浅谈泵用双重机械密封与泵用干气密封的选型对比 【摘要】通过对神华某煤化工项目净化装置主洗泵密封的选型方案的对比，分析泵用双重机械密封与泵用干气密封的特点，比较两种密封形式的优缺点，通过分析比较发现：两者密封形式均没有绝对的优势。干气密封在公用工程条件稳定，装置运行稳定的场合具有一定优势；双重机械密封在新建、改建项目具有一定优势。 【关键词】泵双重机械密封干气密封对比 在煤制油化工装置中，存在许多有毒、有害、易燃、易爆介质，如甲醇、乙烯、硫化氢一氧化碳、轻烃等。机泵输送此类介质对密封要求较高，按照现代的管理要求，不允许泄露。目前，使用技术一般有三类，采用无泄漏泵如屏蔽泵、磁力泵、隔膜泵等，对于必须使用离心泵时，采用双重机械密封或干气密封。基本上大部分适用双封的场合都可以使用干气密封，在技术上来讲都是可行的。那么双重密封与干气密封，哪个更好，常常困扰许多使用者。本文以神华某煤化工项目净化装置煤化工净化装置主洗泵为例，对双重密封和干气密封进行一下简单的对比，希望能为更多在此领域的用户提供选择的参考。 1 机械密封 1.1 机械密封原理 机械密封的基本概念。 机械密封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。 机械密封主要有以下四类部件组成。主要密封件：1静环、2动环；辅助密封件：6旋转辅助密封圈、8静止辅助密封圈；压紧件：3弹簧；传动件：4弹箕座及5键或固定螺钉，7防转销、9压盖。 机械密封中流体可能泄漏的途径有如图1中的A、B、C、D四个通道。C、D泄漏通道分别是静止环与压盖、压盖与壳体之间的密封，二者均属静密封。B 通道是旋转环与轴之间的密封，当端面摩擦磨损后，它仅仅能追随补偿环沿轴向作微量的移动，实际上仍然是一个相对静密封。因此，这些泄漏通道相对来说比较容易封堵。静密封元件最常用的有橡胶O形圈或聚四氟乙烯V形圈，而作为补偿环的旋转环或静止环辅助密封，有时采用兼备弹性元件功能的橡胶、聚四氟乙烯或金属波纹管的结构.A通道则是旋转环与静止环的端面彼此贴合作相对滑动的动密封，它是机械密封装置中的主密封，也是决定机械密封性能和寿命的关键。
机械密封是靠一对或数对垂直于轴作相对滑动的端面在流体压力和补偿机构的弹力（或磁力）作用下保持贴合并配以辅助密封而达到阻漏的轴封装置。 2、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。 3、密封材料的种类及用途 密封材料应满足密封功能的要求。由于被密封的介质不同，以及设备的工作条件不同，要求密封材料的具有不同的适应性。对密封材料的要求一般是： 1）材料致密性好，不易泄露介质； 2）有适当的机械强度和硬度； 3）压缩性和回弹性好，永久变形小； 4）高温下不软化，不分解，低温下不硬化，不脆裂； 5）抗腐蚀性能好，在酸，碱，油等介质中能长期工作，其体积和硬度变化小，且不粘附在金属表面上； 6）摩擦系数小，耐磨性好； 7）具有与密封面结合的柔软性； 8）耐老化性好，经久耐用； 9）加工制造方便，价格便宜，取材容易。 橡胶是最常用的密封材料。除橡胶外，适合于做密封材料的还有石墨等，聚四氟乙烯以及各种密封胶等。 4、机械密封安装、使用技术要领 1、设备转轴的径向跳动应≤0.04毫米，轴向窜动量不允许大于0.1毫米； 2、设备的密封部位在安装时应保持清洁，密封零件应进行清洗，密封端面完好无损，防止杂质和灰尘带入密封部位； 3、在安装过程中严禁碰击、敲打，以免使机械密封摩擦付破损而密封失效； 4、安装时在与密封相接触的表面应涂一层清洁的机械油，以便能顺利安装； 5、安装静环压盖时，拧紧螺丝必须受力均匀，保证静环端面与轴心线的垂直要求； 6、安装后用手推动动环，能使动环在轴上灵活移动，并有一定弹性； 7、安装后用手盘动转轴、转轴应无轻重感觉； 8、设备在运转前必须充满介质，以防止干摩擦而使密封失效； 9、对易结晶、颗粒介质，对介质温度>80oC时，应采取相应的冲洗、过滤、冷却措施，各种辅助装置请参照机械密封有关标准。 10、安装时在与密封相接触的表面应涂一层清洁的机械油，要特别注意机械油的选择对于不同的辅助密封材质，避免造成O型圈侵油膨胀或加速老化，造成密封提前失效。
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.
