碳化硅机械泵用密封件
常压烧结碳化硅，由于其具有：耐磨、耐腐蚀、高硬度、低密度以及较高的高温强度，因而，近十多年来，在国计民生的各个领域中得到了日益广泛的应用。
在航空航天、核工业、石油工业、化学工业、轻纺工业、食品工业等需要在高温、高速、耐腐蚀、真空、电绝缘、无磁、干摩擦等特殊环境下, 作为一种新型陶瓷材料其不可或缺的替代作用正在被人们逐渐地认识，得到了广泛的应用。主要有以下几个方面：
一、机械密封环
常压烧结碳化硅陶瓷的耐化学腐蚀性好、强度高、硬度高，耐磨性能好、摩擦系数小，抗氧化、高温蠕变小、热稳定性好，因而是制造密封环的理想材料。由于材料基体组织致密，游离硅、游离碳含量极少，在高纯、超净、精细化工等领域中得到日益广泛的应用。
工件表面的超精密加工，使其在组合配对时，摩擦系数比氧化铝陶瓷和硬质合金小，因而具有较高的PV值，特别适合于在输送强酸、强碱及腐蚀性液体的工况中使用。我公司生产的常压烧结碳化硅制品，具有密度高〔3.10g/cm3-3.20 g/cm3〕、硬度高〔HRA94〕，可多品种、成批量生产各种形状复杂的机械密封环，如平环、单面台阶环、多级台阶环等。
二、磁力泵组件
随着精细化工产品的飞速发展，特别是国际标准ISO14000的进一步贯彻执行，杜绝跑、冒、滴、漏，对化工行业环境保护，尤其是对腐蚀性液体的输送提出了更高的要求。
磁力泵由于采用静密封代替机械密封、填料密封等动密封，因而泄漏更小、可靠性更高、使用寿命更长。对于磁力泵通常要求长时间的免维护，时间约为5-8年，这就对磁力泵轴系组件的选材提出了极为苛刻的要求。如泵中的泵轴、止推盘、轴套在装配后，必须耐磨损、耐腐蚀，且零泄漏。目前常压烧结碳化硅陶瓷已成为最适合的首选材料。
三、喷砂嘴
作为替代硬质合金、氧化铝陶瓷材料的后起之秀，常压烧结碳化硅材料已成为仅次于碳化硼陶瓷，是喷砂行业用量最大的材料。氧化铝陶瓷喷嘴的尽管价格低廉，但由于硬度低，耐磨性较差，只用于喷砂工作量不大的场合。
实际使用中，常压烧结碳化硅陶瓷的使用寿命是氧化铝陶瓷的4－7倍，更多用于比重大的硬质合金的替代产品。
四、防弹板
自从英国人乔巴姆发明陶瓷装甲以来，常压烧结碳化硅陶瓷由于硬度高、比重小、弹道性能较好、碎裂后可吸收较多能量、价格较低，广泛用于防弹装甲中，如车辆、舰船的防护以及民用保险柜、运钞车的防护中。
常压烧结碳化硅陶瓷的弹道性能优于氧化铝陶瓷，约为碳化硼陶瓷的70-80%，但由于价格较低，特别适合用于用量大，且防护装甲不能过厚、过重的场合。常压烧结碳化硅陶瓷具有强度高、韧性好的特点，作为防弹装甲材料，其抗多次打击性能非常好，因而整体的防护效果优于普通的碳化硅陶瓷，用于圆柱状陶瓷体轻质防护装甲中，其破碎点可达到6.5吨以上，防护效果明显优于使用普通碳化硅陶瓷的圆柱状陶瓷体的防护装甲。
碳化硅性能指标
机械密封标准 2009-9-9 0:30:37信息内容 序号; 标准号标准名称 1 GB 5894-1986 机械密封名词术语: 2 HB/T 4127.2-1999 机械密封分类方法: 3 GB 10444-89 机械密封产品型号编制方法: 4 GB 5661-8 5 轴向吸入离心泵机械密封和软填料用的空腔尺寸: 5 GB 6556-94 机械密封的型式、主要尺寸、材料和识别标志: 6 JB/T 8726-1998 机械密封腔尺寸; 7 HG3167-86 搅拌轴轴径系列: 8 HG2098-91 釜用机械密封系列及主要参数: 9 HG2264-92 釜用机械密封类型、主要尺寸及标志:{TodayHot} 10 JB/T1472-94 泵用机械密封; 11 HG21571-95 搅拌传动装置——机械密封: 12 JB/T4127.3-1999 机械密封技术条件; 13 JB/T6619.1-1999 轻型机械密封技术条件; 14 JB/T4127.3-1999 机械密封产品验收技术条件; 15 JB5086-91 内燃机陶瓷石墨系列水封技术条件; 16 HG/T2047-91 纯碱蒸汽煅烧炉旋转接头技术条件; 17 HG/T2269-92 釜用机械密封技术条件; 18 JB/T6373-92 焊接金属波纹管机械密封技术条件;
19 JB/T6614-93 锅炉给水泵用机械密封技术条件: 20 JB/T6616-93 橡胶波纹管机械密封技术条件; 21 HG/T2477-93 砂磨机用机械密封技术条件; 22 HG/T2478-93 搪玻璃泵用机械密封技术条件: 23 HG/T2734-95 中压反应釜用机械密封技术条件: 24 GB/T14211-93 机械密封试验方法: 25 HG/T2099-91 釜用机械密封试验规范: 26 JB/T5092-91 内燃机陶瓷石墨系列水封试验方法; 27 JB/T6619-93 轻型机械密封试验方法: 28 JB/T7369-94 机械密封端面平面度检验方法: 29 HG/T2122-91 釜用机械密封辅助装置: 30 JB/T6629-93 机械密封循环保护系统: 31 JB/T6630-93 机械密封系统用压力罐型式、主要尺寸和基本参数: 32 JB/T6631-93 机械密封系统用螺旋管式换热器: 33 JB/T6632-93 机械密封系统用过滤器: 34 JB/T6633-93 机械密封系统用旋液器: 35 JB/T6634-93 机械密封系统用孔板: 36 JB/T7055-93 机械密封系统用增压罐型式、主要尺寸和基本参数: 37 HG21572-95 搅拌传动装置-机械密封循环保护系统; 38 GB3345-88 船用泵轴的机械密封; 39 GB3346-88 船用泵轴的变压力机械密封:{HotTag} 40 HG/T2057-91 搪玻璃搅拌容器用机械密封: 41 HG/T2100-91 液环式氯气泵用机械密封:
