机封原理及常见冲洗方案介绍

环境
填料函
压盖 泄漏
轴
填料
泵体
密封流体
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机械密封泄漏示意
环境
泵体
Shaft 泄漏
流体流动
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机械密封示意图
配合环（静环）
补偿环（动环）
辅助密封“O”环
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流体在两个面之间充当润滑剂的过程
泵腔 工艺流体
密封端盖
补偿环（动）
配合环（静）
微量的泄漏在大气侧蒸发
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没有润滑干运转导致过热
泵腔
没有流体或者干运转
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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机械密封与填料密封的比较
比较
泄漏量 摩擦功率损失
轴磨损 维护及寿命
高参数
软填料密封
机械密封
180～450ml/h
一般为软填料密封的１％
机械密封为软填料密封的10～50％
密封端盖
补偿环（动）
配合环（静）
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冷却、冲洗与安装、使用
机械密封的摩擦副就是动环和静环， 其端面贴紧且一个静止，一个旋转，它们之 间存在相对运动，所以会产生摩擦和磨损， 同时会伴有热量的产生。前面已经讨论过， 如果摩擦产生的热量越多，密封的工作PV值 就越大。当然摩擦热除与PV值有关外，还与 摩擦系数及端面面积有关。
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3、间接冷却
冷却液不直接与密封面接触，其效果没有直接冷却效果 好，但对冷却液要求不高。常用
静环外周冷却
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公司常用机械密封冷却方案简介
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方案描述
• 从泵出口经节流孔板 对密封进行冲洗。
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方案描述
• 从密封腔经节流孔板 至泵入口的再循环。
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方案描述
• 密封冲洗通过节流孔板从 泵出口并再次循环至泵入 口。
一般动环的硬度比静环的硬度大。动环的材料可用 铸铁、硬质合金、高合金钢等，在有腐蚀介质的条 件下可用不锈钢或不锈钢表面（端面）堆焊硬质合 金、陶瓷等；静环的材料可用铸铁、磷青铜、巴氏 合金等，也常用浸渍石墨或填充聚四氟乙烯。
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4.机械密封的优缺点：（与软填料密封比较）
① 密封可靠，在一个较长的使用期中，不会泄漏或很少 泄漏；
➢ 紧定螺钉把弹簧固定在轴上 ➢ 静环的周向固定：静环上开槽，
然后通过防转销与静环座固定。 而静环座又与设备联在一起。
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2.密封原理
2 3
4
9
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6
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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
机械密封主要是将较易泄漏的轴向密封改为不易泄
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方案描述
• 从泵出口经节流孔板和冷 却器对密封进行冲洗。
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方案描述
• 从外部清洁源对密封 进行冲洗。
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方案描述
• 从泵出口经旋液分离器 和冷却器对密封进行冲 洗。
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方案描述
• 流经封液罐的无压 缓冲液循环。
• 流体通过双封中的 泵效环驱动循环。
采用原因
• 外侧密封作为主密 封的安全后备。
② 使用寿命长，正确选择摩擦副材料和比压的机械密封 可用2—5年，最长的达9年；
优 ③ 维修周期长，在正常工作的情况下，不需要维修； 点 ④ 摩擦功率消耗少；
⑤ 轴或轴套不受磨损； 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。
漏的端面密封。如图所示，当轴转动时，带动了弹簧座、 弹簧压板、动环等零件一起转动，由于弹簧力的作用使 动环紧紧压在静环上。轴旋转时，动环与轴一起旋转， 而静环则固定在座架上静止不动，这样动环与静环相接 触的环形密封面阻止了介质的泄漏。
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机械密封一般有四个密封处：
A、动环与静环之间的密封——动密封 B、动环与轴或轴套之间的密封——相对静密封 C、静环与静环座之间的密封——静密封 D、静环座（压盖）与设备之间的密封——静密封
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1、端面直接冷却
