机械密封的主要参数
核心提示：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……
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.
载荷系数的大小，表示介质压力加到密封端面的载荷程度，通常可通过在轴或轴套上设置台阶，减小A e改变K值。根据载荷程度不同，机械密封可分为三种平衡型式，分别用于不同压力条件，见表7-2.载荷系数K的推荐见表7-3.
表7-2机械密封的平衡型式
密封平衡型式载荷系数范围使用压力范围
/MPa
非平衡式K》1P《0.7
平衡式0
p>(0.6～0.9)过平衡式K《0
表7-3机械密封端面压力、弹簧压力和载荷系数推荐值
密封类型端面压力P
c /MPa弹簧压力P
s
/MPa载荷系数K
内流式非平衡式0.3～0.60.08～0.3 1.15～1.30
平衡式0.3～0.60.08～0.30.55～0.85
外流式非平衡式0.3～0.50.1～0.3 1.20～1.30
平衡式0.3～0.50.1～0.30.65～0.80
过平衡式0.2～0.4-0.35～-0.15
端面压力
密封端面单位面积上所受的力称为端面压力，以P c表示。它是影响机械密封性能的主要因素之一。由弹簧力作用在密封端面单位面积上的压力称为弹簧压力，用P s表示。端面压力可根据作用在补偿环上的力平衡来确定。它主要取决于密封结构型式和介质压力。
内流单端面机械密封的端面压力
图7-16为几种内流单端面机械密封的结构简图，其旋转环为补偿环。今以图7-16A非平衡式结构为例，对补偿环作受力分析，其轴向力平衡见图7-17。
式中d b为平衡直径，即介质压力在补偿环辅助密封处的有效作用直径。F s和F p都是使端面趋于闭合的力。
1）端面液膜压力F m。端面液膜压力包括液膜静压力和液膜动压力，它们都是力图使端面开启的力。在目前的机械密封设计中，液膜压力都是粗略地以液膜静压力为计算依据，必要时再通过实验进行修正。
式中λ—液膜反压系数。
2）补偿环辅助密封与相关元件表面的摩擦阻力F t。F t的方向与补偿环轴向移动方向相反。补偿环向闭合方向移动时，F t为负值；反之，则为正直。
式中F t—由摩擦阻力引起端面压力增大或减小的值，单位为Pa.因此，端面所受静闭合力F′C为
外流单端面机械密封的端面压力
图7-18为几种外流式单端面机械密封结构简图，其中旋转环为补偿环。以图7-18B平衡式为例，作补偿环的受力分析，其轴向力平衡见图7-19.
与式7-4比较，形式上完全相同。因此，各种平衡程度的内流式或外流式机械密封，均可按式7-4计算端面压力，仅仅是K值的大小和正负值不同而已。
双端面机械密封的端面压力
图7-20的双端面机械密封，靠大气层侧的密封面受力情况与内流式单端面机械密封完全相同，端面压力为
式中P t—封液压力，单位为Pa。
靠介质侧的密封面受力情况与单端面内流式和外流式都不一样，其补偿环轴向力平衡如图7-21，按前面同样的方法可以导出端面压力为
式中K1—按内流式计算的载荷系数，
波纹管机械密封的端面压力
内流式波纹管机械密封（图7-22）中，波纹管外侧受到介质压力P作用。当长度L保持不变时，它在轴向产生的力FP相对于波纹管d4与有效直径d e之间的环形活塞端面受压力p作用时所产生的力（图7-23），即