泵用机械密封与填料密封的比较 离心泵外密封装置主要有填料密封、机械密封、迷宫式密封、浮动环密封。前两中最为常用。 机械密封(mechanical seal)是指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）的作用下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。弹力加载机构与辅助密封是金属性纹管的机械密封我们称为金属波纹管密封。在轻型密封中，还有使用橡胶波纹管作辅助密封的，橡胶波纹管弹力有限，一般需要辅以弹簧来满足加载弹力。 机械密封主要有以下四类部件。1.主要部件：动环和静环。2.辅助密封件：密封圈（有O形、X形、U型、楔形、矩形柔性石墨、PTFE包覆橡胶O圈等）。3.弹力补偿机构：弹簧、推环。4.传动件：弹箕座及键或各种螺钉。 填料密封又称为压盖填料（Gland Packings）密封，俗称盘根（Packings）。填料密封是最古老的一种密封结构，在我国古代的提水机械中，就是用填塞棉花的方法来堵住泄漏的，世界上最早出现的蒸汽机也是采用这种密封形式的。而19世纪石油和天然气开采技术的生产与发展，使填料密封的材料有了新的发展。到了20世纪，填料密封因其结构比较简单，价格不贵，来源广泛而获得许多工业部门的青睐。 填料装入填料腔以后，经压盖对它作轴向压缩，当轴与填料有相对运动时，由于填料的塑性，使它产生径向力，并与轴紧密接触。与此同时，填料中浸渍的润滑剂被挤出，在接触面之间形成油膜。由于接触状态并不是特别均匀的，接触部位便出现“边界润滑”状态，称为“轴承效应”；而未接触的凹部形成小油槽，有较厚的油膜，接触部位与非接触部位组成一道不规则的迷宫，起阻止液流泄漏的作用，此称“迷宫效应”。这就是填料密封的机理。 机械密封有三个密封点，这三个密封点的密封原理如下： 1.动环与静环之间的密封：是靠弹性组件（弹簧、波纹管等）和密封液体压力在相对运动的动环和静环的接触面（端面）上产生一适当的压紧力（比压）使两个光洁、平直的端面紧密贴合；端面间维持一层极薄的液体膜而达到密封的作用。这层膜具有液体动压力与静压力，它起着平衡压力和润滑端面的作用，两端面之所以必须高度光洁平直是为了给端面创造完美贴合和使比压均匀的条件，这是相对旋转密封。 2.静环与压盖之间的密封：用各种形状有弹性的辅助密封圈(例如橡胶)来防止液体从静环与压盖之间泄漏，属静密封。 3.动环与轴之间的密封：也是用各种形状有弹性的辅助密封圈来防止液体从动环与轴之间泄漏。这是一个相对静止的密封。但当端面磨损时，允许其作补偿磨损的轴向移动。 机械密封与填料函密封比较 优点： 1. 密封可靠，在较长的使用期中不会泄漏或很少泄漏，其泄露约为软填料密封的1%。清洁，无死角，可以防止杂菌污染。 2. 使用寿命长，正确选择摩擦负荷比压的机械密封可使用2~5年，最长有用到9年；在油，水介质中一般可达1~2年或更长。在化工介质中一般工作半年以上。 3 维修周期长，在正常工作的情况下，不需要维修。
机械密封主要参数
端面液膜压力 为了保证端面间有一层稳定的液膜（半液体润滑或边界润滑膜），就必须控制端面承受的载荷W，而W值究竟多大合适，是与液膜承载能力密切相关的。与平面轴承类似，机械密封端面间隙液膜的承载能力，称为端面液膜的压力，它包括了液膜的压力和液膜动压力两部分。 液膜静压力 当密封间隙有微量泄漏时，由于密封环内、外径处的压差促使流体流动，而流体通过缝隙受到密封面的节流作用，压力将逐步降低。假设密封端面间隙内流体流动的单位阻力沿半径方向是不变的，则流体沿半径r的压力降呈线性分布（图7-11）。例如中等粘度的流体（如水），其沿径向的压力就近似于三角形分布，低粘度液体（如液态丙烷等）则呈凹形，高粘度液体（如重油）压力缝补呈凸形。
端面间的液膜静压力是力图使端面开启的力，设沿半径方向r处，宽度为dr的环面积上液膜静压力为pr，设密封流体压力为p，则作用于密封面上的开启力R为
液膜动压力 机械密封环端面即使经过精细的研磨加工，在微观上仍然存在一定的波度，当两个端彼此相对滑动时，由于液膜作用会产生动压效应。有纳威斯托克斯(Novier-Stokes)方程：
如图7-13，设二平面间存在一定的斜楔，随着间隙减小，液压增大，而斜楔的进出口处压差为零，故有—液压最大值，对应该处的液膜厚度为h0，则流量 关于机械密封液体动压效应的形成和分析，有许多不同的观点和力学模型。由于密封面微观状态的影响因素很多，以及实验技术的困难，目前还不能提出能直接用于设计计算的公式。但对于机械密封设计的正确分析，具有一定的理论指导意义。 载荷系数 机械密封的载荷系数是在摩擦副轴向力平衡下，各项轴向力与密封上最大介质压力的比值，它反应了各种轴向力的作用和大小。载荷系数也可以用面积比来表示：介质压力作用在补偿环上使之与非补偿环趋于闭合的有效作用面积A e与密封端面面积A之比为载荷系数K.
