密封的结构主要包括波纹管、固定环、活动环、填料、端面密封环等部件。
波纹管通过活动环连接在轴上，填料填充在波纹管内外壁之间，端面密封环安装在波纹管末端，用于防止填料流出。
波纹管式机械密封的工作原理可以简单地分为两种情况：当轴相对于静环产生轴向位移时，填料将填充在波纹管内外壁之间形成密封作用；当轴相对于静环产生旋转运动时，填充在波纹管内外壁之间的填料不断受到环的挤压作用，从而形成有效的密封。
二、波纹管式机械密封的结构和特点1. 结构简单、便于安装和维护波纹管式机械密封由少量的零件组成，安装和维护都非常方便。
一般情况下，波纹管式机械密封只需要在轴上安装好波纹管和静环，然后通过螺丝固定即可，不需要进行繁琐的调整工作。
同时，波纹管式机械密封没有传统机械密封中的弹簧、密封面垫片等易损部件，因此使用寿命较长，减少了维护成本。
2. 密封性能好，适用范围广波纹管式机械密封的波纹管结构决定了其具有很好的密封性能。
波纹管的弹性变形能力使得密封在高温、高压、低温、低压等环境下依然可以保持良好的密封效果。
因此，波纹管式机械密封适用于各种工况下的旋转轴密封需求，如泵、压缩机、搅拌器、离心机等设备中都能得到广泛应用。
3. 抗干扰性能好波纹管式机械密封由于没有弹簧、密封面垫片等易受到外界干扰的部件，因此抗干扰性能较好。
对于振动、冲击、轴偏移等干扰因素能够有较好的稳定性。
4. 耐磨损，使用寿命长波纹管式机械密封的波纹管具有极其耐磨损的特性，因此使用寿命相对较长。
波纹管的弹性变形保证了其在工作时不易产生塑性变形，同时波纹管的表面经过特殊处理，具有较好的耐磨性。
三、波纹管式机械密封的应用范围和发展趋势波纹管式机械密封作为一种高性能、高可靠性的旋转轴密封装置，已经得到了广泛的应用。
波纹管机械密封
波纹管机械密封夏广友(大庆油田天然气分公司) 随着科技的进步,高科技波纹管机械密封产品得到研制和开发。
波纹管机械密封采用新型结构及密封材料,密封效果良好,比传统旋转式密封有更突出的特点,在油气生产设备上得到了广泛的应用。
11波纹管机械密封的优点波纹管机械密封原理与旋转式机械密封原理基本相同,称为端面密封,所不同的是,波纹管机械密封比旋转式密封有更突出的优点,表现为:①结构简单,安装方便,适应性强,静止环具有浮动性;②浮环结构设计,消除镶装环的各种应力;③旋转环易于更换、修复;④结构紧凑,适用于螺杆泵轴向较小的场合;⑤旋转环、静止环法兰连接、动泄漏点少。
应用中有如下特点:①密封可靠,在较长时间使用中不会泄漏;②使用寿命长,静环和动环高耐磨材料和一定的比压,它比旋转式密封多用半年;③摩擦功率损失小;④适用范围广,能用于低温、高温、高压、各种转速及各种耐腐蚀、易燃、易爆、有毒介质的密封;⑤弹簧强度大,抗震能力强,稳定性好。
波纹管弹簧与旋转式弹簧优缺点比较见表1。
表1 波纹管弹簧与旋转式弹簧优缺点比较影响因素波纹管弹簧旋转式弹簧比压均匀性端面上弹簧比压均匀,端面上弹簧比压不均匀摩擦副摩擦副接触面积大,对中性好摩擦副接触面积小,对中性差调整弹簧力弹簧力调整范围大,有利于调节弹簧力弹簧力调整范围小,不利于调节弹簧力结构尺寸结构紧凑,尺寸小结构尺寸大性能加工精密,性能好加工精度低,性能较差, 21机械密封的选择及常用材料波纹管机械密封种类型号较多,按有无轴套分为集装式机械密封和非集装式机械密封两种,按密封结构型式分为两种:一种是动环采用波纹管组件;一种是静环采用波纹管组件。
一般的选择方法为:①根据输送介质的性质和操作条件选择机械密封;②根据泵规格型号来选择机械密封;③根据端面的比压和端面的相对运动速度来选择机械密封。