外流式波纹管机械密封（图7-24），波纹管内侧受到介质压力p作用。当长度L保持不变时，它在轴向产生的力F p相当于波纹管有效直径d e与轴直径d之间的环形活塞端面受压力p所用所产生的力(图7-25)，即
波纹管的有效直径与波纹管的工作状态、波形、波数及材料等有关，可近似按下列公式计算：
矩形波（如车制的聚四氟乙烯波纹管）为
上述近似公式的计算值与实际值有一定偏差，压力越高，偏差越大。波纹管的有效直径d e，实际上相当于带辅助密封圈的机械密封中的平衡直径d b，因此，其端面压力计算式，只需由式7-4中减去末项，即
端面压力中各项参数的确定
主要参数包括：
1）弹簧压力p s。弹簧压力的主要作用的保证主机在起动、停车或介质波动时，使密封断面能紧密接合。同时用以克服补偿环辅助密封圈与相关元件表面间的摩阻力，使补偿环能追随端面的磨损沿轴向移动。
显然，p s值过小，难以起到上述作用；p s过大会加剧磨损。一般根据不同的机械密封的结构型式、介质压力和辅助密封圈材料等，通过实验或经验确定p s值。
对于内流式结构，通常取p s=0.05～0.3MPa，常用范围0.15～0.25MPa。介质压力小或介质波动较大者，p s取较大值；反之，取小值。
对于外流过平衡式结构，弹簧力除克服端面液膜压力和辅助密封圈与相关元件间的摩擦阻力外，还需克服介质压力对密封端面产生的开启力，故需较大的弹簧压力才能保证足够的端面压力。此种结构的弹簧压力通常比介质压力大0.2～0.3MPa.对于外流部分平衡式或背面高压式结构，由于介质进入背端面区域，起压紧端面的作用，故弹簧压力可比外流过平衡式取得小些或按内流式结构的弹簧压力范围选取，通常也可取0.15～0.25MPa。
真空条件小的弹簧压力p s取0.2～0.3MPa；补偿辅助密封圈为橡胶O形圈者，p s取较小值，辅助密封为聚四氟乙烯V形圈者，p s取较大值。
2）载荷系数K值。在结构设计中初步计算端面压力时，可根据介质压力和pv值、介质特性和摩擦副材料等按经验或通过实验选定。
一般对于内流非平衡式结构，K=1.15～1.3;内流平衡式K=0.55～0.85；外流平衡式K=0.65～0.8；外流过平衡式K=-0.15～-0.30.在上述K值范围内，当介质压力和pv值较小时，K可选较大值（指绝对值），反之则选较小值。
介质粘度较低时，由于液膜的润滑性较差，在其他条件相同的情况下，K值应选较小值。在pv值较高的情况下，通常按介质粘度大小选取K值。低粘度介质（如丙烷、丁烷、氨等），K值近于0.5；中等粘度介质（如水、水溶液、汽油等），K=0.55～0.6；高粘度介质（如油类），K=0.6～0.7.
K值一般不应《0.5.否则介质压力作用在密封端面上的轴向载荷过小；易使端面被液膜压力等推开而增大泄漏量。
3）液膜反应系数λ。端面液膜压力近似地按式7-1的平均液膜静压力P m表示，即
P m=λP
λ为密封面间的平均液膜压力与密封介质压力之比，λ值的大小与介质性质，转速、压力以及密封表面状态等有关。当液膜静压力近似地按三角形分布考虑时，则可取λ=0.5.但在高速条件小，液膜动压效果不能忽略，应通过实验确定λ值。
在密封端面处于边界润滑状态时，界面的边界膜多为一层极薄（小于0.1μm）的吸附膜，它是由吸附在金属表面的极性分子形成定向排列的分子栅。当吸附膜达到饱和时，极性分子紧密排列，分子间的内聚力使其具有一定的承载能力，并可防止两端面直接接触而起到润滑的效果，但并无推开端面的作用。也就是说，在边界润滑条件下，液膜反压系数λ=0.