机械基础精品课程教案 9. 2 机械密封常识 【课题名称】 机械密封常识 【教学目标与要求】 一．知识目标 1．了解机械密封的作用、种类、性能和用途。 2．熟悉常用机械密封装置。 二．能力目标 能够根据工作条件正确使用密封装置。 三．教学要求 使学生了解机械密封的种类、特点及用途。 【教学重点】 机械密封的作用 【难点分析】 【教学方法】 讲授为主，配以课件或录像演示，与学生共同回忆实习中所见到的机械密封方式。【学生分析】 如果学生已有实习的经历，应发挥学生的积极性，一起分析学习本次课的内容，否则单纯讲授不会有兴趣，多设疑问？让学生积极参与到教学中来，多给互动的机会效果会更好些。 【教学安排】 1学时（45分钟） 【教学过程】 一．检查旧课掌握情况及讲评作业 二．导入新课 设问：机器为什么要加入润滑油？润滑剂有哪几种？各有什么特性？润滑的方法又有哪些？如何防止润滑油、脂外泄？ 三．讲解新课 机械密封的目的是阻止润滑剂和工作介质泄漏，以及灰尘和水分侵入机器。 机械密封的方法有接触式和非接触式两种。接触式机械密封的轴与静止的机座之间相接触，但不是直接接触，而是通过其它密封件。按密封件的不同分为： 1．毡圈密封将毛毡制成密封条挤入轴承盖的密封凹槽圈内，靠毡圈贴紧贴转轴，由于毛毡较软，与轴之间不会形成摩擦，达到阻止润滑剂泄漏的作用。但只能应用在压力较小的场合，如常见的减速器的密封。其特点是结构简单，成本低，能起到密封的效果。 2．唇形密封圈密封在轴承盖内镶入橡胶密封圈，靠贴橡胶密封圈紧贴转轴，形成密封。由于橡胶密封圈具有一定的强度，能承受较大的压力，一般可达2.5MPa。 安装时需注意橡胶密封圈的唇口要对准压力较高的箱体内，才能起到密封的效果。相比之下，唇形密封圈密封的摩擦阻力要比毡圈密封大一些。 3．机械密封橡胶密封圈的动环和静环之间用弹簧支撑，使摩擦面保持一定的压力，防止润滑剂外泄。它所能承受的压力比唇形密封圈密封还要大一些。 4．非接触式密封轴与静止的机座之间不直接接触，存在一定的间隙。常用的方法有在轴承座内孔挖几个圆弧槽，形成油封；或选用端面曲路密封的方法。以圆弧槽密封为常用。
机械密封 每一种机械密封,只有用于规定的范围内才能有效地发挥作用。选型不当,则会使密封性能显著降低,寿命缩短,甚至失效。 选型的主要参数如下 一、密封腔介质压力P :介质润滑性好，粘度较高时，P≤0.8MPa选用非平衡型。介质润滑性差，粘度低时，P≥0.5Mpa 二、线速度V:V≤25m/s选用旋转型。V≥25m/s时选用静止型。 三、PV值:PV值涉及到密封面之间流体膜的稳定性（汽化）和磨擦副的耐磨性。 PV极限值举例： 1、粘度：低粘度介质易干磨擦宜选用平衡型。高粘度介质，宜采用强制传动结构。 2、腐蚀和化学溶剂： a、强腐蚀宜用外装式的四氟波纹管密封。 动静环材料宜采用碳化钨/碳化钨，或碳化硅/碳化硅，当颗粒易于阻塞密封腔时，须采用辅助装置经过过滤或分离后的冲冼液，冲洗端面。 4、剧毒或气体介质： 宜采用双端面机械密封。
订货须知 机械密封为主机服务，必须根据主机的具体工况条件来选择密封的结构型式和材料组对，以确保机械密封安全、可靠、持续有效地发挥作用。为使用户正确面经济地选用我厂产品，订货时请按《选型参数表》认真填写后寄给我们。谢谢合作！ 密封选型参数表：
机械密封安装使用要求 机械密封是精密部件，制造及安装精度都要求很严格，如果装配不当会影响密封性能，因此必须注意以下要求： 1、安装机械密封部位的轴（或轴套）的技术要求应按下表规定： 类别 轴径（mm) 径向跳动（mm) 表面粗糙度（Ra) 外径尺寸公差 转轴轴向跳动 （mm) 泵用 10-50 ≤0.04 ≤1.6h6 ≤0.1 >50-120 ≤0.06 釜用 20-80 ≤0.4 ≤1.6h6 ≤0.5 >80-130 ≤0.6 2、安装旋转环辅助密封圈的轴（或轴套）的端部应按下图倒角： 3、安装静止环辅助密封圈的端盖（或壳体）孔的端部及表面粗糙度应按下表及图的规定： 类别轴径（mm) C(mm) α 泵用 10-16 1.5 20° >16-48 2 48-75 2.5 >75-120 3 釜用 20-80 2 10° >80-130 3 类别轴径(mm) 跳动公差（mm) 泵用 16-50 ≤0.04 55-120 ≤0.06 釜用20-130 ≤0.1 6、密封安装之前，轴表面、磨擦副工作端面应涂以低粘度润滑油或水。 7、安装时应核对密封的安装尺寸，一般单弹簧密封轴向安装尺寸最大允差为±1.0mm多弹簧为±0.5mm. 8、安装后用手盘动旋转环，保证灵活转动，并有一定浮动性。然后进行静压试验和动压试验后，方可投入使用。
附表2： 行业标准项目建议书 [注1] 填写制定或修订项目中，若选择修订必须填写被修订标准号； [注2] 选择采用国际标准，必须填写采标号及采用程度； [注3] 选择采用快速程序，必须填写快速程序代码. 浅析给水泵机械密封共模故障原因及处理措施 [2011年07月05日] 来源：价值工程 作者：杨智翔 【字体：大 小】 导读： 在岭澳核电站二期1号机组电动主给水泵系统（L3APA ）调试运行期间，给水泵机械密封频繁出现共模故障，给机组运行带来安全隐患。文章通过对可能导致机械密封故