机械密封比压选用原则 《液气压世界》2008年第3期阅读次数：370 【关键词】机械密封,载荷,承载能力,比载荷,流体膜压,微凸体接,触比压 【摘要】对各种不同密封型式、摩擦状态、密封面形状和流体相态的密封面载荷和承载能力作了具体分析，有利于对密封面比压的深入了解。对一些不切实际的选用原则和密封面比压的概念与数据进行了讨论分析，并给出明确的密封面比压新概念，以及如何验算密封面比压的具体计算方法。介绍了相关算例和数据资料。 为了保证机械密封可靠、长寿命运转，长期以来许多密封工作者千方百计地努力设确选用密封面比压，并以此来反映密封是否能够正常工作。由于设计时所用的计算方法不够完善，所以在使用过程中形成的密封面比压的平均值，可能与设计时确定的计算值相差很大。究其原因是对密封面比压的概念、用法和依据了解有些不全面，或混淆不清，甚至不正确。因此，有必要用摩擦学有关的新观点、新概念、新技术和新知识，对密封面的比压作一系统、完整及全面的研讨，以便得出正确的看法和计算方法，特别是下面关于比压选用原则，可供机械密封的设计、制造、使用和维护人员参考。 1、密封面载荷和承载能力 在机械密封的使用实践中，对机械密封的密封面比压有许多叫法。过去称作密封端面上单位面积所受的力，或作用在密封环带上单位面积上净剩的闭合力。近来有密封面微凸体接触比压(简称密封面比压)、单位接触压力和平均接触压力等叫法。为了便于对密封面比压有所了解，首先来分析密封面载荷和承载能力的轴向平衡。机械密封密封面的轴向载荷和承载能力示意，见图1。
图1 密封面轴向载荷和总承载能力示图 1.1 轴向载荷和总承载能力的平衡 机械密封轴向作用在密封面上的总载荷P g，包括流体压力作用载荷Pf和弹簧预加载荷P sp,即： P g=P f+P sp (1) 承受这一密封面载荷的是总承载能力W，它包括流体膜承载能力W f和微凸体承载能力W c。流体膜承载能力包括流体膜静压承载能力W st和流体膜动压承载能力W dyn，即： W=W f+W c=W st+W dyn+W c (2) 在稳定工况下两者是相互平衡的，即： P g≡W (3) 1.2 载荷和比载荷 通常在密封系统压差p s较低时，虽然由于结构关系流体作用面积A s大于密封面面积A f，但轴向总载荷不大，密封面的流体膜和微凸体的承载能力是足够的。则流体压力作用载荷为： P f=p s A s
水泵机械密封选型及使用 如何进行水泵机械密封的选型及机械密封的安装和使用 水泵机械密封件属于精密、结构较为复杂的机械基础元件之一，是各种泵类、反应合成釜、透平压缩机、潜水电机等设备的关键部件。其密封性能和使用寿命取决于许多因素，如选型、机器的精度、正确的安装使用等。 一、水泵机械密封的安装与使用要求 1、机械密封对机器精度的要求(以泵用机械密封为例) (1)安装机械密封部位的轴(或轴套)的径向跳动公差最大不超过0.04～0.06MM。 (2)转子轴向窜动不超过0.3MM。 (3)密封腔体与密封端盖结合的定位端面对轴(或轴套)表面的跳动公差最大不超过0.04～ 0.06MM。 2、水泵机械密封的确认 (1)确认所安装的密封是否与要求的型号一致。 (2)安装前要仔细地与总装图对照，零件数量是否齐全。 (3)采用并圈弹簧传动的机械密封，其弹簧有左、右旋之分，须按转轴的旋向来选择。 3、水泵机械密封安装 安装方法随机械密封型式、机器的种类不同而有所不同，但其安装要领几乎都相同，安装步骤和注意事项如下： 安装时，应按产品的使用说明书或样本，保证机械密封的安装尺寸。(2)装入前，轴(轴套)、压盖应无毛刺，轴承状况良好;密封件、轴、密封腔、压盖都应该清洗干净。为减少摩擦阻力，轴上安装机械密封的部位要薄薄地涂上一层油，以进行润滑，考虑到橡胶O形圈的相溶性，若不宜用油，可涂肥皂水。浮装式静环不带防转销的结构，不宜涂油，应干式装入压盖。 (3)先将静环与压盖一起装在轴上，注意不要与轴相碰，然后将动环组件装入。弹簧座或传动座的紧定螺钉应分几次均匀拧紧。在未固定压盖之前，用手推补偿环作轴向压缩，松开后补偿环能自动弹回无卡滞现象，然后将压盖螺拴均匀地锁紧。 4、水泵机械密封使用 (1)当输送介质温度偏高、过低、或含有杂质颗粒、易燃、易爆、有毒时，必须采取相应的阻封、冲洗、冷却、过滤等措施。 (2)运转前用手盘车，注意转矩是否过大，有无擦碰及不正常的声音。 (3)注意旋向，联轴器是否对中，轴承部位的润滑油加法是否适当，配管是否正确。