4）介质压力P。式中7-4中的P为密封腔处的介质压力。泵用机械密封，当介质经叶轮背面与泵壳的间隙向密封腔内泄漏时，受到节流减压作用，其密封腔内的介质压力P，必然低于泵出口压力P2。根据实验，对于单级悬臂式离心泵，当泵出口压力不变时，密封腔介质压力P与上述间隙大小成正比，与叶轮上的平衡孔数及孔径成反比。通常可按p=（1/3～1/5）P2进行粗略估算，也可按以下实验室计算：对于双口环闭式叶轮（有平衡孔）离心泵
P≈P1+0.2P2
P2—泵出口压力
对于无平衡孔或半开式叶轮离心泵
P≈0.7P2
如果条件允许，密封腔压力最好通过实验确定。对于采用了循环或冲洗措施的机械密封，其密封腔处介质压力应为循环封液或冲洗液压力。斧用机械密封的密封腔处介质压力通常按斧内压力考虑。
5）摩阻力引起端面压力增大或减小的值Pt.在端面磨损后，补偿环在弹簧力作用下向非补偿环方向移动，此时辅助密封圈摩阻力方向与闭合力方向相反，即摩阻力使端面压力减小。如介质润滑性好且洁净，磨损补偿又不大时，Pt值一般可忽略不计，则式7-4可写成与波纹管式机械密封相同的形式，即
P C=P S+(K-λ)P
当介质易在轴上积垢，或磨损补偿量较大，或密封圈与相关零件的公差和粗糙度选择不当时，摩阻力仍然不可忽视。当轴或轴套（或与密封圈相关的其他零件）的粗糙度为Ra=0.1～0.2μm、辅助密封为聚四氟乙烯V形圈时，取Pt=0.08～0.1MPa.
上述端面压力的计算，尽管比较粗糙，但由于引入了大量经验数据而具有一定可靠性。端面压力直接影响机械密封的密封性和使用寿命，因此Pc值必须控制在适当范围内，并且应该满足下面条件：端面压力Pc一定要大于介质在密封端面上的饱和蒸汽压，否则端面间液膜蒸发会造成干摩擦而加剧磨损；端面压力Pc一定要大于端面间液膜压力，否则会产生过大泄漏。
由经验得出，通常Pc=0.3～0.6MPa较合适。对于内流式结构，当介质粘度较大，润滑性和摩擦副相容性较好时，端面压力可适当高些，取0.5～0.7MPa；反之，应降低为0.2～0.4MPa。一般外流式结构，Pc=0.1～0.1MPa；斧用机械密封中常用的外流过平衡式结构，Pc=0.2～0.5MPa；平衡式结构，Pc=0.3～0.6MPa。
PV值与摩擦功率
PV值
PV值是设计和使用机械密封的重要参数。计算时随着选取的压力其准不同，PV值有不同的含义。PV 值通常有以下几种表达方式：
1）表示工作条件的PV值。以被密封介质压力P与密封端面平均滑动速度V之乘积表示的PV值。它仅仅反应密封所处工艺条件下的工作参数。
2）极限（PV）值和许用［PV］值。极限（PV）值是指密封失效时达到的最高PV值，它是密封技术发展水平的重要标志。例如，20实际初期用于冷冻机上的机械密封的（PV）值还不到1MPa·m/s，到40年代，随着石墨、陶瓷、硬质合金等新型耐磨材料的出现，（PV）值达到15MPa·m/s，60年代由于原子能工业的需要，开发了流体静压型和流体动压型机械密封，使（PV）值提高到260MPa·m/s以上，到了70年代为满足宇航和核电站方面的特殊要求，出现了多级或与其他密封组合的机械密封，（PV）值达到了500MPa·m/s。
许用［PV］值的极限（PV）值除以安全系数的数值，（PV）和［PV］值一般在密封的产品说明书或样本中使用。
3）P c V值与极限（P c V）值。以端面压力P c与密封端面平均滑动速度V的乘积表示的P c V值，是机械密封实际工作时的性能参数。
极限（P c V）值是密封失效时达到的最高P c V值，因为摩擦功率及摩擦热量均与P c V成正比。随着P c V 值的增高，当摩擦面温升达到某一值时，会引起液膜的强烈蒸发，或者使边界膜失向（破坏了极性分子的定向排列）而造成吸附膜脱吸，导致摩擦副两个表面直接接触产生急剧磨损。所以（P c V）值是反应密封摩擦副的工作能力，也是评定摩擦副材料耐磨性和耐热性的重要指标。在进行摩擦副材料筛选或组队实验研究时，通常使用极限（P c V）值这一参数作为评定依据。
4）许用［P c V］值。许用［P c V］是极限（P c V）值除以安全系数的数值，它是密封设计时的重要依据。因为影响因素很多，不同的工艺条件和不同的密封材料，其磨损情况差异很大。因此，对某些文献给出的［P c V］值，必须注意其实验条件。