就材料而言,波纹管用镍铬不锈钢、镍铬钼合金、高镍合金钢,具有硬度高、强度高、耐磨性能高、耐腐蚀、耐高温、热膨胀系数小等优点。
焊接金属波纹管机械密封的应用与存在的问题
其 强度 低 、 易破 损 ， 能适 应 弹 簧密 封 动环 密 封 圈 不
沿 轴 向滑 动 的工 况 。而 波纹 管 密封 则 将 辅助 密 封 圈 的滑 动结 构 改 为 静 密 封 结 构 ， 仅 消 除 了一 个 不 动 密封 点 ， 时消 除 了 动 环 辅 助 密 封 圈所 产 生 的 同 迟滞 作 用 ， 纹 管 具 有 较 好 的 追 随 性 。这 种 密 封 波 是美 国一 个 厂商 于 １ ５ ９ ７年 为美 国航 空航 天 管理
波纹 管 密 封 在 应 用 中 也 存 在 一 些 不 容 忽 视 的 问
题 。胜 利炼 油 厂 自 １ ９ ９ ３年 初 开 始 在 高 温 重 油 泵 上试 用 波 纹 管 密 封 ， 过 近 １ 经 ０年 的实 践 ， 累 了 积
一
定 的 经验 。
ｒＩ （
ｒＩ ≈
ｒ
２
１ 焊接 金 属 波纹 管 １ １ 波 纹 管 的焊 接 与选 材 ．
管 的焊 接也 不 例外 。波纹 管 的工 作 条 件是 高 温并 带一 定 的腐 蚀性 （ 括 应 力 腐 蚀 ） 同时 承 受 多 种 包 ， 外 力 ， 密 封 流体 的 径 向压 力 、 如 弹性 力 引起 的轴 向 压 力并 传 递扭 矩 。波 纹 管 的断 面应 力 状 态复 杂 而
杨 宝亮 ， 汝 美 王
（ 鲁 石 化 公 司 胜 利 炼 油厂 ， 东 淄 博 ２ ５ ３ ） 齐 山 ５ ４ ４
摘 要 ： 析 了 波 纹 管 机 械 密封 在 使 用 中 出现 的 问题 ， 针 对 提 高机 械 密 封 的 可 靠 性 ， 分 并 降低 成 本 等 方 面
提 出 了几 点 看 法 ， 以期 对 密 封 研 究 、 造 、 用 者 有 所 帮 助 。 制 使 关 键 词 ： 纹 管 机 械 密 封 ； 簧 密 封 ； 障分 析 波 弹 故 中 图 分 类 号 ： Ｂ ２ 文献 标 识 码 ： Ｔ ４ Ｂ 文 章 编 号 ：０ ６８ ０ （０ ２ ０ —０ ４０ １ ０—８ ５ ２ ０ ） ５０ ６—３
波纹管密封(流体机械)
图%
不同波形膜片上的应力分布
膜片数为 !" 的波纹管进行受力分析， 在 角为 +(! ， 负荷为 "##$ 时， 波纹管受力分析结果见图 ’。
比较这三种不同波形的膜片， 可见应力的分
图"
不同波形的波纹膜片
比较波纹管的位移， 在负荷为 "##$ 时， （ -） 、 （.） 、 （ , ）三 种 膜 片 波 纹 管 的 最 大 位 移 分 布 为 *&/!))、 ’&0")) 和 (&/#))。显然波纹管的位移 与膜片的波深呈现马鞍形分布， 当波深较小或较 大时， 波纹管的位移均较大， 可见波形对波纹管性 能的影响较大。因此， 在设计波纹管时， 审慎选择 膜片波深非常重要。
678 9 $:， 07 9 ,+， $++,
;<=>? @A-B>0CDE
,&
片的应力分布较均匀， 且膜片上的最大应力 !!"# 较小。尤其对于 （ !） 型膜片， 膜片上最大应力仅为 （ "） 型膜片的 #$%&’$ ， 显然由外缘带直边的膜片 焊接而成的波纹管受力状况较好。 （ (） 、 两种膜片的受力情况， 可见若在 比较 （ !） 膜片的外缘增加一直边段， 可以有效降低膜片上 的最大应力， 并使应力分布趋于均匀， 但膜片上最 大应力的降低幅度和均匀化程度并不与直边段的