在机械设备中密封的功能是防止泄漏。起密封作用的零件称为密封件，简称密封。密封 件是机械产品中应用最广的零部件之一。在石油、石化、化工等的生产、加工、储运乃至销售环节，常常伴随着易燃、易爆、高温、高压、有毒有害和腐蚀等危险因素，机器及设备在使用中工作介质和润滑油的“跑、冒、滴、漏”，给生产带来了极大危害。 设备中的工作介质或润滑剂的泄漏，会造成浪费并污染环境，泄漏到环境中的物质一般 难以回收，严重污染了空气、水以及土壤。例如，很多化工厂区气味难闻，烟雾弥漫，对环境造成严重污染，严重危害职工的身体健康；易燃、易爆、剧毒、腐蚀性、放射性物质的泄漏，有可能发生着火、爆炸、中毒等事故，造成厂毁人亡，会危及人身及设备的安全：环境中的气体、灰尘、水等进入机械设备内会导致轴承、齿轮等过早地磨损报废，混入化工装置内会影响化工产品纯度；流体机械内部泄漏会影响容积效率等。随着生产装置的大型化，生产工艺向高温、高压、高速的方向发展，出现泄漏的机会越来越多，发生事故的危险越来越大，造成的经济损失也越来越大。往往一处管线、一台设备的泄漏就有可能导致一套装置，乃至全厂停产，还极可能会引起火灾、爆炸，造成人员伤亡等重大事故发生。因此，密封性能已成为评定机械产品质量的一个重要指标。 常用密封包括机械密封、液压与气动密封、垫密封、填料密封、胶密封、迷宫密封、螺旋密封、磁流体密封、高压密封等。 以下是我们在非标设备设计中需要常用到的一些密封件的选型步骤、设计技术要求等资料，各种常见密封的密封原理、基本结构、特点、使用性能、适用条件，如何根据使用条件，合理地选择密封材料、密封型式，正确进行密封结构的设计。 一、密封的分类 密封件可分为相对静止接合面间的静密封和相对运动接合面间的动密封两大类。静密封的密封部位是静止的，如管道法兰、螺纹连接、压力容器与盖间的密封等。动密封的密封部位有相对
简介：机械密封部件无论从制造精度上还是安装精度上要求都很严格，如果安装不当，就会影响密封的寿命和密封性能，严重时将会使密封迅速失效。机械密封广泛用于各种类型的泵。机械密封是一种精度较高的 机械密封部件无论从制造精度上还是安装精度上要求都很严格，如果安装不当，就会影响密封的寿命和密封性能，严重时将会使密封迅速失效。机械密封广泛用于各种类型的泵。机械密封是一种精度较高的密封装置，对安装和使用条件均有一定的要求。 一、机械密封的安装 为了使机械密封具有良好的密封性能，安装密封的设备应满足以下要求： 1、安装安装机械密封部位的轴（或轴套）的外径尺寸公差为h7，表面粗糙度Ra值不大于。安装机械密封部位的轴（或轴套）的外径≤50mm时，径向跳动公差≤；外径＞50mm时，径向跳动公差≤，安装机械密封的设备转子轴向窜动量≤。安装时必须将轴、密封腔体（泵盖）、机械密封本身清洗干净，防止杂质进入密封安装部位。 2、密封机械密封的安装是在泵的装配过程中进行的。待泵轴装上轴承箱，轴承箱的密封元件装好后，按以下步骤安装机械密封： 首先，安装前应确认产品型号及规格与设备要求是否一致，在安装密封的轴，腔体及压盖等与辅助密封圈接触处均匀涂油（注：对乙丙橡胶、或介质不允许注入润滑油的情况下，可涂抹植物油或肥皂水。再把机械密封套上轴，按设计的工作高度安装到位。过压盖通孔，采用对角线交叉拧紧方式，用螺栓将整个密封与密封腔体（泵盖）联接拧紧。机械密封配有辅助系统时，按标示正确连接管路，最后试车。 3、观察以上步骤完成后，手动盘车，注意观察转矩的变化，以及有无擦碰声音异常等，以确定是否要重新安装和调整。打开阀门，密封腔内通入密封介质，全部排出密封腔的空气，使密封腔中全部充满介质，并观察密封有无泄漏情况，确认上述两项正确无误后进行试运转。 二、机械密封安装使用的一般原则 1、弄清设备的情况，要了解设备转轴的转速、轴径；设备制造精度及密封腔尺寸，设备本身的使用寿命以及设备在生产工艺中的地位等要做全面均衡的考虑。 2、估算介质压力。泵的密封腔压力一般不是泵的出口压力，而是低于泵的出口压力。 3、弄清密封介质情况。要了解密封介质的状态，是气态还是液态，介质是否含颗粒及颗粒状况；了解介质的性质、温度，以便合理选型及采取必要的冷却、冲洗、润滑措施。 三、机械密封的安装时注意事项