障的主要因素进行计算分析，指出冲洗水流量不足和密封腔内流场不均匀是导致共模故障的根本原因，通过采取提升泵效轮性能、减小冲洗水回路阻力和增设冲洗水分配环等措施，消除共模故障。关键词：机械密封；端面温度；冲洗水流量；流场特性 摘要：在岭澳核电站二期1号机组电动主给水泵系统（L3APA）调试运行期间，给水泵机械密封频繁出现共模故障，给机组运行带来安全隐患。文章通过对可能导致机械密封故障的主要因素进行计算分析，指出冲洗水流量不足和密封腔内流场不均匀是导致共模故障的根本原因，通过采取提升泵效轮性能、减小冲洗水回路阻力和增设冲洗水分配环等措施，消除共模故障。 关键词：机械密封；端面温度；冲洗水流量；流场特性 0引言 L3APA配置了3台Clyde union公司供应的85B1/RS型给水泵。给水泵为卧式、单级、双吸离心泵，驱动端和非驱动端安装有John Crane公司生产的机械密封。调试运行期间，给水泵机械密封频繁出现温度高、泄漏量超标、漏黑水等共模故障。本文以L3APA-B列给水泵（以下称“L3APA202PO”）为例，计算分析机械密封共模故障原因，并提出处理措施。 1L3APA给水泵机械密封及冲洗水回路介绍 1.1 机械密封结构介绍L3APA给水泵机械密封采用PLAN 23冲洗方案。它由一套动、静环密封组件组成，动环密封面依靠弹簧压力和密封腔室内的流体压力紧紧压在静环密封面上，但是两者又不完全接触，它们之间存有一层具有润滑功能的液膜。冷却水套类似于一个“热屏”，被安装在密封腔室内侧，用来冷却进入密封腔室的高温给水，防止机械密封部件损坏。设置在轴套外围的泵效轮随着水泵运行而高速旋转，提供足够的能量保证冲洗水在回路中不间断循环。 1.2 设计参数机械密封设计参数见表1。 2故障介绍 在调试运行期间，机械密封运行参数见表2。 解体机械密封，检查发现各O环状态完好，但密封副端面异常磨损，且存在过热痕迹，见图1。 运行参数和检查情况表明机械密封主要存在以下异常现象：①温度高。有关资料表明[1]，机械密封正常运行时，密封腔室出水温度应?燮60℃。②泄漏量超标。根据John Crane公司设计标准，机械密封正常泄漏量应当?燮0.25L/h。③漏黑水。经过检测，黑水中的黑色物质是碳粉，系密封副端面异常磨损所致。 3故障原因分析 可能导致机械密封故障的主要因素有以下四个：密封副端面比压pc、密封副端面线速度Vc、热量平衡性能和密封腔内流场特性。下面对这四个因素逐一进行分析计算。 3.1 密封副端面比压pc计算分析 pc的计算式如下：Pc=Psp+（B-Km）Ps；
机械密封的优缺点 机械密封是由经过精密加工的零件组成，它是一种性能较好的密封形式。其优点如下: 1、密封性能好 机械密封中有动环密封圈、静环密封圈及密封端面三处密封部位，其中动环密封圈及静环密封圈二处属于静密封，一般密封性较好。密封端面的表面光洁度和平面度都很高，一般处于边界润滑、半流体润滑状态，泄漏很小。机械密封泄露量一般在3.5ml/h以下，根据使用工况要求，也可把泄露漏量限制限侧在0.0lml/h以下. 2、.使用寿命长 机械密封密封端面由自润滑性及耐磨性较好的材料组成，还具有磨扭补偿机构。因此可连续使用半年以上，使用较好的可达一年甚至里长时间。 3、不需要经常调整 机械密封在密封流体压力和弹性力的作用下，即使摩擦副磨损后，密封端面也始终自动地保持贴紧。因此，一旦安装好以后，就不需要经常调整，使用方便，适合连续化、自动化生产。 4、摩擦功率消耗小 机械密封由于摩擦副接触面积小，又处于半流体润滑或边界润滑状况，摩擦功率一般仅为填料密封的0.2-0.3左右。 5、轴或轴套不产生磨损、 轴或轴套与机械密封动环之间几乎无相对运动，可重复使用，降
低部件的消耗。 6、.耐振性强 机械密封由于具有缓冲功能，因此当设备或转轴在一定范围内振动时，仍能保持良好的密封性能。 7、密封参数高，使用范圈广 当合理选择摩擦副材料及结构，加之适当的冲洗、冷却等辅助系统的情况下，机械密封可广泛适用于各种工况，尤其在解决高温、低温、强腐蚀、高速等恶劣工况下的密封时，更显示其优越性。 机械密封也存在一定的缺点，主要是： 1，结构复杂，装配精度要求高 一般机械密封有一对摩擦副组成密封端面。当密封参数较高时，将由两对或几对摩擦副组成，加上辅助系统，在结构上较普通的填料密封复杂。同时由于装配精度要求高，安装时有一定技术要求，故对于初次使用机械密封的人来讲显得稍微难些。 2、更换不方便 机械密封零件都是环形零件，而且这些琴件一般不能做成剖分式。能需在更换密封零件时，就需要部分或全部地拆开机器设备的传动部分，才能从传动轴端取出密封零件。 3、排除故障不方便 当机械密封运转不正常时，采取应急措施困难，这时只好将设各停止运行进行处理。
机械密封的类型 1 按工作参数分类 机械密封按不同工作参数分类见表1 表1 机械密封按工作参数分类
