动设备密封简述

一、
填料密封
填料密封按其结构特点可分为： 软填料密封 硬填料密封 成型填料密封 油封
1、软填料密封：盘根
盘根也叫密封填料。通常由较柔软的线状物编织而成，通过 截面积是正方形的条状物填充在密封腔体内,靠压盖产生压紧力 ，压紧填料，迫使填料压紧在密封表面(轴的外表面和密封腔) 上，产生密封效果的径向力，因而起密封作用。盘根主要以石 墨、各种纤维为主要材料，根据不同的要求，采用碳纤维、铜 丝等材料加强。
密封冲洗的作用
机械密封常用材料的选用
清水，常温：(动)9Cr18，1Cr13 堆焊钴铬钨，铸铁；（静） 浸树脂石墨，青铜，酚醛塑料。 河水（含泥沙），常温：（动）碳化钨，（静）碳化钨 海水，常温：（动）碳化钨，1Cr13 堆焊钴铬钨，铸铁； （静）浸树脂石墨，碳化钨，金属陶瓷。 过热水 100度：（动）碳化钨，1Cr13 堆焊钴铬钨，铸铁； （静）浸树脂石墨，碳化钨，金属陶瓷。 汽油，润滑油，液态烃，常温：（动）碳化钨 1Cr13 堆焊 钴铬钨，铸铁；（静）浸树脂或锡锑合金石墨，酚醛塑料。 汽油，润滑油，液态烃，100度：（动）碳化钨，1Cr13 堆 焊钴铬钨；（静）浸青铜或树脂石墨。 汽油，润滑油，液态烃，含颗粒：（动）碳化钨；（静） 碳化钨 。
填料的选择
盘根填料所选择的制造材料，决定了盘根的密封效果，一般 来说盘根制造材料要受工作介质温度、压力及酸碱度的限制， 且盘根所工作的机械设备的表面粗糙程度、偏心及线速度等， 也会对盘根的材质选择有所要求。 石墨盘根能耐高温、高压，是解决高温、高压密封问题的 最有效的产品之一。耐腐蚀，密封性能优异，且作用稳定、可 靠。石墨盘根。适用介质的PH范围：0-14，通常用于动密封部 位。石墨盘根使用温度：-100℃-850℃石墨盘根使用压力：030.0MPa; 芳纶盘根是一种高强度的有机纤维，编织成的盘根再经浸 渍聚四氟乙烯乳液和润滑剂。这种盘根特别适用于含有固体颗 粒介质的动密封部位。适用范围：最高使用温度：260℃;最高 使用压力：10.0MPa;PH值：2～13; 聚四氟乙烯盘根是以纯聚四氟乙烯分散树脂为原料,先制成 生料薄膜,再经过捻线,编强织成盘根.可广泛用于食品、制药、造 纸化纤等有较高清洁度要求，和有强腐蚀性介质的阀门、泵上
如图所示：轴通过紧定螺钉（5） 和传动座（4），带动动环（2）旋转， 静环（1）在防转销（7）作用下固定 不动，依靠介质压力和弹簧力使动静 环之间的密封端面紧密贴合，阻止了 介质的泄漏。摩擦副表面磨损后，在 弹簧（3）的推动下实现补偿。为了 防止介质通过动环与轴之间泄漏，装 有动环密封圈（6） 而静环密封圈 （8）则阻止了介质沿静环和压盖（9） 之间的泄漏。
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、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。
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。
填料密封是接触式密封，应用较广。结构简单，更换方 便，成本低廉，对旋转运动的轴允许有轴向窜动。其不足是 密封性能稍差，对于易燃、易爆、贵重或有毒的液体不宜采 用。轴不允许有较大的径向跳动，功耗大，磨损轴，使用寿 命短。
泵用盘根特点柔软，压缩性强、 润滑性好线速度高
阀门盘根特点编织致密，强硬 耐高压、线速度低
活塞密封
活塞环工作原理
活塞环开口间隙
气体从高压侧第一道环逐级漏到最后一道环时，每一道环 所承受的压力差相差较大。第一道活塞环承受着主要的压力 差，并随着转速的提高，压力差也增高。第二道承受的压力 差就不大，以后各环逐级减少。因此环数过多是没有必要的， 反而会增加气缸磨损，增大摩擦功。
二、迷宫密封