第 52 卷第 4 期2015 年 8 月化 工 设 备 与 管 道PROCESS EQUIPMENT & PIPING V ol. 52 No. 4Aug. 2015 炼油装置中几种典型泵用机械密封及系统选型分析 王彬，程 （中国石油工程建设公司华东设计分公司，山东 青岛 266071） 摘 要：结合设计经验以及对API 682标准的研究，对泵用机械密封的选型要点进行了分析，主要包括密封类型、密封形式、布置方式、冲洗方案等。进而对炼油装置中的高温热油泵、高温热水泵以及强酸强碱泵机械密封及辅助系统的选型提出了合理化建议，对API 682中的PLAN53B 和PLAN23进行了改进，使之更好地为机械密封服务，有利于机械密封长期稳定运行。关键词：机械密封及系统；炼油；选型；泵 中图分类号：TQ 050.3； TH 136 文献标识码：A 文章编号：1009-3281（2015）04-0044-004 收稿日期：2014-11-12 作者简介： 王彬（1982—），男，河北保定市人，工程师。主要从 事旋转机械的设计选型工作。 由于机械密封具有密封性能好、工作可靠、泄漏量小、功率消耗少等特点，因而在国内外炼油化工生产的旋转设备中得到了广泛的应用，已经成为泵、压缩机、反应釜、搅拌器等工艺设备能否正常运转的关键部件。 随着环境保护和人类健康要求的提高，炼油装置中对泵用机械密封的要求也在不断提高。据统计，炼油装置中机泵故障的40%以上是由于机械密封发生泄漏而引起的。造成这一现象的原因，一是作为机泵中的动密封其本身所处的工作条件、起的作用所决定；二是许多国内设计单位以及工程公司认为机械密封及系统的选用是泵厂和密封厂的责任，往往对密封的类型、布置方式、冲洗方案了解不深，难以制定机械密封的选配方案，造成部分密封选型不当。在密封方案的选择中，除了密封本身安全可靠的设计外，密封的工作环境对密封寿命的影响更加重要，往往是由于密封工作环境的变化导致了密封的失效。因此密封系统的选择应更加受到重视。 本文结合自身设计经验以及通过与用户交流所得到的现场使用经验，对炼油装置中几种典型泵用机械密封及系统的选型进行了分析[1-8]。 1 泵用机械密封选型要点 美国石油协会API 682（Pumps-Shaft Sealing Systems for Centrifugal and Rotary Pumps ）标准中对机械密封的类别（Categories ）、类型（Types ）、布置 方式（Arrangements ）、冲洗方案（Flush plans ）等进行了分类，在工程应用中机械密封的选型也应注重以上要点进行分析。 另外，机械密封的pV 值是选择、使用和设计机械密封的重要参数，功耗、磨损与温升都与该值有关。pV 值越高，机械密封的技术水平及难度系数越高。1.1 机械密封类别（Categories ）的选择 API 682中规定了三种密封类别，一类密封（Category 1）用于非API 610尺寸密封腔，且密封腔温度为-40~260 ℃，密封腔压力≤2.2 MPa （A ）的场合，炼油行业大多采用API 610标准的泵，因此不建议采用此类密封。 二类密封（Category 2）用于满足API 610尺寸要求的密封腔，且密封腔温度为-40~400 ℃，密封腔压力≤4.2 MPa （A ）的场合，此类密封在炼油厂中应用最多，大多数烃类介质应用该类密封。 三类密封（Category 3）的温度、压力范围与2类相同，但对密封的认证试验以及图纸资料的要求更加严格，另外三类密封需要采用多孔均匀冲洗系统以及节流衬套需采用浮动石墨衬圈的形式。目前国内密封厂家不具备严格意义上的三类密封生产能力，因此仅建议在采用进口密封且应用场合要求极高的情况下选用。
机械密封选型方法及使用要求 核心提示：机械密封件属于精密、结构较为复杂的机械基础元件之一，是各种泵类、反应合成釜、透平压缩机、潜水电机等设备的关键部件。其密封性能和使用寿命取决于许多因素，如选型、机器的精度、正确的安装使用等。 一、选型方法： 机械密封选型的主要参数：密封腔体压力(MPA)、流体温度(℃)、工作速度(M/S)、流体的特性以及安装密封的有效空间等。 机械密封按工作条件和介质性质的不同，有耐高温、耐低温机械密封，耐高压、耐腐蚀机械密封，耐颗粒介质机械密封和适应易汽化的轻质烃介质的机械密封等，应根据不同的用处选取不同结构型式和材料的机械密封。 选型的基本原则为： 1：根据密封腔体压力，确定密封结构采用平衡型或非平衡型，单端面或双端面等。 2：根据工作速度，确定采用旋转式或静止式，流体动压式或非接触型。 3：根据温度及流体性质，确定摩擦副和辅助密封材料，以及正确选择润滑、冲洗、保温、冷却等机械密封循环保护系统等。 4：根据安装密封的有效空间，确定采用多弹簧或单弹簧或波形弹簧，内装式或外装式。 二、机械密封的安装与使用要求： 1：机械密封对机器精度的要求(以泵用机械密封为例) (1)安装机械密封部位的轴(或轴套)的径向跳动公差最大不超过0：04～0：06MM。 (2)转子轴向窜动不超过0：3MM。 (3)密封腔体与密封端盖结合的定位端面对轴(或轴套)表面的跳动公差最大不超过0：04～0：06MM。 2：密封件的确认 (1)确认所安装的密封是否与要求的型号一致。