长度成正比。过大的直边段起不到均化应力的作 用， 只能增加波纹管受载时的位移， 即直边段长度 的增加降低了波纹管的刚度。因此， 膜片直边段 的长度可以根据设计所需的波纹管的刚度来确 定。 对比三种波纹管受载后变形情况， 即波纹管 的位移， 三种波纹管的最大位移分别为 ’%$)**、 基本上与膜片的宽度变化一 #%+$** 和 #%,$**，
波纹管机械密封
波纹管机械密封应用分析摘要：机械密封又称端面密封。
用于泵、反应釜、压缩机、液压传动及其它类似设备的旋转轴的密封。
它是此类机械设备的重要构件，对其正常运转安全生产影响极大，企业中此类设备很多，运行可靠，装置连续生产具有重大意义，并且有着不可替代的作用。
密封从大的方面可分为：机械密封和填料密封。
很早以前人们采用填料一类的多种密封材料，使液体从液泵壳体沿着主轴的向外泄漏量不断减少。
尽管现代工艺流程中采用的液泵，仍然广泛地沿用最古老的密封设计——填料盒，因为其起步费用低，而且又为工厂的工作人员所熟悉。
然而，由于环境问题的关系，采用填料密封的方法已逐渐不能被人们所接受，特别是针对现代工艺流程中比较普遍的、腐蚀性较强的液体而言。
而机械密封由于其泄漏量很小，密封可靠，摩擦功耗低，使用周期长，对轴(或轴套)磨损很小，能满足多种工况要求等特点被广泛应用于泵、压缩机、反应釜等旋转设备中，目前大多数的工业用泵配备机械密封。
机械密封的形式很多，分类的方式不相同。
按其结构可分为：单端面和双端面；单弹簧和多弹簧；内装式和外装式；旋转式和固定式。
按端面上载荷情况可分为非平衡性，部分平衡性和全平衡性等。
在这里我就以常用的波纹管式机械密封（DBM-90）为例向大家简单的介绍一下机械密封。
关键词：机械密封填料密封波纹管式密封一、机械密封的原理及材料1、机械密封的原理：机械密封又称端面密封（Mechanical Seal），是旋转轴用动密封。
机械密封性能可靠，泄漏量小，使用寿命长，功耗低，毋须经常维修，且能适应于生产过程自动化和高温、低温、高压、真空、高速以及各种强腐蚀性介质、含固体颗粒介质等苛刻工况的密封要求。
机械密封是靠一对或几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）作用下保持接合并配以辅助密封而达到的阻漏的轴封装置.如下图所示。
工业泵常用的机械密封结构如图1所示。
它是由动环6（旋转环）、静环10、传动加荷的装置（1弹簧座、3弹簧、4传动销）和动、静密封圈组成。
DBMB-1系列焊接金属波纹管机械密封安装使用说明书
ＤＢＭＢ－１系列焊接金属波纹管机械密封安装使用说明书一、产品介绍DBM B 一1焊接金属波纹管机械密封是丹东克隆集团有限责任公司于1988年开发的国内首创用于高温机泵轴封法兰平垫连接结构的机械密封产品，当年在抚顺石油二厂进口西德180泵试用成功，在该厂北蒸馏车间减二线泵采用DBM70B-1机封连续运转四年多；在苯乙烯车间使用的DBM90B-1机封平均寿命达三年。
该产品经过克隆集团技术人员的不断标准化、系列化改进，已经成为国内外独具特色的，具有优良密封综合性能的产品之一，尤其在密封高温热油方面有突出特性。
该系列产品结构已经收录在由丹东克隆集团有限责任公司主导编撰的JB ／T8723-1998《泵用焊接金属波纹管机械密封》行业标准中。
该系列产品为静止型结构，配用专用的冷却水套，适应能力强，使用范围广，动态性能优良，是高温油泵轴封的最佳选择。
DBM B-l 系列焊接金属波纹管机械密封已在石油开采、石油炼制、石油化工、煤化工、冶金、造纸、核能、发电、制药等领域的高低温机泵设备上有着大量的应用，性能稳定、安装方便密封可靠。
