机械密封设计概述

机械密封设计概述

汇报人：杨博峰

合肥通用机械研究院

2016.9

目录

1.机械密封发展简介

2.机械密封原理及构成

3.机械密封分类及特点

4.主要零件的结构及设计

5.几何参数

6.力学和性能参数

7.互动及交流

1.机械密封发展简介

概况

1.1国外发展简介

1.2国内发展简介

Shaft

Process Fluid

密封流体

Leakage 泄漏

Environment

环境Vessel Wall

器壁

1.机械密封发展简介

动密封发展简介-概况

填料密封机械

密封

迷宫密封 1.机械密封发展简介

迷宫密封

梳齿密封

螺旋密封大气侧介质侧介质侧大气侧大气侧

介质侧介质侧节流套（直筒）密封迷宫密封

大气侧

动密封发展简介——迷宫密封

1.机械密封发展简介

软填料密封

动密封发展简介——填料密封

1.机械密封发展简介

硬填料密封

动密封发展简介——填料密封

1.机械密封发展简介

湿式机械密封

动密封发展简介——机械密封

1.机械密封发展简介

干式机械密封

动密封发展简介——机械密封

1.机械密封发展简介

1.机械密封发展简介

概况

1.1国外发展简介

1.2国内发展简介

1.机械密封发展简介

1.1国外

1885年，英国人申请机械密封的第一个专利，1900年开始应用于轴承密封。

1930年，美国的公司研制出平衡型机械密封，并用于发动机上。

1954年，发明密封用的碳石墨，硬质合金等材料，机械密封加工精度也有了很大的提高。

20世纪50年代后期，石化、宇航与核电等行业的迅速发展，推动了机械密封的快速发展。机械密封获得了广泛的使用。美国、西欧、日本、前苏联等国家都开始系列化生产机械密封。

20世纪60年代，出现了非接触式机械密封，应用于高温，高压工况。 1977年，出现各种密封的组合机械密封和螺旋槽干气密封工业应用。 2000年，激光加工的表面改形技术开始应用于机械密封。

1.机械密封发展简介

概况

1.1国外发展简介

1.2国内发展简介

1.机械密封发展简介

1.2国内

50年代末，兰州炼油厂、沈阳水泵厂等单位首先试制泵用机械密封，与此同时原一机部通用所成立密封研究组，开始系统研究密封装置。 1965年，由原第一机械工业部组织通用所等单位开展泵用机械密封联合设计。

1970年，由机械、化工、石油三部联合组织，制订并颁布了《泵用机械密封标准》。

1973年，出台了“釜用机械密封系列”标准。

1980年，机械工业部成立了机械密封行业组，开展行业交流检查，并组织技术攻关，使机械密封技术有了新的发展。

20世纪末，在常规机械密封的设计、生产方面已基本达到国际水平，但在高参数、高性能材料和产品规格方面，仍有很大差距。

2.机械密封原理及构成

2.1机械密封定义

2.2密封副摩擦面特征

2.3润滑目的

2.4主要构成

2.5特点

2.机械密封原理及构成

2.1机械密封定义

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

持端面贴合并相对滑动而

构成的防止流体泄漏的装

置。

2.机械密封原理及构成

2.1机械密封定义

2.2密封副摩擦面特征

2.3润滑目的

2.4主要构成

2.5特点

2.机械密封原理及构成

2.2密封副摩擦面特征

密封表面的特征—真实几何形状是由表面形状误差、表面波度和表面粗糙度三部分组成：

普通机械密封液膜极薄，与表面粗糙度处于同一数量级，因此表面形貌中的高频粗糙度、低频波度和整体形状误差都对机械密封性能影响很大。

2.机械密封原理及构成

表面形状误差：是密封件在加工成形时所具有的宏观几何形状误差。

对于机械密封其端面形状误差用平面度表示。此外，由于压差和温差的作用，密封面具有径向表面锥度。端面平面度≤0.9um

表面波度：是指密封表面形成较长而有规律的波浪形纹理，如加工时机床一工具一工件系统的低频振动所引起的密封件表面几何形状误差，具有一定的波高结构和受力不匀称也会产生表面波度波距和波数。

表面粗糙度：是指加工时在表面波纹上形成较小的几何轮廓。它是微观形状误差，而表面形状误差是宏观形状误差，波度是介乎两者之间的形状误差。硬质材料Ra≤0.2um，软质材料Ra ≤0.4um。

2.机械密封原理及构成

2.1机械密封定义

2.2密封副摩擦面特征

2.3润滑目的

2.4主要构成

2.5特点

Lubricant润滑剂Separation

分离面

Magnified Surface A 放大面

Magnified Surface B放大面Heat热量

2.3 润滑目的

Separate surfaces分离两个面

Prevent contact of high surface points

防止出现面接触

Reduce friction/heat generation减少摩擦/生热

2.机械密封原理及构成

当闭合力较大时，微凸体尖峰处的表面膜将破裂而导致固体直接接触，如图中的A部分。图中B部分为边界膜接触。

当h o较小时，各微观空腔C之间基本上是不连续的，因而不充满液体或虽充满了液体但压力很小，密封闭合力主要由边界膜和固体直接接触来承受，此时对应于边界摩擦状态。

随着h o的增加，微观空腔C将部分的连接起来，产生较大的流体静压力和流体动压力，密封闭合力由流体压力、边界膜和固体接触三部分承受，此时对应于混合摩擦状态。

当h o增大到一定值时，微观空腔C已连成一片，密封缝隙中的流体静压力和流体动压力足以承受密封闭合力，表面微凸体不再接触，此时对应于流体摩擦状态。

2.机械密封原理及构成