(2)安装前要仔细地与总装图对照，零件数量是否齐全。 (3)采用并圈弹簧传动的机械密封，其弹簧有左、右旋之分，须按转轴的旋向来选择。 3：安装 安装方法随机械密封型式、机器的种类不同而有所不同，但其安装要领几乎都相同，安装步骤和注意事项如下： (1)安装尺寸的确定 安装时，应按产品的使用说明书或样本，保证机械密封的安装尺寸。 (2)装入前，轴(轴套)、压盖应无毛刺，轴承状况良好;密封件、轴、密封腔、压盖都应该清洗干净。为减少摩擦阻力，轴上安装机械密封的部位要薄薄地涂上一层油，以进行润滑，考虑到橡胶O形圈的相溶性，若不宜用油，可涂肥皂水。浮装式静环不带防转销的结构，不宜涂油，应干式装入压盖。 (3)先将静环与压盖一起装在轴上，注意不要与轴相碰，然后将动环组件装入。弹簧座或传动座的紧定螺钉应分几次均匀拧紧。 在未固定压盖之前，用手推补偿环作轴向压缩，松开后补偿环能自动弹回无卡滞现象，然后将压盖螺拴均匀地锁紧。 4：使用 (1)当输送介质温度偏高、过低、或含有杂质颗粒、易燃、易爆、有毒时，必须采取相应的阻封、冲洗、冷却、过滤等措施。 (2)运转前用手盘车，注意转矩是否过大，有无擦碰及不正常的声音。 (3)注意旋向，联轴器是否对中，轴承部位的润滑油加法是否适当，配管是否正确。 (4)开车后工作是否正常稳定，有无因轴转动引起的异常转矩，以及异常响声和过热现象。 (5)运转前首先将介质、冷却水阀门打开，检查密封腔内的气体是否全排出，防止静压引起泄漏，然后开机运行。 文章来源：密封技术网https://www.doczj.com/doc/8d13070773.html,/Knowledge/Details.aspx?kid=25957 相关推荐：密封圈 https://www.doczj.com/doc/8d13070773.html, 密封论坛https://www.doczj.com/doc/8d13070773.html, 盘根https://www.doczj.com/doc/8d13070773.html,/topic/packing/
关于机械密封设计问题的探讨 发表时间：2016-10-24T17:23:23.113Z 来源：《基层建设》2015年34期作者：陈勇 [导读] 摘要：先进的机械密封技术都是自动化的连续生产和文明生产必需的重要的环节。本文分析了机械密封设计的研发目的以及机械密封的主要类型等，对于在机械密封的设计过程中应该考虑到的一些因素等方面做出了说明，并且着重论述了如何提高机械密封设计的质量以及常用的机械密封结构形式。 张家港保税区港密机械密封件有限公司 215633 摘要：先进的机械密封技术都是自动化的连续生产和文明生产必需的重要的环节。本文分析了机械密封设计的研发目的以及机械密封的主要类型等，对于在机械密封的设计过程中应该考虑到的一些因素等方面做出了说明，并且着重论述了如何提高机械密封设计的质量以及常用的机械密封结构形式。 关键词：机械密封；设计；设计质量 引言 机械密封第一个专利是在1885年的英国出现的，1900年开始机械密封开始在轴承密封中应用。二战过后，美国在机械密封技术方面有了迅速的发展，英、法等国也纷纷开始生产机械密封；磨擦副材料方面也得到了极大改进，出现了石墨、陶瓷和硬质合金材料，其加工精度也是大为提高；同时，在结构上中间环密封、平衡型机械密封等出现了。在近半个世纪以来，人们对环保的日益关注，这便要求机械密封向低磨损、长寿命、高可靠性、零逸出等方向发展。 一、机械密封基本概念 机械密封就是指由至少一对跟旋转轴线垂直的端面在补偿机构弹力（或磁力）和流体压力的作用下及辅助密封配合下保持着贴合并且相对滑动而构成的以防流体泄漏的一种装置。补偿环的辅助密封是金属波纹管的被称为波纹管机械密封。 二、机械密封基本原件和结构 1、端面密封副（动、静环） 端面密封副，它的作用是使密封面能够紧密贴合，以防介质泄漏。它要求动、静环有良好的耐磨性，其中动环能够轴向灵活地移动，对密封面磨损进行自动补偿，使之与静环之间良好地贴合；而静环是具有浮动性的，起着缓冲的作用。为此密封面便要求要有良好的加工质量，以保证密封副能有良好的贴合性能。 2、弹性元件（隔膜、波纹管、弹簧） 弹性元件主要是起着预紧、补偿以及缓冲的作用，这就要求需要始终保持足够的弹性以克服辅助密封及传动件的摩擦以及动环等的惯性，以保证端面密封副的良好贴合和动环追随性，因此材料要求耐疲劳、耐腐蚀。 3、辅助密封（& 形圈、/ 形圈、. 形圈、异形圈和楔形圈） 辅助密封主要是起着动环和静环的密封作用，同时也有浮动及缓冲的作用。