表7-4是［P c V］的最大许用值。显然，要保证密封的可靠性和达到预期的使用寿命，必须满足P c V 《［P c V］
表7-4常用摩擦副材料的［P c V］值
摩擦副材料［P
c
V］/MPa·m·s-1
静止环旋转环
碳化钨高镍铸铁氮化硅不锈钢陶瓷
铝青铜碳化钨碳化硅铝青铜石墨
石墨
石墨
石墨
石墨
石墨
碳化硅
碳化硅
石墨
90
40
25
19
19
19
53.5
30
35
如果设计时计算的P c V值大于［P c V］值，则应调整结果参数，或改进摩擦副材料、改善润滑状况，或采取强化冲洗和冷却等措施。
摩擦功率
机械密封的摩擦功率包括密封端面摩擦功率P f和旋转组件对介质的搅拌功率P s。一般情况下后者比前者小得多，而且也很难准确计算，通常仅计算密封端面摩擦功率P f。
如图7-26所示，端面承受的轴向载荷即净闭合力为W，假设端面压力Pc在运转过程中为恒定值且沿端面宽度均匀分布。在宽度为dr的微小环带面积上承受的轴向载荷为dW，则
dW=Pc·2∏rdr
此微小环带面积上的摩擦力为dF
dF=f·dW=fPc·2∏rdr
对旋转中心的摩擦转矩为dT f
dT f=r·dF=fPc·2∏r2dr
假设在密封端面上的摩擦系数为常数，则密封端面的总摩擦转矩为
式7-9是加设P c为定值且沿密封端面宽度均匀分布而导出的端面摩擦转矩计算式。实际上机械密封在持续运转一定时间后，沿密封端面径向不同位置的P c值是不相同的。因为端面的摩擦量与端面压力P c 及同一时间内所经过的摩擦滑动路径L成正比，离中心越远（即半径r越大）,旋转一周所经过的路程L 越长，磨损量也越大。随着磨损量增大，其环带面上承受的载荷减小，即端面压力P c减小。于此相反，离中心越紧（即半径r越小），旋转一周所经过的路程L越短，摩擦量也越小。其环带面上承受的载荷增大，即端面压力P c增大。由此，可以推断，经过一段时间后，整个密封端面上各处的磨损情况达到大体一致，即磨损量为一常数C。又由于旋转经过的滑动路程L与半径r成正比，故有如下关系
P c r=C
端面压力P c沿端面宽度分布如图7-26所示。在宽度为dr的微小环带面积上作用的轴向载荷
这表明运转初期的端面摩擦功耗比运转趋于稳定后的端面摩擦功耗大。设计时，以其中大者为依据，即按式7-9计算端面摩擦功率。
摩擦系数与许多因素有关，表7-5列出不同摩擦工况下的f值。对于普通机械密封，当无实验数据时，可取f=0.1进行估算。
表7-5机械密封端面摩擦因数范围
摩擦工况摩擦因数f
干摩擦半干摩擦边界摩擦半液摩擦全液摩擦0.20～1.00或更高0.10～0.60
0.05～0.15
0.005～0.10
0.001～0.05
由式7-13可知，当密封端面尺寸和润滑状态一定的情况下，摩擦功率主要取决于工作条件下的P c V 值大小。P c V值越大，端面摩擦损耗的功率也越大。此外，由于端面摩擦功率与摩擦因数和端面尺寸大小挣正比，因此在P c V值较高的情况下，应将端面宽度设计得窄些，并强化润滑措施，降低f值。
泄漏量
泄漏量是评定密封性能的主要参数。机械密封的泄漏，除了沿密封端面间隙的泄漏外，其他如辅助密封元件损坏、收缩、变形以及与它接触的相关零件表面太粗糙等而形成缝隙，或许由于密封环的压装和热
装工艺有缺陷等也会引起泄漏。但是这些静（或相对静止）密封，只要在设计和制造过程中严格控制质量，一般比较容易封严，因此这里只讨论沿径向通过旋转环和静止环端面构成的间隙所产生的泄漏。
50年代初期，布恩等许多作者，假设机械密封端面完全平行，并遵守流体动力学规律，由简化的纳维-斯托克斯方程导出了流体沿径向环形缝隙层流流动，也就是通过密封缝隙的泄漏量公式：
对于普通机械密封来说，密封面完全被一层足够厚的润滑膜隔开，亦即两个密封端面根本不接触的情况几乎是不存在的。因此在这种情况下，必然相应有很大的泄漏量，尤其是当选用平衡式时，还可能因密封面被推开而完全丧失密封能力。所以流体静压型和流体动压型机械密封比较符合外，对于普通机械密封并不适用。