二、产品应用DBM B-1系列焊接金属波纹管机械密封如图一所示，为静止型结构平衡型机械密封，动、静环都采用镶嵌端面，非集装部分主要由动环、波纹管组件(静环)及密封垫和螺钉、弹垫组成，集装部分包括非集装部分的全部零件、轴套及传动件、压盖、水套、水封、轴封垫和压盖止口垫等。
根据密封所使用的材料不同而适用于不同的介质工况，常规材料的DBM B-1焊接金属波纹管机械密封的各规格零件我公司都有库存备件，可以随订随发，方便客户使用。
40、45、50、55、60、65、70、90八种规格的波纹管组件有长(II)、短(I)两个长度，使用时需注意，不能换用。
常规材料：DBM B-1系列焊接金属波纹管机械密封规格范围为30～100，由铬钢做结构件材料，由定膨胀合金做镶嵌环座材料，奥氏体不锈钢做波纹管材料，动环端面材料为硬质合金(或陶瓷)，波纹管组件(静环)端面材料有浸树脂石墨、浸金属石墨和硬质合金，根据介质工况的不同而选用不同的动静环端面组对，通常在高温工况下选用浸金属石墨静环端面与硬环配对使用，在介质中有颗粒时，选用硬对硬的端面配对使用，一般腐蚀介质工况选用浸树脂石墨与硬环配对使用，密封垫片以柔性石墨为主要常备材料，还可以提供其它材料，如铝、聚四氟乙烯等。
波纹管机械密封使用经验
化钨 （ 中选 Ｙ ６ Ｇ ） 碳 化 钨 对 碳 化 硅 。选 用 “ 对 硬 ” 其 Ｇ 一Ｙ ６ 或 硬 材
料 ， 须 注 意 以下 几个 问 题 ： 必
① 冷 却 系统 要 保 障 ， 却 水 不 可 中 断 ， 防 端 面 温 度 升 高 ， 冷 以 润滑膜闪蒸而降低密封端面的润滑 ， 剧磨损 ； 加
法 之 一 ， 这 种 方 法 浪 费 较 大 ， 且 各 种 泵 的介 质 、 度 、 力 但 而 温 压
（ 般 要 求 冲 洗 液 压 力 比介 质 侧 压 力 高 ０ ０ ～０ １Ｍ ａ 又 各 不 一 ．７ ．２ Ｐ ）
１ ．动 环 ２．静 环 ３ ．轴 套 ４ 压 盖
相 同 ， 冲 洗 系统 结 构 就 更 繁 杂 ， 之 外 冲 洗设 施 的 投 入 以及 维 外 加
针 对 波纹 管 内侧 结 焦 和 积 炭 以 及 含 有 固 体 颗 粒 等 情 况 ， 解 决 的 办 法 有 关 资 料 已做 了相 关 的说 明 ， 比如 采 用 蒸 气 吹 扫 、 擦 摩 副 采 用 “ 对 硬 ” 采 用 外 冲 洗 等 等 ， 些 在 一定 程 度 上起 到 了 较 硬 、 这 好 的 作 用 。但 在 实 际 应 用 中 由 于 种 种 因 素 的 影 响 效 果 未 必 理 想 。为 了更 好 地 提 高机 械 密封 的 使 用 寿命 ， 资 降 耗 ， 把 以 下 节 应
便 ， 轴 套 腐 蚀 影 响小 ， 封 效 果 好 。 受 密 ２ 在 高 温 重 质 油 泵 上 的 应 用 ． 对 石 油 化 工 行 业 来 说 ， 温 重 油 介 质 泵 机 械 密 封 的 选 用 一 高
大直径焊接金属波纹管机械密封导电柔性石墨密封件融资投资立项项目可行性研究报告(中撰咨询)
大直径焊接金属波纹管机械密封导电柔性石墨密封件立项投资融资项目可行性研究报告(典型案例〃仅供参考)广州中撰企业投资咨询有限公司地址：中国〃广州目录第一章大直径焊接金属波纹管机械密封导电柔性石墨密封件项目概论 (1)一、大直径焊接金属波纹管机械密封导电柔性石墨密封件项目名称及承办单位 (1)二、大直径焊接金属波纹管机械密封导电柔性石墨密封件项目可行性研究报告委托编制单位 (1)三、可行性研究的目的 (1)四、可行性研究报告编制依据原则和范围 (2)（一）项目可行性报告编制依据 (2)（二）可行性研究报告编制原则 (2)（三）可行性研究报告编制范围 (4)五、研究的主要过程 (5)六、大直径焊接金属波纹管机械密封导电柔性石墨密封件产品方案及建设规模 (6)七、大直径焊接金属波纹管机械密封导电柔性石墨密封件项目总投资估算 (6)八、工艺技术装备方案的选择 (6)九、项目实施进度建议 (7)十、研究结论 (7)十一、大直径焊接金属波纹管机械密封导电柔性石墨密封件项目主要经济技术指标 (9)项目主要经济技术指标一览表 (9)第二章大直径焊接金属波纹管机械密封导电柔性石墨密封件产品说明 (16)第三章大直径焊接金属波纹管机械密封导电柔性石墨密封件项目市场分析预测 (16)第四章项目选址科学性分析 (16)一、厂址的选择原则 (16)二、厂址选择方案 (17)四、选址用地权属性质类别及占地面积 (17)五、项目用地利用指标 (18)项目占地及建筑工程投资一览表 (18)六、项目选址综合评价 (19)第五章项目建设内容与建设规模 (20)一、建设内容 (20)（一）土建工程 (20)（二）设备购臵 (21)二、建设规模 (21)第六章原辅材料供应及基本生产条件 (22)一、原辅材料供应条件 (22)（一）主要原辅材料供应 (22)（二）原辅材料来源 (22)原辅材料及能源供应情况一览表 (22)二、基本生产条件 (24)第七章工程技术方案 (25)一、工艺技术方案的选用原则 (25)二、工艺技术方案 (26)（一）工艺技术来源及特点 (26)（二）技术保障措施 (26)（三）产品生产工艺流程 (26)大直径焊接金属波纹管机械密封导电柔性石墨密封件生产工艺流程示意简图 (27)三、设备的选择 (27)（一）设备配臵原则 (27)（二）设备配臵方案 (28)主要设备投资明细表 (29)第八章环境保护 (29)一、环境保护设计依据 (30)二、污染物的来源 (31)（一）大直径焊接金属波纹管机械密封导电柔性石墨密封件项目建设期污染源 (32)（二）大直径焊接金属波纹管机械密封导电柔性石墨密封件项目运营期污染源 (32)三、污染物的治理 (32)（一）项目施工期环境影响简要分析及治理措施 (33)1、施工期大气环境影响分析和防治对策 (33)2、施工期水环境影响分析和防治对策 (37)3、施工期固体废弃物环境影响分析和防治对策 (38)4、施工期噪声环境影响分析和防治对策 (39)5、施工建议及要求 (41)施工期间主要污染物产生及预计排放情况一览表 (43)（二）项目营运期环境影响分析及治理措施 (44)1、废水的治理 (44)办公及生活废水处理流程图 (44)生活及办公废水治理效果比较一览表 (45)生活及办公废水治理效果一览表 (45)2、固体废弃物的治理措施及排放分析 (45)3、噪声治理措施及排放分析 (47)主要噪声源治理情况一览表 (48)四、环境保护投资分析 (48)（一）环境保护设施投资 (48)（二）环境效益分析 (49)五、厂区绿化工程 (49)六、清洁生产 (50)七、环境保护结论 (50)施工期主要污染物产生、排放及预期效果一览表 (52)第九章项目节能分析 (53)一、项目建设的节能原则 (53)二、设计依据及用能标准 (53)（一）节能政策依据 (53)（二）国家及省、市节能目标 (54)（三）行业标准、规范、技术规定和技术指导 (55)三、项目节能背景分析 (55)四、项目能源消耗种类和数量分析 (57)（一）主要耗能装臵及能耗种类和数量 (57)1、主要耗能装臵 (57)2、主要能耗种类及数量 (57)项目综合用能测算一览表 (58)（二）单位产品能耗指标测算 (58)单位能耗估算一览表 (59)五、项目用能品种选择的可靠性分析 (60)六、工艺设备节能措施 (60)七、电力节能措施 (61)八、节水措施 (62)九、项目运营期节能原则 (62)十、运营期主要节能措施 (63)十一、能源管理 (64)（一）管理组织和制度 (64)（二）能源计量管理 (65)十二、节能建议及效果分析 (65)（一）节能建议 (65)（二）节能效果分析 (66)第十章组织机构工作制度和劳动定员 (66)一、组织机构 (66)二、工作制度 (67)三、劳动定员 (67)四、人员培训 (68)（一）人员技术水平与要求 (68)（二）培训规划建议 (68)第十一章大直径焊接金属波纹管机械密封导电柔性石墨密封件项目投资估算与资金筹措 (69)一、投资估算依据和说明 (69)（一）编制依据 (69)（二）投资费用分析 (71)（三）工程建设投资（固定资产）投资 (71)1、设备投资估算 (71)2、土建投资估算 (72)3、其它费用 (72)4、工程建设投资（固定资产）投资 (72)固定资产投资估算表 (73)5、铺底流动资金估算 (73)铺底流动资金估算一览表 (73)6、大直径焊接金属波纹管机械密封导电柔性石墨密封件项目总投资估算 (74)总投资构成分析一览表 (74)二、资金筹措 (75)投资计划与资金筹措表 (75)三、大直径焊接金属波纹管机械密封导电柔性石墨密封件项目资金使用计划 (76)资金使用计划与运用表 (76)第十二章经济评价 (77)一、经济评价的依据和范围 (77)二、基础数据与参数选取 (78)三、财务效益与费用估算 (79)（一）销售收入估算 (79)产品销售收入及税金估算一览表 (79)（二）综合总成本估算 (79)综合总成本费用估算表 (80)（三）利润总额估算 (81)（四）所得税及税后利润 (81)（五）项目投资收益率测算 (81)项目综合损益表 (82)四、财务分析 (83)财务现金流量表（全部投资） (84)财务现金流量表（固定投资） (86)五、不确定性分析 (87)盈亏平衡分析表 (88)六、敏感性分析 (89)单因素敏感性分析表 (90)第十三章大直径焊接金属波纹管机械密封导电柔性石墨密封件项目综合评价 (90)第一章项目概论一、项目名称及承办单位1、项目名称：大直径焊接金属波纹管机械密封导电柔性石墨密封件投资建设项目2、项目建设性质：新建3、项目承办单位：广州中撰企业投资咨询有限公司4、企业类型：有限责任公司5、注册资金：100万元人民币二、项目可行性研究报告委托编制单位1、编制单位：广州中撰企业投资咨询有限公司三、可行性研究的目的本可行性研究报告对该大直径焊接金属波纹管机械密封导电柔性石墨密封件项目所涉及的主要问题，例如：资源条件、原辅材料、燃料和动力的供应、交通运输条件、建厂规模、投资规模、生产工艺和设备选型、产品类别、项目节能技术和措施、环境影响评价和劳动卫生保障等，从技术、经济和环境保护等多个方面进行较为详细的调查研究。
波纹管机械密封
2020/1/2
13
（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。
（4）环的壁厚不可太薄，以保证整体强度、刚度，也利散 热（导热欠佳的材料，可薄一些）。
❖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。
2020/1/2
10
（十四）波纹管机械密封
❖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。
（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
均匀）不宜用于高转速的场合。
2020/1/2