要求动环的密封元件能够保证动环和轴或者轴套之间的密封性以及动环浮动性，而静环的密封元件能够保证静环和压盖之间的密封性以及静环有一定浮动性。因此材料要求耐寒、耐热，并且能够与介质相容。 4、传动件（传动销、传动座、传动环、传动突耳、传动键或者牙嵌式联结器） 传动件主要是将轴的转矩传给动环的作用。其材料要求耐磨、耐腐蚀。 5、紧固件（轴套、组装套、弹簧座、紧定螺钉、压盖） 紧固件主要是起到动、静环的定位和紧固的作用。它要求轴向的定位正确，要保证一定的弹簧压缩量，使得密封副的密封面是处于正确位置并且保持良好的贴合。同时，还要求其拆装方便、能重复利用、容易就位等。它与辅助密封的配合处，安装密封圈需要有导向倒角以及压弹量，应该特别注意的是动环辅助密封件和轴套配合处必须耐磨损且耐腐蚀，有必要的时候和轴套配合处可以采用硬面覆层。 6、防转件（防转销） 防转件主要是起到防止静环转动及脱出的作用。它要求有足够长度，以防静环在负压下脱出，并且要求定位要正确，以防静环随着动环旋转。其材料要求耐腐蚀，在必要的时候中间可以加四氟乙烯套，为免损坏碳石墨静环。 三、机械密封主要类型 1、在彼此都没有相对运动的结合面之间产生的密封性静密封件。 2、在彼此都有相对运动的结合面之间产生的密封性动密封件。 3、还有一些是专门为了防止灰尘、尘埃和其他的有害物侵入一个系统而设计的密封件类型。此类密封件采用的是防护罩或者类似的结构形式，它基本上是属于半静密封件。 四、机械密封工作原理 机械密封在工作的时候，由密封流体压力及弹性元件弹力等所引起的轴向力使得动环、静环互相贴合并且相对运动，因为两个密封端面紧密的配合，使得密封端面之间的交界形成一个微小的间隙，当有压介质从此间隙通过时，形成了极薄的液膜，并且产生阻力，便阻止了介质泄漏，同时液膜又使端面得以润滑，来获得长期的密封效果。 五、常见的机械密封结构形式 密封技术的关键便在于消除各种零件的连接处的间隙泄漏。 1、接触零件精密配合。此种方法能够最大限度地保证和连接表面的轮廓相吻合，即在精加工的过程中，使它达到最小微观粗糙度。结合其表面精度的配合，此种方法在许多的结构中都能够满足密封的要求。 2、在连接处承受压应力。在连接处加载，利用接触面的受压缩应力，使得微观粗糙度发生变形从而实现密封。此种方法实际上可应用于所有的密封装置中。其主要的优点就是在密封件的加工性方面，对于配合表面的粗糙度和精度要求比较低，而且是由橡胶和热缩性材料以及其他非金属的材料来源，既丰富且具有着互换性。缺点便是要达到密封可靠性，这必然将增加结构之复杂性以及加工制造之难度。 3、利用辅助介质填充间隙。可以利用辅助介质来填充连接处的间隙，这已经成为了一种独立的密封方法，与此同时，也可以和精密
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： 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。 4、剧毒或气体介质：宜采用双端面机械密封。 机械密封常用型号： HU1型 HU1型机械密封符合ISO3096DIN24960和GB6556标准。辅助密封卷根据工况要求可选用同规格橡胶“O”圈PTFE“V”圈。单弹簧、非平衡 型拨叉传动、补偿能力强，安装时与轴旋向无关。 磨擦副材质与辅助密封材质可根据实际工况选用。 适用范围 被密封介质：油水、结晶性强碱、盐、高溶度流体、浆料、有机溶剂及其他弱腐蚀溶液。 密封腔压力：≤1Mpa 密封腔温度：-20℃~220℃ 线速度：≤15m/s HU3型
13 Seal Material and Arrangement Guide Note 1: Please refer to fold-out page 44i/ii for key to column headings, codes and comments.Note 2: ●= Acceptable. Note 3: Seal performance limits must also be checked.
14 Seal Material and Arrangement Guide Note 1: Please refer to fold-out page 44i/ii for key to column headings, codes and comments. Note 2: ●= Acceptable.Note 3: Seal performance limits must also be checked.