满足下列条件： p＜0.5MPa；0＜t＜80℃; υ＜10m/s；d≤40mm 轻型机械密封不满足重型和轻型的其他密封中型机械密封 按使用介质分强酸、强碱及其他强腐蚀介质耐强腐蚀介质机械密封油、水、有机溶剂及其它弱腐 蚀介质 耐油、水及其它弱腐蚀性介质 机械密封 含磨粒介质耐磨粒介质机械密封 2 按结构型式分类 机械密封按结构型式分类，其基本类型有： （1）平衡式和非平衡式机械密封 能使介质作用在密封端面上的压力卸荷的为平衡式，不能卸荷的为非平衡式。按卸荷程度不同，前者又分为部分平衡式（部分卸荷）和过平衡式（全部卸荷）。平衡式密封（图29.7-2a）端面上所受的作用力随介质压力的升高而变化较小，因此适用于高压密封；非平衡式密封（图29.7-2b）密封端面所受的作用力随介质压力的变化较大，因此只适用于低压密封。平衡式密封能降低端面上的摩擦和磨损，减小摩擦热，承载能力大，但其结构较复杂，一般需在轴或轴套上加工出台阶，成本较高。后者结构简单，介质压力小于0.7MPa时广泛作用。 图29.7.2 平衡式与平衡式机械密封 a）平衡式；b）非平衡式
（2）内置式和外置式机械密封 弹簧和动环安装在密封箱内与介质接触的密封为内置（装）式密封（见图29.7-3a）；弹簧和动环安装在密封箱外不与介质接触的密封为外置（装）式密封（见图29.7-3b）。前者可以利用密封箱内介质压力来密封，机械密封的元件均处于流体介质中，密封端面的受力状态以及冷却和润滑情况好，是常用的结构型式。 外置式机械密封的大部分零件不与介质接触，暴露在设备外，便于观察及维修安装。但是由于外置式结构的介质作用力与弹性元件的弹力方向相反，当介质压力有波动，而弹簧补偿量又不大时，会导致密封环不稳定甚至严重泄漏。外置式机械密封仅用于强腐蚀、高粘度和易结晶介质以及介质压力较低的场合。 图29.7-3 内置式和外置式机械密封 a）内置式；b）外置式 （3）内流式和外流式机械密封 介质泄漏方向与离心力方向相反的密封为内流式密封（见图29.7-4a）；介质泄漏方向与离心力方向一致的密封为外流式密封（见图29.7-4b）。由于内流式密封中离心力阻止泄漏流体，其泄漏量较外流式少，前者适用于高压，速度高时，密封可靠。为加强端面润滑采用后者较合适，但介质压力不宜过高，一般为1～2MPa。
机械密封的基本结构工作原理和常见形式 一．基本原件，结构 1．端面密封副（静、动环） 端面密封副的作用是使密封面紧密贴合，防止介质泄漏。 它要求静、动环具有良好的耐磨性，动环可以轴向灵活地移动，自动补偿密封面磨损，使之与静环良好地贴合；静环具有浮动性，起缓冲作用。为此密封面要求有良好的加工质量，保证密封副有良好的贴合性能。 2．弹性元件（弹簧、波纹管、隔膜） 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和动环等的惯性，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。 3．辅助密封（& 形圈、. 形圈、/ 形圈、楔形圈和异形圈） 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和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、耐寒并能与介质相容。 4．传动件（传动销、传动环、传动座、传动键、传动突耳或牙嵌式联结器）它起到将轴的转矩传给动环的作用。材料要求耐磨和耐腐蚀。 5．紧固件（紧定螺钉、弹簧座、压盖、组装套、轴套） 它起到静、动环的定位、紧固的作用。要求轴向定位正确，保证一定的弹簧压缩量，使密封副的密封面处于正确的位置并保持良好的贴合。同时要求拆装方便、容易就位、能重复利用。与辅助密封配合处，安装密封圈要有导向倒角和压弹量，应特别注意动环辅助密封件与轴套配合处要求耐磨损和耐腐蚀，有必要时与轴套配合处可采用硬面覆层。 6．防转件（防转销） 它起到防止静环转动和脱出的作用。要求有足够的长度，防止静环在负压下脱出，并要求正确定位，防止静环随动环旋转。材料上要求耐腐蚀，在必要时中间可加四氟乙烯套，以免损坏碳石墨静环。 二．工作原理，基本动作 机械密封是由一对或者数对动环与静环组成的平面摩擦副构成的密封装置。 依靠弹性构件和密封介质的压力在旋转的动环和静环的接触表面，产生适当的压紧力，使这两个端面紧密贴合，密封端面之间维持一层极薄的液体膜而达到密封的目的。这层液膜具有流体动压力与静压力，起润滑和平衡压力的作用。
石墨材料陶瓷强度腐蚀性机械密封材料 滚子轴承内圈外圈推力滚动轴承的常用术语及定义水泵离心泵扬程湘江代表常见水泵型号代表的意思隔膜范围材料弹性重量JMX系列隔膜垫片换热器垫圈操作温度石化装置低温阀门材料技术韧性低温阀门技铸铁青铜黄铜木材铝合金常用摩擦介质弹簧阀体紧急材料紧急切断阀磁力部件液体特点材料ZCQ型自吸式介质压力结构密封圈力矩新型高寿陶瓷阀门材料硬度性能耐磨陶瓷球隔膜电信号光纤工作室信号隔膜泵垫片填料石墨硬质合金机械密封材石墨,材料,陶瓷,强度,腐蚀性,性能,介质机械密封摩擦副材料根据统计，机械密封的泄漏大约有80%～95%是由于密封端面摩擦副造成的。除了要保持密封面平行之外，主要是摩擦副的材料问题。(1)机械密封摩擦副材料应具备下列条件： 机械密封摩擦副材料 根据统计，机械密封的泄漏大约有80%～95%是由于密封端面摩擦副造成的。除了要保持密封面平行之外，主要是摩擦副的材料问题。 (1)机械密封摩擦副材料应具备下列条件： 1）机械强度高，能耐压和耐压力变形； 2）具有耐干磨性，耐高载荷性，自润滑性好； 3）配对材料的磨合性好，无过大的磨损和对偶腐蚀； 4）耐磨性好，寿命长； 5）导热性和散热性好； 6）耐高温性能好； 7）抗热裂性能好； 8）耐腐蚀性强； 9）线膨胀系数小，能耐热变形和尺寸稳定性好； 10）切削加工性好，成型性能好； 11）气密性好； 12）密度小。 综合衡量摩擦副材料，一般认为：浸渍树脂或金属的石墨材料，其导热性和自润滑性都很好，应优先考虑选用；强氧化性介质，应选用陶瓷材料；介质含颗粒，应选用硬对硬摩擦副材料，如碳化钨-碳化钨；强腐蚀介质，应选用填充聚四氟乙烯-陶瓷等。 机械密封软面材料 (2)机械密封软面材料主要包括： 1）石墨。有两种不同烧结石墨：碳石墨和电化石墨。前者质硬而脆，后者质软、强度低、自润滑性好。 石墨具有良好的自润滑性和良好的导热性，具有良好的耐腐蚀性但不耐强氧化介质，具有抗热冲击性和低摩擦因数。然而石墨存在着气孔率大、机械强度低的缺点。因此石墨用作软面材料时，需要用浸渍等办法来填塞孔隙，提高机械强度。 选择合适的浸渍剂是非常重要的。浸渍剂的性质决定了浸渍石墨的化学稳定性、热稳定性、机械强度、使用温度等。常用的浸渍树脂有酚醛树脂、环氧树脂、呋喃树脂等。酚醛树脂耐酸性较好，环氧树脂耐碱性好，而呋喃树脂耐酸性和耐碱性均较好。常用的浸渍金属有巴氏合金、铜合金、铝合金、锑合金等。浸渍金属石墨主要用90MPa，使用温度可达500℃；浸铜或铜合金的碳石墨使用温度为300℃；浸巴氏合金的碳石墨使用温度为120～180℃。
流体润滑与密封复习思考题 第1章：概述 1.(P3.5)过程装置发生泄漏的主要原因___________、___________、___________。 2.(P4.1&2)什么是泄漏，泄漏的原因是什么，什么是“零”泄漏，它的实际是什么，工程有没有必要全部要 求“零”泄漏，为什么？ 3.(P 4.4)什么是“逸出”，国际对逸出做了哪些求？ 4.(P4.5)防止泄漏和逸出的方法有___________、___________、___________、___________。 5.(P4.6)密封方式与分类有哪些？ 6.(P5)什么是磨擦、磨损、润滑，它们的关系是什么？ 第2.1章垫片密封 1.（P7）对垫片密封来说,密封流体泄漏的方式有界面泄露、渗透泄露、吹出泄露，防止泄漏的措施 分别是_________________、_______________________、_________________。 2.(P8)垫片密封的密封机理是什么,需要满足的条件是什么? 3.(P8)法兰连接设计的一般考虑是什么,需要满足哪些条件? 4.(P9)法兰分哪些类型,各有什么特点,绘出其基本图形.法兰密封面有哪些形式,各有什么特点? 5.(P9）法兰密封的粗糙度对垫片密封系统有什么影响,应如何选择法兰密封的粗糙度. 6.(P9)法兰的标准大体分成哪两类,法兰选择的因素有哪些,应如何进行选择法兰类型? 7.(P11)垫片的基本结构由密封元件、内增强层、表面层d 、抗粘结处理、外环、 内环组成。 8.(P11)垫片的基本类型有非金属垫片、半金属垫片、金属垫片。 9.(P12)垫片的力学性能有哪些,各是什么,对垫片密封系统有何影响. 10.(P13)高温对垫片的密封性能有何影响? 11.(P14)垫片的应力包括哪些?各是什么?设计垫片时如何考虑这些垫片应力. 12.(P15)垫片材料的选择要考虑的因素有易挥发有机物的逸出要求、介质、温度、 压力、法兰密封面粗糙度、其他考虑。 13.(P15)垫片尺寸的选择要考虑的因素有___________________、___________________、 ____________________。 14.(P15)垫片密封系统的螺栓载荷的计算主要方法有哪些?各是什么? 15.(P16)PVRC垫片设计方法有哪些新特点,其计算步骤是什么? 16.(P21)高压容器密封结构的特点是___________、___________、____________,典型结构有___________、 ___________、____________. 17.(P23)高压管道密封结构的特点是___________、___________、____________,典型结构有___________、 ___________、____________. 18.(P24)超高压容器密封结构设计时需要考虑的因素是什么,主要考虑哪些方面,典型结构有哪些. 19.(P21)自紧密封的工作原理？列举出至少3种自紧密封结构。 第2.2章胶密封 1.(P30)不停车堵漏注意事项有哪些？ 2.(P30)不停车堵漏密封剂分哪几类，其基本要求是什么，选择的原则是什么？ 3.(P31)、32、33不停车堵漏原理是什么，简述法兰、管道件、阀门的密封方法。法兰不停车堵漏的操作步 骤为___________、___________、____________、____________；管道不停车堵漏的操作步骤为___________、___________、____________、____________；阀门停车堵漏的操作步骤为___________、___________、____________、____________。 4.(P33)不停车堵漏安全注意事项是什么？ 5.(P34)密封胶的种类有哪些，各有什么特点？选择原则什么？密封胶按化学成分分为__________、
