机械密封培训资料

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2、釜用机械密封标准结构
釜用机械密封是解决搅拌轴密封的一种理想方式， 按照密封面的对数，有单端面和双端面机械密封 之分。双端面机械密封一般配上平衡循环系统， 可使用在易燃、易爆、有毒及腐蚀、高真空等对 密封要求更为严格的场合。密封结构为外冲洗结 构,冲洗液可为清洁的水也可为工业回用水,冲洗液 的压力低于密封腔压力,冲洗液在辅助套的上端输 入,在辅助套的下端输出,循环使用,密封起到冷却冲 洗的作用.机械密封的辅助装置有调温器、平衡罐 (隔离流体容器)、强制循环平衡系统等。
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外装式特点：一般来说大部分机械密封零件不与介质接触， 且暴露在设备外，便于观察及维修安装。但是由于外装式结 构的介质作用与弹簧力相反（指常用结构）。当介质压力有 波动或升高的情况下，弹簧力余量又不大时，会出现密封不 稳定的情况以致产生泄漏。当介质压力降低时，因弹簧力不 变，在摩擦面上受负荷增大，特别在低压起动时，摩擦副的 表面间尚未构成液膜，此时比压又是最大，容易擦伤端面。
内流式的泄漏方向与离心力方向相反，离心力阻碍着流体的 泄漏，因而内流式泄漏比外流式泄漏量小。于是，有固体颗 粒的情况尤其应该采用内流式。这样可防止固体颗粒进入摩 擦面。
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2、内装式和外装式（如图3-3） 按弹簧是否与介质接触分为内装式和外装式。 内装式是弹簧置于工作介质之内，外装式是弹簧置于工作介 质之外。
（3）辅助密封元件 型式：O形、V形、矩形等
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4.机械密封的优缺点：（与软填料密封比较）
优
① 密封可靠，在一个较长的使用期中，不会泄漏或很少 泄漏；
点 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；
③ 维修周期长，在正常工作的情况下，不需要维修；
④ 摩擦功率消耗少；
P压n—紧—力弹）簧比压（弹簧施加到密封环带单位面积上的
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d22 db2 d22 d1A2
K
Ae A
AP
A
其中K：=A0 e——流体介质作用的有效载荷面积 K 1 A——接触面积（密封环带面积） K——载荷系数，动环的轴向受压面积与端面接触面积 之比。
d1、d2——密封环带内、外径
db——A平P 衡直径（介质压力在补偿环辅助密封处的有效
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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 d2222 d db 122))PPs 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
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。因此，JB4127-85《机械密封技术条 件》规定较高。
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（2）弹簧加荷装置
作用：产生压紧力，保持动、静环端而后紧密接触， 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。 再进一步，如果我们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并做相对转动的密 封端面进行密封的装置。
➢ 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
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2
3 4
9
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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漏的
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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
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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a 钉
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（2）固定
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3 4
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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
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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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。
0K1
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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。
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4、旋转式与静止式
按弹簧的运转状态分为旋转式与静止式。 旋转式：即是弹簧装置及轴的结构简单，径向尺寸较小。高 转速情况下，弹簧及其它转动零件产生的离心力很大，动平 衡要求高，有的介质经强烈搅拌后易结晶，对于这种情况宜 采用静止式较适宜。
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5、单弹簧与多弹簧
单弹簧又称大弹簧，即是在密封装置中仅有一个弹簧与轴同 中心安装。 多弹簧又称小弹簧，即是在密封装置中有数个弹簧沿圆周均 匀分布。 一般说负荷较轻而且大量生产的密封采用单弹簧为佳，小量 生产且在严格的条件下使用时，则都采用多弹簧。
高压、高温、高真空、高转速、大 直径密封不能解决
可以
加工要求一般，填料更换方便
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
一般