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机械密封比压选用原则 顾永泉 摘要：对各种不同密封型式、摩擦状态、密封面形状和流体相态的密封面载荷和承载能力作了具体分析，有利于对密封面比压的深入了解。对一些不切实际的选用原则和密封面比压的概念与数据进行了讨论分析，并给出明确的密封面比压新概念，以及如何验算密封面比压的具体计算方法。介绍了相关算例和数据资料。 关键词：机械密封；载荷；承载能力；比载荷；流体膜压；微凸体接触比压 分类号：TH 136； TB 42文献标识码：A 文章编号：1000-7466(2000)02-0021-04 Principles for selecting seal face mean contact pressure of mec hanical seals GU Yong-quan (The University of Petroleum,Dongying 257062, China) Abstract：Seal face mean contact pressure of mechanical fac e seals is discussed in detail. Concrete analysis on seal face load and load carrying capacity in v arious types, friction modes,seal face geometry and fluid phase states is given , which are useful for understanding seal face mean ,concepts and contact pressure pr actical principles for selecting p c data are discussed and an alyzed . The clear concepts, concrete and check calculation abo ut it are presented. calculation of p c Key words：mechanical seals;seal face load;load carr y ing capacity; unit load;fluid film pressure;aspiraties mean contact pressure▲
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。 机械密封冲洗方案及特点 冲洗的目的在于防止杂质集积，防止气囊形成，保持和改善润滑等，当冲洗液温度较低时，兼有冷却作用。冲洗的方式主要有如下： 一、内冲洗 1。正冲洗 （1）特点：利用工作主机的被密封介质，由泵的出口端通过管路引入密封腔。 （2）应用：用于清洁流体，p1稍大于p进，当温度高或有杂质时，可在管路上设置冷却器、过滤器等 2。反冲洗 （1）特点：利用工作主机的被密封介质，由泵的出口端引入密封腔，冲洗后通过管路流回泵入口。 （2）应用：用于清洁流体，且p进 机械密封设计中的选型 机械密封结构型式的选择是设计环节中的重要步骤，必须先进行调查：①工作参数—介质压力、温度、轴径和转速。②介质特性—浓度、粘度、腐蚀性、有无固体颗粒及纤维杂质，是否易汽化或结晶等。③主机工作特点与环境条件—连续或间歇操作；主机安装在室内或露天；周围气氛性质及气温变化等。④主机对密封的允许泄漏量、泄漏方向(内漏或外漏)要求；寿命及可靠性要求。⑤主机对密封结构尺寸的限制。⑥操作及生产工艺的稳定性。 1.根据工作参数p、v、t选型 这里p是指密封腔处的介质压力，根据p值的大小可以初步确定是否选择平衡式的结构以及平衡程度。对于介质粘度高、润滑性好的，p≤0.8MPa，或低粘度、润滑性较差的介质，p≤0.5MPa时，通常选用非平衡式结构。p值超过上述范围时，应考虑选用平衡式结构。当p＞15MPa时，一般单端面平衡式结构很难达到密封要求，此时可选用串联式多端面密封.υ是指密封面平均直径的圆周速度，根据υ值的大小确定弹性元件是否随轴旋转，即采用弹簧旋转式或弹簧静止式结构，一般υ＜20～30m/s的可采用弹簧旋转式，速度更高的条件下，由于旋转件的不平衡质量易引起强烈振动，最好采用弹簧静止式结构。若p和υ的值都高时，可考虑选用流体动压式结构。t是指密封腔内的介质温度，根据t的大小确定辅助密封圈的材质、密封面的冷却方法及其辅助系统。温度t在0～80℃范围内，辅助密封圈通常选用丁腈橡胶O 形密封圈；-50℃≤t＜150℃，根据介质腐蚀性强弱，可选用氟橡胶、硅橡胶或聚四氟乙烯成型填料密封圈：温度＜-50或t≥150℃时，橡胶和聚四氟乙烯会产生低温脆裂或高温老化，此时可采用金属波纹管结构。介质浊度高于80℃时，在密封领域中通常就要按高温来考虑，此时必须采取相应的冷却措施。 2.根据介质特性选型 腐蚀性较弱的介质，通常选用内置式机械密封，其端面受力状态和介质泄漏方向都比外置式合理。对于强腐蚀性介质，由于弹簧选材较困难，可选用外置式或聚四氟乙烯波纹管式机械密封，但一般只适用p≤0.2～0.3MPa的范围内。易结晶、易凝固和高粘度的介质，应采用大弹簧旋转式结构。因为小弹簧容易被固体物堵塞，高粘度介质会使小弹簧轴向补偿移动受阻。易燃、易爆、有毒介质，为了保证介质不外漏，应该采用有封液(隔离液)的双端面结构。 