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
波纹管机械密封原理
波纹管机械密封原理
波纹管机械密封是一种常用的密封装置，其原理是通过波纹管的变形来实现密封效果。
波纹管是一种具有弹性的金属管，其具有良好的弹性恢复性能和较高的耐腐蚀性。
波纹管机械密封的工作原理主要包括以下几个方面：
1. 波纹管的变形：当密封系统的压力增大时，波纹管受到压力的作用而发生变形。
波纹管由于具有良好的弹性，能够承受较大的压力变化而不会破裂。
波纹管的变形使得其与密封面之间产生了紧密的接触，从而实现了有效的密封。
2. 波纹管的弹性恢复：当密封系统的压力减小时，波纹管的变形也会随之减小。
这是因为波纹管具有较好的弹性恢复性能，即在去除压力后能够恢复到原先的形状。
波纹管的弹性恢复使得密封面能够及时分离，从而防止泄漏。
3. 波纹管的自适应性：由于波纹管具有较大的变形能力，它能够适应不同尺寸和形状的密封面。
这使得波纹管机械密封在不同密封条件下都能够有效地实现密封效果。
4. 波纹管的耐腐蚀性：波纹管通常采用耐腐蚀性能较好的材料制成，如不锈钢等。
这使得波纹管具有较好的耐腐蚀性，能够在腐蚀性介质中长期使用而不受损。
综上所述，波纹管机械密封通过波纹管的变形、弹性恢复和自
适应性等特点，实现了有效的密封效果，并具有较好的耐腐蚀性能。
这使得波纹管机械密封在各种工业领域中得到广泛应用。
机械密封焊接金属波纹管膜片结构的有限元分析
圈 １ 焊 接 金 属 波 纹 管 机 械 密 封 基 本 结 构 ・ 收 稿 日期 ： ０ ６１ ５ ２ ０ —２０ 作者 简介 ： 哈力旦 ・ 木沙 （９ ３） 女 （ １ ７～ ， 维吾尔族） 讲师 ， ， 硕士．
维普资讯
Ｖ ｏ１ ２４，Ｎ ｏ．４ ． Ｎｏｖ．， ２ ０７ ０
机械 密 封 焊 接 金属 波 纹 管膜 片 结构 的有 限元 分 析
哈 力 旦 ・ 沙 ，买 买 提 依 明 ・艾 尼 木
（ 新疆大学 机械工程学 院，新疆 乌鲁木齐 ８ ０ ０ ） ３ ０ ８
摘
要 ： Ｌｎ ｘ操 作 平 台 下 应 用 Ｆ Ｔ ｗ 在 ｉｕ ＡＳ ｍｇ有 限 元 前 后 处 理 软 件 对 机 械 密封 焊 接 金 属 波 纹 管 膜 片 建 立 了有
波 纹 管 的 主 要 失 效 发 生 在 膜 片 两 端 与 焊 谷 接 近 的部 位 非 常 吻 合 ， 是 ， 同样 边 界条 件 下 ， 同 样 位 移 量 时 Ｓ型 但 在 在 膜片最大应力 值 比Ｖ型膜 片最大应力值小 ， 缩量大． 压 关 键 词 ： 械 密 封 ；金 属 波 纹 管 膜 片 ； 度 评 价 ； 力 集 中 ； 限 元 分 析 机 强 应 有
ｏ ｈ ｔｅ ｓ ｓｏ ｈ ｗｏ ｔｐ ｓｏ ｖ ａ ｉａｌ ａ ｆｔ ｅｓｒ ｓｅ ｆｔｅ ｔ ｙ ｅ ｆｗａ ｅ ｂ ｓｃ ｌ ｓｍｅ，ｈ ｗｅ ｅ ｈ ｏ ｒ ｓｉｉ ｔ ｆｔ ｅｔ ｙ ｅ ｆｗａ ｅ ｙ ｏ ｖ ｒｔ ｅｃ ｍｐ ｅ ｓｂｌ ｙ ｏ ｈ ＷＯ ｔｐ ｓｏ ｖ ｉ
ｗｅ ｅ ｖ ｒ ｉｆ ｒ ｎ ｔ ｔ ｅ ｓ ｍｅ ｃ ｍｐ ｔ ｔ ｎ ｓａ ｅ Ｔｈ ｏ ｒ ｓ ｉ ｉ ｔ ｆＳ ｓ ａ ｅ ｗａ ｅ ｗａ ｉ ｈ ｒ ｔ ａ ｒ ｅ ｙ ｄ ｆｅ ｅ ｔ ａ ｈ ａ ｏ ｕ ａｉ ｔ ｇ ． ｏ ｅ ｃ ｍｐ ｅ ｓｂ ｌ ｙ ｏ ｈ ｐ ｖ ｓ ｈ ｇ ｅ ｈ ｎ Ｖ ｉ
机械密封产品检验项目及依据标准
序号
检验项目
检验依据标准及条款
检验方法依据标准或条款
1
硬质密封环密封端面平面度
JB/T11242-2011《汽车发动机冷却