机械密封选型指南 每一种机械密封,只有用于规定的范围内才能有效地发挥作用。选型不当,则会使密封性能显著降低,寿命缩短,甚至失效。 选型的主要参数如下： 一、密封腔介质压力P 介质润滑性好，粘度较高时，P≤0.8MPa选用非平衡型。 介质润滑性差，粘度低时，P≥0.5Mpa 二、线速度V V≤25m/s选用旋转型。V≥25m/s时选用静止型。 三、PV值 PV值涉及到密封面之间流体膜的稳定性（汽化）和磨擦副的耐磨性。 PV极限值举例： 端面组合材料介质非平衡型平衡型 钴铬钨合金/石墨水 2 7 碳化钨/石墨水9 35.5 碳化硅/石墨水35.5 142 碳化硅/碳化钨水7 26.6 碳化钨/碳化钨水 2 9 四、密封介质温度T 在没有外冷条件下，机械密封的最高温度一般取决于辅助密封材料的安全使用温度。见下表： 材料安全使用温度℃备注
丁睛橡胶（NBR）-30~100 超过安全使用温度请使用金属波纹管机械密封 硅橡胶（MVQ）-40~200 乙丙橡胶（EPR）-10~160 氟橡胶（FPM）-30~180 聚四氟乙烯（PTFE）-100~220 五、介质的特殊性。 1、粘度：低粘度介质易干磨擦宜选用平衡型。高粘度介质，宜采用强制传动结构。 2、腐蚀和化学溶剂： a、强腐蚀宜用外装式的四氟波纹管密封。 b、辅助密封在不同化学介质中的适用表如下： 材料用途 丁腈橡胶（NBR）矿物油、汽油、挥发油、碳酸钾、氢氧化钾、水、磷酸等 硅橡胶（MVQ）丁醇、低溶胀性矿物油、弱酸、弱碱、氨水等 乙丙橡胶（EPR）丙酮、碱、二氧化硫、重铬酸钾、过氧化氢、氨水等 氟橡胶（FPM）热油、蒸汽、无机酸、丁醇、氯族溶剂等 氯醇橡胶（FCO）氟利昂 聚四氟乙烯（PTFE）酸、碱、溶剂及各种介质 3、含悬浮固体颗粒： 动静环材料宜采用碳化钨/碳化钨，或碳化硅/碳化硅，当颗粒易于阻塞密封腔时，须采用辅助装置经过过滤或分离后的冲冼液，冲洗端面。
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机械密封选型与常用型号比较 每一种机械密封,只有用于规定的范围内才能有效地发挥作用。选型不当,则会使密封性能显著降低,寿命缩短,甚至失效。 选型的主要参数如下 一、密封腔介质压力P 介质润滑性好，粘度较高时，P≤0.8MPa选用非平衡型。介质润滑性差，粘度低时，P≥0.5Mpa 二、线速度V V≤25m/s选用旋转型。V≥25m/s时选用静止型。 三、PV值 PV值涉及到密封面之间流体膜的稳定性（汽化）和磨擦副的耐磨性。PV极限值举例： 端面组合材料介质非平衡型平衡型 钴铬钨合金/石墨水27 碳化钨/石墨水935.5 碳化硅/石墨水35.5142 碳化硅/碳化钨水726.6 碳化钨/碳化钨水29 四、密封介质温度T 在没有外冷条件下,机械密封的最高温度一般取决于辅助密封材料的安全使用温度.见下表：
安全使用温 材料 备注 度℃ 超过安全使用温度请使用金属波 丁睛橡胶（NBR）-30~100 纹管机械密封 硅橡胶（MVQ）-40~200 乙丙橡胶（EPR）-10~160 氟橡胶（FPM）-30~180 聚四氟乙烯（PTF -100~220 E） 五、介质的特殊性。 1、粘度：低粘度介质易干磨擦宜选用平衡型。高粘度介质，宜采用强制传动结构。 2、腐蚀和化学溶剂：a、强腐蚀宜用外装式的四氟波纹管密封。 b、辅助密封在不同化学介质中的适用表如下： 材料用途 矿物油、汽油、挥发油、碳酸钾、氢氧化钾、水、 丁腈橡胶（NBR） 磷酸等 硅橡胶（MVQ）丁醇、低溶胀性矿物油、弱酸、弱碱、氨水等 丙酮、碱、二氧化硫、重铬酸钾、过氧化氢、氨 乙丙橡胶（EPR） 水等 氟橡胶（FPM）热油、蒸汽、无机酸、丁醇、氯族溶剂等 氯醇橡胶（FCO）氟利昂
GM37G系列机械密封件 本系列属单端面密封，非平衡型符合DIN24960标准适用于水泵、污水泵、油泵、化工泵及潜水泵等。 一、概述： 本系列属单端面密封，非平衡型符合DIN24960标准适用于水泵、污水泵、油泵、化工泵及潜水泵等。 二、主要技术参数 压力：≤1.2MPa 温度：-30℃～200℃ 转速：≤3000R/min 密封介质：水、污水、油及一般腐蚀性液体中使用 GM121系列机械密封件 本系列适用于污水、油类及一般弱腐蚀介质，静环有石墨环、硬质环、碳化硅环。 概述： 本系列适用于污水、油类及一般弱腐蚀介质，静环有石墨环、硬质环、碳化硅环。 如果使用在较强的腐蚀性介质，可以改O型圈为F4V型圈。 本系列机械密封系YM120型改进型，改动环为O型圈调节型，利用弹簧座上的二只肖钉套在叶轮上的传动，使密封的左右旋得已控制，可以任意旋向，可以采用左图中的静环尺寸，安装更简单。