按上述工作参数和介质特性选定的结构往往只是一个初步方案，最终确定还必须考虑主机的特征和对密封的某些特殊要求。例如，火箭发动机的密封寿命只需几分钟，但要求短时间内绝对不漏。舰船上的主机有时为了获得更有效的空间，对密封的尺寸和安装位置往往提出十分苛刻的要求，又如潜艇上的排水泵，在潜艇沉浮过程中，压力变化幅度很大等。在这些情况下，就不能按常规选择标准结构，而必须对具体工况作特殊设计，同时采取必要的辅助措施。 机械密封件-1 104型/109型/108型/FBD型材质: 机械密封选型参数及分类 (2013-12-27 10:00:00) 转载▼ 标签： 机械密封 分类：车削密封件 一、机械密封选型参数 1.输送介质 输送介质的物理化学性质，如腐蚀性、固体颗粒含量和大小、密度、黏度、汽化压力，介质中的气体含量以及介质是否易燃、危险或易结晶等。 2.安装密封的有效空问 安装密封的有效空间包括D与L等。 3.工艺参数 (1)密封腔压力P 密封腔压力指密封腔内的流体压力，该参数是密封选用的主要参数。对新采购的泵，最方便、可靠的办法是向泵制造厂了解密封腔的压力数据;对现场在役设备，确定密封腔压力最简单的办法是在密封腔上装设压力表。 泵的类型估算公式 后盖板带背叶片、耐 磨环 Pm=Ps 0.25(Pd-Ps) 式中，Pm为泵进口压力，Pdo 为泵出口压力，下同 后盖板带平衡孔Pm=Ps 0.10(Pd - Ps)带背叶片和平衡孔Pm = Ps 后盖板有耐磨环，无 平衡孔 Pm = Ps 0.18MPa 开式叶轮，无后盖板 和平衡孔 Pm= Ps C(Pd - Ps) 注：C=0.1(最大叶轮直径)，C=0.3(最小叶轮直径) 后盖板无耐磨环，无 平衡孔 Pm = Ps (大部分立式泵均如此) 多级泵需根据平衡管、平衡盘和平衡鼓的布置来分析，密封腔压力有时等于进口压力，有时是某一中间级出[1压力．有时是泵的出口压力 (2)流体温度T指密封腔内的流体温度。 (3)密封圆周速度V指密封处轴的周向速度，按下式计算：V=πnd/60 (1-6) 式中 d——轴径，m； n——泵轴转速，r/min。 二、机械密封的分类 1.推压型和非推压型密封 (1)推压型密封指辅助密封沿轴或轴套机械推压来补偿密封面磨损的机械密封，通常就是指弹簧压紧式密封。 (2)非推压型密封辅助密封固定在轴上的机械密封，通常为波纹管密封。 表推压型密封和非推压型密封特点的比较 项目推压型密封非推压型密封 压缩单元单弹簧或多弹簧金属波纹管或橡胶波纹管 轴的辅助密封动态静态 尺寸范围/ram13～50810～305 温度范围/℃-268～232-268～427 压力范围/MPa≤20.69≤4.5 特点尺寸范围大 高压 适宜于特殊设计 适宜于采用特殊金属 零部件少 固有的平衡型结构 静环磨损后，动环能自由前移 高温 价格一般较低 金属波纹管密封一般价格较高 橡胶波纹管密封一般价格较低 化工泵基本选型指南 石油、化工工业在国民经济中占据非常重要的位置，化工流程泵作为关键配套设备也越来越受到人们的关注。由于化工介质的特性错综复杂，加之环境保护的要求不断提高，作为化工生产厂家，我们应如何对化工泵进行选型？应重点注意哪些方面？…等等显得尤为重要。现结合多数化工公司相关产品特点以对常用化工泵的选型做一点简要评述，希望能有益于广大客户在该领域更好地开展工作。 耐腐蚀问题 一直以来，腐蚀就是化工设备最头痛的危害之一，稍有不慎，轻则损坏设备，重则造成事故甚至引发灾难。据有关统计，化工设备的破坏约有60%是由于腐蚀引起的，因此在化工泵选型时首先要注意选材的科学性。通常有一种误区，认为不锈钢是“万能材料”，不论什么介质和环境条件都捧出不锈钢，这是很危险的。下面针对一些常用化工介质谈谈选材的要点： 1.硫酸作为强腐蚀介质之一，硫酸是用途非常广泛的重要工业原料。不同浓度和温度的硫酸对材料的腐蚀差别较大，对于浓度在80%以上、温度小于80℃的浓硫酸，碳钢和铸铁有较好的耐蚀性，但它不适合高速流动的硫酸,不适用作泵阀的材料；普通不锈钢如304（0Cr18Ni9）、316（0Cr18Ni12Mo2Ti）对硫酸介质也用途有限。因此输送硫酸的泵阀通常采用高硅铸铁（铸造及加工难度大）、高合金不锈钢（20号合金）制造，但其加工难度大和价格昂贵，因此不被人们看好。氟塑料合金具有很好好的耐硫酸性能，它是中国科学院上海有机化学研究所的专利材料，我公司于1985年引进的专利技术，最早用其开发并生产耐腐蚀化工泵，经中科院实验证明，目前尚未有哪种化学介质与其能产生反应，因此采用衬氟泵（F46）是一种更为经济的选择。公司适用产品有：IHF衬氟泵、FSB强耐腐蚀离心泵、IMD 氟塑料磁力泵等。 2.盐酸决大多数金属材料都不耐盐酸腐蚀（包括各种不锈钢材料），含钼高硅铁也仅可用于50℃、30%以下盐酸。和金属材料相反，绝大多数非金属材料对盐酸都有良好的耐腐蚀性，所以内衬橡胶泵和塑料泵（如工程塑料、氟塑料等）是输送盐酸的最好选择。公司适用产品有：CQB型氟塑料无泄漏耐酸泵、CQF工程塑料磁力泵（或氟塑料磁力泵）等。 3.硝酸一般金属大多在硝酸中被迅速腐蚀破坏，不锈钢是应用最广的耐硝酸材料，对常温下一切浓度的硝酸都有良好的耐蚀性，值得一提的是含钼的不锈钢（如316、316L）对机械密封设计中的选型
机械密封选型参数及分类
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