(3)贯通自冲洗
将介质从高压侧引出， 流经密封腔进行冲洗后流回 主机吸入侧（图c），这 种冲洗冷却效果优于前两种。
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1、端面直接冷却
(4)内冲洗
利用其它压力源将冲洗冷却 液注入密封腔内（图d）。冲洗 液应为低温、清洁液体，并且 少量内漏与密封介质相混在工 艺上必须是允许的，冲洗液压 力应比密封介质压力大 0.05~0.1Mpa。对于高温或含固 体颗粒的介质，效果较好。
• 封液罐液位计指示内 侧和外侧密封泄漏。
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谢谢
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热量的传递有三种方式：对流、间壁导 热、辐射。显然机械密封端面的摩擦热就是 以这三种方式传递出去的。如果密封环向周 围散失的热量与产生的摩擦热相平衡，则可 得到一个稳定的温度值。 对于普通机械密封，泄漏量较小，它带走的 热量可以忽略，那么摩擦热主要是由轴导入 动静环，再由动静环传给周围介质。
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如果密封环材料的导热性差，介质温度又 高，或PV值比较高的情况下，端面间的大量热 量不能及时导出，必然引起端面温度急剧上升。 其结果可能造成端面间液膜汽化，恶化润滑条 件，甚至完全处于干摩擦状态，这不仅使磨损 加剧，还会导致密封环的热裂、变形等等。因 此只是依靠选择耐高温、导热性好的密封环材 料或仅从结构上考虑，都很难达到预期的效果。 合理的方法就是强化冷却，使端面摩擦热及时 导出。
D BA
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2
3C
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1-静环座 2-动环辅助密封圈 3-静环辅助密封圈 4-防Hale Waihona Puke Baidu销 5-静环 6-动环 7-弹簧 8-弹簧座 9-紧定螺钉
机械密封的主要 特点主是密封面 为垂直于旋转轴 线的端面。
3.基本构件
（1）动环和静环
材料 ➢ 较好的耐磨性，能有减摩作用（即f要小） ➢ 良好的导热性，把摩擦热及时传出 ➢ 孔隙率小，结构紧密，以免介质在压力下有渗 透。 ➢ 动、静环是一对摩擦副，它们的硬度各不相同。
机械密封原理及常见冲洗冷却方案介绍
孙树杰
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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
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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
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（2）固定
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9
87
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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
• 零至极低的工艺介 质排放。
• 不允许工艺介质污 染。
应用场合
• 与无压双密封（串 联）一起使用。
• 高饱和蒸汽压液体， 轻烃。
• 危险或有毒流体。 • 导热流体。
预防性维护
• 管道回路必须能够在 封液罐最高处自排气。
• 始终对封液罐加压， 最大充气压力为（10 - 14 bar）
• 隔离液必须与工艺流 体兼容。
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1、端面直接冷却
(5)局部循环冲洗
在密封腔内的一段轴上装上小型动力元件， 使密封腔内介质进行局部循环，或在旋转环外周开 槽同样能直到泵送作用。
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2、静环背部冷却
从静止环背部将清水、油 等冷却液直接引入密封环内表 面的一种冷却方法又称为急冷 法、外冲洗法。冷却效果好， 但冷却水硬度高时产生的无机 物水垢在轴上沉积，会影响动 环密封圈的浮动性，可能会引 起密封失效。
使端面冷却的方式主要有三种：
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1、端面直接冷却
(1)闭路自冲洗（图a）
将密封介质从系统中高于 密封腔压力处引出，通过接管 引入密封腔，对于密封介质的 温度高或含固体粒子的场合， 可在管路上设置冷却器或过滤 器，使进入密封腔内的介质净 化并降低温度。
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1、端面直接冷却
(2)反向自冲洗
将密封腔内的介质引入 主机低压侧，使介质通过密 封腔进行自循环而带走摩擦 热（图b），这种方法 适用于密封腔压力与主机工 作压力比较接近的场合。
有磨损，用久后要更换
几乎无磨损
要经常维护，更换填料，个别情 况每班换一次
寿命很长，很少需要维修
高压、高温、高真空、高转速、 大直径密封不能解决
可以
加工及安装 对材料要求
加工要求一般，填料更换方便 一般
动、静环表面粗糙度及平直 度要求高，不易加工，成本 高，装拆不便
动、静环要求较高
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填料密封泄漏示意