动、静环要求较高
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二、结构类型
1、内流式和外流式（图3-2） 按介质泄漏方向分为内流式和外流式。
内流式：介质沿半径方向从端面外周向内泄者称为内流式。
外流式：介质沿半径方向从端面内周向外泄者称为外流式。
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6、单端面、双端面和多端面
按摩擦面对数分为单端面、 双端面和多端面。
单端面：指在密封机构中仅 有一对摩擦副。
双端面：指在密封机构中有 两对摩擦副，且两对摩擦副 处于相同封液压力下（图35）。
密封机构中有两对以上的摩
擦副且密封腔的压力逐渐降
低，根据摩擦副的对数分别
称为双端面、三端面和多端
面。
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分下列6种型式： • 201型-单端面单弹簧非平衡型密封，202
型-单端面多弹簧非平衡型密封，203型单端面单弹簧平衡型密封， • 204型-单端面多弹簧平衡型密封，205型双端面多弹簧非平衡型密封，206型-双 端面多弹簧平衡型密封。
内装式受力情况比较好，刚开车时介质压力较低，由不太大 的弹簧力即可对摩擦面构成初始的密封，此时因端面比压较 小，容易形成液膜。内装式端面比压随介质压力增在而增大， 因而增加了密封的可靠性。
一般情况下内装式的介质泄漏方向与离心力方向相反，泄漏情况较外装 式好。所以在介质无腐蚀以及不影响弹簧机能时，应尽可能采用内装式 结构。
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什么是机械密封
• 机械密封是一种用于旋转流体机械的轴封装置。（用 于离心泵、离心机、反应釜、压缩机等设备，轴和设 备腔体间存在一个圆周间隙，设备介质从中泄漏，因 此必须设一道阻漏装置。因机械密封具有泄漏少、寿 命长等优点，成为了主要的轴密封方式，又叫端面密 封。）
• 在国家有关标准中的定义：由至少一对垂直于旋转轴 线的端面组成,在流体压力及补偿机构弹力(或磁力)共 同作用下，以及辅助密封圈的配合下， 该对端面保持 贴合并相对滑动，从而构成的防止流体泄漏的装置。
作用直径）
A AP
减小动环的轴A 向受压面积，可将流体压力施加在摩擦副
端因面此K K上0 表的示载的荷是部介分质甚产至生全的部比卸压除加。到这摩一擦方副法上称0的为K载卸1荷荷程。
度。
图3-4
根据d1、d2 和db的不同，K有不同的值。（图3-4）
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A
K=0
AP A
K0
AP
A
K1
图3a-4
A AP
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三、常用机械密封标准结构简介
1、泵用机械密封标准结构
1）103、109型机械密封 103和109型均为单端面、单弹簧、旋转式结构，靠并圈弹簧 及带耳环的推环传动，103为非平衡型，109为平衡型，通常 按内流内装式设计，为国内使用最为普遍的一种结构。
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2）104、110型机械密封 104为非平衡型，110为平衡型，也按内流骨装式设计， 与前两种不同之处在于它们是靠带耳环的传动套传动。
端面密封。如图3-1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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表3-1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
加工及安装
对材料要求
软填料密封
机械密封
180～450ml/h 机械密封为软填料密封的10～50％ 有磨损，用久后要更换
一般为软填料密封的１％ 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
D BA
1
2
3C
4
9
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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
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机械密封的主要 特点是密封面为 垂直于旋转轴线 的端面。
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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。
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3）105、111型机械密封
105型为非平衡型，111型为平衡型，与和第一种型式 比较，不同的是弹性元件为多个沿周向均匀布置的小 弹簧，传动方式是靠传动螺钉，通常也按内流内装式 设计。
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4）114型机械密封
114型机械密封为单端面、单弹簧、非平衡结构，旋转 环是靠推环的拨叉带动耳环传动，按外流外装式设计， 主要用于化工腐蚀泵上。
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。
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；
Leabharlann Baidu
④ 一次性投资高。
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从结构比较来看，单端面比双端面简单，在制造和装拆上较 容易，因而使用很普遍。双端面因要通入带液体（封液）至 密封腔内起“封堵”和润滑作用，就需另设一套装置。单端 面只适用于一般场合。双端面适用于强腐蚀、主温、带悬浮 颗粒及纤维的介质、气体介质、易燃易爆介质、易挥发粘度 低的介质、高真空、贵重物料及要求介质与空气隔绝且允许 内漏的情况。
目录
第一节 机械密封原理和基本结构型式 一 密封原理和特点 二 结构类型 三 常用机械密封标准结构简介
第二节 冷却冲洗与安装、使用 一 密封环端面发热 二 冷却、冲洗方法及系统设计 三 机械密封的安装
第三节 特殊工况下机械密封的设计要点 一 高温条件
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二 低温条件 三 高压与真空 四 高速 五 腐蚀性介质条件 六 含有固体粒子条件 第四节 机械密封失效原因与故障分析 一 机械密封的故障在零件上的表现 二 机械密封振动、发热的原因分析及处理 三 机械密封泄漏的原因分析及处理 四 机械密封典型失效原因分析 五 常见的渗漏现象 六 机封正常运行和维护问题