水泵用机械密封》4.1.2
JB/T7369-2011《机械密封端面
平面度检验方法》
2
软质密封环密封端面平面度
JB/T11242-2011《汽车发动机冷却
6
动态试验
JB/T11289-2012《干气密封技术条件》
6.2、5.3.1
JB/T11289-2012《干气密封技术条件》6.2.1.3、6.2.2.3
注：检验方法标准一经修订，检验机构自标准实施之日起按新标准进行检验。
3
弹簧工作负荷
JB/T4127.1-2013《机械密封第1部分：技术
条件》4.6
JB/T11107-2011《机械密
封用圆柱螺旋弹簧》
JB/T5966-2012《潜水电泵用机械密封》4.2.9
JB/T6616-2011《橡胶波纹管机械密封技术条
件》3.4.9
4
静压试验
JB/T4127.1-2013《机械密封第1部分：技术条件》5.1、6.2
JB/T11242-2011《汽车发动机冷却水泵用机械密封》6.2
5
5h动态试验
JB/T11242-2011《汽车发动机冷却
水泵用机械密封》4.3.2
JB/T11242-2011《汽车发动机冷却水泵用机械密封》6.3
注：检验方法标准一经修订，检验机构自标准实施之日起按新标准进行检验。
表4釜用机械密封产品检验项目及依据标准
GB/T14211-2010《机械密封试验方法》
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2 封腔内允许温度 3 密封型式
单端面内装金属波纹管集 API682-2.1.4 装式 4 浮环与泵轴间隙 0.12mm以内 轴套外径＜50mm时≤3ml/h 5 JB/T1472-94-4.2.1 允许泄漏量 轴套外径＞50mm时≤5ml/h 6 150mm 最大规格
轴径
检验测试
.
三维CAD
• 焊接金属波纹管机械密封装配
模拟装配
三维CAD
焊 接 金 属 波 纹 管 浮 环 组 合 机 械 密 封 爆 炸 图
三维CAD
• 焊接金属波纹管浮环组合机械 床 模 拟 运 动
三维CAM
计算机辅助铣加工：
• 模拟加工 • 后置处理生成G代码 • 检查干涉
• 新型密封装置的结构创新 • 新型波纹管焊接工艺的创新
焊接金属波纹 管
关键技术
一、降低密封腔体的温度问题，保证密封在 较稳定的工况环境下运行 二、有效阻隔泵内高温介质窜入密封腔体 三、解决Incone718材料焊接工艺问题 四、取消封油冲洗
性能指标
序号 1 指标 允许压力 性能参数 0－3.5MPa -40℃－260℃ 采用标准 API682-1.1.1 API682-1.1.1 备注 当腔内温度＞260℃时， 采用强制冷却措施 作为主密封 作为辅助密封
模拟加工 编辑加工 轨迹
三维CAM
计算机辅助车加工：
• 模拟加工 • 后置处理生成G代码 • 检查干涉
加工 样品
创新点
• 制定了《焊接金属波纹管机械密封》和 《焊接金属波纹管及辅助密封》企业标准
API610美国石油协会标准 炼油厂用离心泵 API682美国石油协会标准 离心泵和转子泵的轴封系统 JB/T6373—92 焊接金属波纹管机械密封技术条件 JB/T1472—94 泵用机械密封
金属波纹管浮环组合机械密封
基本功能和主要用途
焊接金属波纹管机械密封：
• 防止泵旋转轴泄漏 • 克服高温工况 • 减少维修次数，降低运行成本
焊接机床：
• 焊接波纹管 • 提高工作效率 • 保护操作者
三维CAD
• 三维造型及二维工程图
机 封 零 配 件
焊 接 机 床
专利产品
浮环组合密封
• 防止泵内高温介质窜入密封腔中, 降低密封腔的温度 • 提高密封腔内压力,防止介质气化