迷宫密封是在转轴周围设若干个依次排列的环行密封齿，齿 与齿之间形成一系列截流间隙与膨胀空腔，被密封介质在通过 曲折迷宫的间隙时产生节流效应而达到阻漏的目的。 由于迷宫密封的转子和机壳间存在间隙，无固体接触，毋 须润滑，并允许有热膨胀，适应高温、高压、高转速频率 的场合，这种密封形式被广泛用于汽轮机、燃汽轮机、压 缩机、鼓风机的轴端和各级间的密封，其他的动密封的前 置密封。
C-502一组填料盒由哪些部件组成？其装配顺序？
CRPTFE
为什么要用这样的形式和顺序？ 可以任意改变顺序吗？
如上图所示，状态一为所需密封的工作气缸端被压缩时，填 料密封环由于受气体力的作用靠向低压侧，气体从填料密封 环与填料盒杯槽之间的轴向间隙和径向环的切口间隙中进入 填料的外侧，在气体力的作用下形成三个密封面：径向环与 切向环切口错开形成密封面、切向环与活塞杆表面形成密封 面、切向环与杯槽侧面形成密封面。这样就阻止了气体的泄 漏，从而起到密封作用；当气缸吸气时，气体通过径向环的 切口间隙部分回流进气缸。 在压缩机的往复运行周期内：在压缩阶段，气缸内的高压气 体作用在填料密封环上，在填料密封环前后形成压差，各密 封面在气体压差的作用下能够很好的工作，气体逐步泄漏到 随后的填料杯槽里并形成类似的密封形式，最终保证整个填 料盒的密封效果；在吸气阶段，由于气体通过填料密封环组 中径向环的切口回流到气缸，填料杯槽内的气体压力逐渐下 降，因此这样就可以保证在下一个压缩过程中，填料密封环 的前后又能建立起新的压差，使填料密封环形成三个密封面 ，起到密封作用。
机械密封件的要求
稳定的液膜
良好的润滑性能 封液在密封腔内不会闪蒸或气化 不含污染物和固体颗粒 适当的粘度
如何更好的满足机械密封的这些要求？？？
机械密封的冲洗
机械密封的冲洗是一种控制温度、延长机械密封寿命 的最有效措施。 冲洗的目的： 1、带走热量、降低密封腔的温度， 2、防止液膜汽化，改善润滑条件， 3、防止干运转和杂质沉积。 根据冲洗液的来源和走向，冲洗可分为自冲洗、外冲 洗和循环冲洗。
迷宫密封原理
在压差推动下，气流由高压侧向低压侧流动，当气流经过间 隙时，由于流道变窄，流速增高，压力降低，即压能转变为动 能，同时温度降低（热焓值减少），当气流以高速进入两齿之 间的环形腔室时，气体突然膨胀产生剧烈漩涡，涡流摩擦使气 流的大部分动能转化为热能，如此一齿一齿下来，达到密封效 果。气体介质经过密封齿和轴之间的环形窄缝外漏时，经过一 条曲折的迷宫式路线，所以叫迷宫密封。 从能量角度看：在间隙前 后，气流的压力能转变为动能。 到空腔后，一小部分动能又转 变为压力能。强烈的漩涡，大 部分动能转变为热能而耗损。 总压头总是下降的，能量 散损越多，压头下降越多，泄 漏量也随之降低，达到阻漏目 的。
盘根的轴承效应是指在盘根填料和轴之间，会 因为张力的作用形成一层液膜，使盘根填料和轴形 成类似于滑动轴承的关系，这样盘根填料和轴就不 会因为过度摩擦而出现磨损。
盘根的迷宫效应则是指，轴的表面平整程度无法 达到相等水平，盘根和轴只能部分贴合而做不到完 全贴合，在盘根和轴之间永远存在着极为微小的间 隙，这些间隙就形成了迷宫带，介质在其中被多次 节流，而达到密封的作用。
集装式机械密封
为什么采用集装式机械密封？
1、机械密封的正确安装对机械密
封的安全可靠运转至关重要。为了 达到最佳密封效果，必须严格限制 密封的工作长度和安装尺寸并确保 密封端面清洁、无尘、无污。 2、现场装配时，机械密封的工作 长度和安装尺寸准确与否受到安装 者操作技能的限制。如果安装不当 ，很有可能造成密封的泄露或早期 失效。 3、集装式密封是将机械密封、轴 套以及压盖作为整体的一体式设计 ，并且压盖上设计有必要的冲洗和 冷却液接口。集装式密封在清洁的 环境中进行预装配，精准的定位有 效确保了密封最佳性能。
填料密封失效 老化 偏心
径向跳动 轴向窜动
2、硬填料密封
往复压缩机密封件
填料函组件作用是阻止气缸内气体沿气缸与运动着的活塞杆 外圆面之间的间隙向外泄露，此处填料密封是往复运动密封， 是活塞压缩机的主要易损件之一，对其基本要求是密封性能良 好并耐用。