注：静环可以采用左边总图中的形式，且安装长度应为L尺寸减L2尺寸加起H尺寸等于总长。 1.静环O型圈 2.静环座 3.静环 4.动环 5.动环O型圈 6.动环座 7.传动座 8.弹簧 9.石墨静环或碳化硅静环 10.静 环橡胶座 主要技术参数 适用压力：≤1 Mpa 适用温度：-20℃～180℃ 电机转速：轴径≤45≤3000转/分轴径≥50≤1450转/分 GM122系列机械密封件 M122系列机械密封件是一种内装内流单端面单弹簧非平衡型结构，符合ISO-3069、JB1472-75。标准。广泛应用于各种离心泵、化工泵、管道泵、及各种耐腐蚀泵。 一、概述： M122系列机械密封件是一种内装内流单端面单弹簧非平衡型结构，符合ISO-3069、JB1472-75。标准。广泛应用于各种离心泵、化工泵、管道泵、及各种耐腐蚀泵。 本系列机械密封件O型圈分丁腈橡胶、氟橡胶二种。如果在强腐蚀性介质中使用，可以用四氟V型圈来代替橡胶O型圈，使用V型圈时，先将V型圈放在90。C 热水中浸泡10分钟。安装时使V型紧贴密封件内壁和泵轴，以防满泄漏。 本系列机械密封件的静环分硬质合金和石墨环二种。用户可以根据使用的介质不同而选用不同静环. 本产品将动环O型圈、垫圈、弹簧座、销钉利用挡圈组合在动环座内。便利安装、使用方便、深受广大用户的好评。
机械密封主要零件的结构形式 1.动环的结构形式动环常用的结构形式如图2-122所示。图2-122(a)比较简单，省略了推环，适合采用橡胶O形辅助密封圈，缺点是密封圈沟槽直径不易测量，使加工与维修不便;图2-122 (b)对于各种形状的辅助密封圈都能适应，装拆方便，且容易找出因密封圈尺寸不合适而发生泄漏的原因;图2-122 (c)只适合用O形密封圈，对密封圈尺寸精度要求低，容易密封，但密封圈易变形;图2-122 (d)和图2-122 (e)为镶嵌式结构，这种结构是将密封端面做成矩形截面的环状零件(称为动环)，镶嵌在金属环座内(称为动环座)，从而可节约贵重金属。图2-122 (d)为采用压装和热装的刚性过盈镶嵌结构，加工简便，但由于动环与动环座材料的线膨胀系数不同，高温时易脱落，一般适用于轴径小于100mm、使用压力小于5 MPa、密封端面平均线速度小于20m/s的场合。图2-122 (e)为柔性过盈镶嵌结构，其径向不与动环座接触，而是支承在柔性的辅助密封圈上，并采用柱销连接，从而克服了图2-122 (d)的缺点，但加困难，在标准型机械密封中很少采用。图2-122(f)为喷涂结构，是将硬质合金粉或陶瓷粉等离子喷涂于环座上，该结构特点是省料，但由于涂层往往不致密，使用中存在涂层开裂及剥落现象，因此，粉料配方及喷涂工艺还有待改进。上述各种结构中，图2-122 (d)是国内目前采用最普遍的一种。 2.静环的结构形式静环常用的结构形式如图2-123所示。图2-123 (a)为最常用的形式，O形、v形辅助密封圈均可使用;图2-123 (b)的尾部较长，安装两个O形密封圈，中间环隙可通水冷却;图2-123 (c)也是为了加强冷却;图2-123(d)的静环两端均是工作面，一端失效后可调头使用另一端;图2-123 (e)为O形圈置于静环槽内，从而简化了静环座的加工;图2-123 (f)为采用端盖及垫片固定在密封腔体上，多用于外装式或轻载的简易机械密封上。
机械密封和密封文件编码（GHTU-UITID-GGBKT-POIU-WUUI-8968）
API标准——API是美国石油协会（AmericanPetroleumInstitute）的英文缩写。API 建于1919年，是美国第一家国家级的商业协会，也是全世界范围内最早、最成功的制定标准的商会之一。 API会标是美国石油学会的学会产品标志，始于1924年，目的是为了鉴定生产的设备、材料，并提供能符合API质量体系和产品标准的生产企业。该标志经美国注册登记，未经许可任何人不得使用。API的一项重要任务，就是负责石油和天然气工业用设备的标准化工作，以确保该工业界所用设备的安全、可靠和互换性。制定协调标准是API最早和最成功的项目之一，自1924年发布第1个标准开始，API现在已发布了500个标准。API是ANSI认可的标准制定机构，其标准制定遵循ANSI的协调和制定程序准则，API还与ASTM联合制定和出版标准，此外，API积极参加适合全球工业的ISO标准的制定工作，是ISO/TC671SC9井口设备和管线阀门的秘书处。 API标准经常被认为是“安全和可靠性”的同义词。 API682标准——针对机械密封和密封供应系统的，一直以来被广泛应用，同时还在工业应用范围以外被引用。新版API682标准的编写者指出，新标准从来没有考虑工业外的应用范围，并明确了API682标准适用范围，这些标准仅适用于泵机的密封系统，而不适用于搅拌机或压缩机。而且此标准适用于石油天然气以及（石油）化工行业，而不适用于供水或者食品行业。 API682规范的目标在于确保密封系统能够连续运行至少三年的时间、提高运行可靠性并简化维护流程。 机械密封件的要求 一般分为两个部分：液封（本期重点解析）和气封（即干气密封，后期会专门总结再推送给大家） 液封是专为密封液体而设计的机械密封件。实际上，密封端面之间的液膜非常小-相当于百万分之二十英寸或半微米。该液膜有助于隔离和润滑密封端面。当考虑到密封件能够承受的压力、温度和速度时，我们就会明白这是一项令人难以置信的技术成就。只有当我们拥有优质液膜时，这才会成为可能。 如何才能成为优质液膜？ 1.液体在操作条件下必须稳定且不会崩溃 2.液体必须是性能较好的润滑剂 3.液体在密封腔内必须保持液态，并且不会发生闪蒸或蒸发 4.液体应比较干净，不含污染物或固体颗粒