为了改善填料、活塞杆的工作条件，提高使用 寿命，填料需进行良好的冷却，以带走密封圈和活 塞杆的摩擦以及气体压缩散发出的热量。常用的冷 却方法是在填料盒上开设水道，冷却水在其中环形 流动（如下图），这样能保证周向温度分布比较均 匀，冷却水处于湍流状态，利于冷却。
迷宫密封有如下特点
1、迷宫密封是非接触密封，无固相摩擦，不需润滑，
适用于高温、高压、高速和大尺寸密封条件。
2、迷宫密封工作可靠，功耗少，维护简便，寿命长。 3、迷宫密封泄漏量较大。如增加迷宫级数，采取抽 气辅助密封手段，可把漏泄量减小，但要做到完全 不漏是困难的。
三、机械密封
机械密封亦称端面密封，按国家有关标准定义为：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的弹力 （或磁力）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。 机封总是由旋转部件 （黄色部分）和静止部 件（橙色部分）两大部 分组成，两相对运动的 动，静环面成为密封的 主密封面
双级小弹簧串联机封
机械密封典型结构
机械密封主要部件
机械密封主要有以下四类部件。a.主要密封件：动环和静环。 b.辅助密封件：密封圈。c.压紧件：弹簧、推环。d.传动件： 弹簧座及键或固定螺钉 端面密封的静环、动环组成一对摩擦副，摩擦副的作用是 防止介质泄漏。它要求静环、动环，具有良好的耐磨性，动环 可以在轴向灵活地移动，自动补偿密封面磨损，使之与静环良 好地贴合由于机械密封（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。 动环为硬质材料：碳化钨硬质合金 静环为相对软质材料：石墨、聚四氟乙烯
动设备密封简述
我厂动设备常见的密封有 填料密封、机械密封、干气密封、迷宫密封等
密封的必要性 目前国内外石化行业 普遍用压缩机和泵来 输送各种气体、液体。 为了防止或限制这些 气体和液体沿动设备 旋转轴端部泄漏到大 气中去，就必须采用 各种轴端密封装置， 以便维持主机的正常 运转， 降低物料和能 源的消耗, 防止环境 污染和保证人身及设 备安全。
聚四氟乙烯 盘根
柔性石墨盘根
软填料密封的原理
1)流体泄漏的通道 通道 a：流体穿透 纤维材料编织的软 填料而出现渗漏； 通道 b：填料与填 料箱体内壁表面间 形成的微小间隙； 通道 c：填料与轴 杆表面的微小间隙 ，也是主要的泄漏 通道。
盘根之所以能起到密封的作用，其原理主要在于 轴承效应和迷宫效应。
盘根编织
交叉编织
纤维
盘根的编织通过 交叉编织，可有 效的把阻隔剂和 润滑剂封闭在盘 根内部。
•表面磨损，内部 润滑依然存在；
阻隔剂 润滑剂
•内在的阻隔剂可 阻挡介质穿透
填料的润滑能影响磨损状况，并直接影响填料的 寿命和密封能力。 大多数编织填料浸渍各种自润滑性和耐温性能好 的润滑材料，也有从外部供给或直接利用泄漏液 体作为润滑剂。润滑剂在起润滑的同时，还具有 带走摩擦热、减少填料的热磨损功能。因此，强 制的润滑与冷却在高温、高压、高转速的工况的 泵，反应釜搅拌轴等填料密封中处于十分重要的 地位。
迷宫密封结构
(图1)平滑型
(图2)曲折型
(图3)阶梯型
(图4)蜂窝型
Hale Waihona Puke Baidu
在离心压缩机和汽轮机的高速转轴伸出气缸的两端和转轴穿 过隔板中心孔的地方，为了避免转动部件与静止部件摩擦碰撞， 必须留有适当间隙，由于在这些间隙的前后都存在气体的压力 差，这就必须要通过这些间隙发生泄漏，对中间隔板与转轴间 的级间密封，只要求气体的泄漏量较小就可以了，因此均采用 结构简单的梳齿式迷宫密封。对转轴伸出气缸两端处的轴端密 封，则要求泄漏量尽可能小或者 一点也不漏，因此在采用梳齿密 封的同时，往往还采取其它辅助 密封措施，以降低或消除漏气量。 迷宫密封是利用增大局部损 失以消耗其能量的方法来阻止气 流向外泄漏，因此，它属于 流阻形非接触动密封。