当密封处于边界摩擦工况时，在密封缝隙中虽然存在液膜，但液膜不一定完整连续，可能有局部中断，并且几乎没有压力，因而也就没有明显的粘性力作用效果。由于在整个密封面上存在粗糙不平的不连续迷宫形凹隙（图7-27），当两个密封环端面作相对旋转时，在残余压力和离心力（内流式的泄漏方向与离心力方向相反）作用下，液体在两个密封面上相互接触的极小的间隙和凹槽间发生交换，液体从一个空隙转移到另一个空隙中去，直到液体质点达到缝隙的终端为止。在这种交换流动下，如果密封环的两个摩擦面粗糙度彼此相等，则泄漏量和摩擦面的宽度无关，而主要取决于摩擦表面粗糙度Ra，同时还与接触压力，滑动速度以及离心力大小和方向密切相关。因此迈耶根据这个流体交换理论导出了边界摩擦工况下的泄漏量（cm3/s）公式；
式中C2—流通系数，5×102，单位为m/s3/2
其余符号意义同前。
实际上，机械密封在不同工作条件下或在同一条件下的整个使用过程中，密封缝隙的几何形状和摩擦副表面粗糙度Ra都是不断变化的，因而泄漏量也必然要发生变化，而且影响泄漏量的因素很多，要想准确地计算泄漏量是非常困难的。因此上述的泄漏量计算公式，只能用来粗略地估算，但是它们提示泄漏量与各种因素的关系以及为减小泄漏量应该采取何种途径却有重要的指导意义。
为了保证密封具有足够的寿命，密封面应处于良好的润滑状态。因此必然存在一定程度的泄漏，其最小泄漏量等于密封面润滑所必须的流量，这种泄漏是为了在密封面间建立合理的润滑状态所付出的代价。所谓“零泄漏”机械密封，实际上也有微量泄漏，只不过泄漏的介质在离开密封面边缘时，已被摩擦热蒸发成气相而逸出，不易观察而已。要使机械密封既无内漏又无外漏，呈绝对密封状态，这不仅在技术上实现起来很困难，而且从摩擦磨损的观点来看也是不合理的。
机械密封允许的泄漏量，目前尚无统一标准。机械工业部曾对离心泵及其他类似旋转机械的机械密封，当介质为液体时规定：轴（或轴套）外径大于50㎜时，平均泄漏来给你不大于5mL/h;轴（或轴套）外径小于或等于50㎜时，泄漏量不大于3mL/h。
机械密封选型参数
机械密封的选型参数如下：
1．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、粘度、汽化压力，介质中的气体含量，以及介质是否易结晶等。
2．安装密封的有效空间(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。确定密封腔压力时，除需要知道泵进口和出口压力外，还需了解泵的类型和结构。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，确认密封腔压力最简单的办法是在密封腔上装设压力表。
为方便密封选用，表1给出了供参考的密封腔压力值Pm。
表1不同类型泵的密封腔压力值Pm(供参考)
泵的类型
估算公式
后盖板带背叶片、耐磨环泵出口压力，下同。?泵进口压力，Pd?Pm=Ps+0.25(Pd-Ps)，式中，Ps
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+1.8bar
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）双吸泵Pm=Ps
多级泵根据平衡管、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口压力，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
式中轴径，m；?d
泵轴转速，r/min。?n
三、机械密封型式的确定
1.推压型和非推压型密封
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。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。
推压型密封和非推压型密封特点的比较见表2。
表2推压型密封和非推压型密封特点的比较
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
商业用尺寸范围13～508mm18～305mm
温度范围-268℃～232℃-268℃～427℃
压力范围20.69MPa 2.41MPa
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
价格一般较低一般较高
2.平衡型和非平衡型密封
密封腔中的压力作用在动环上形成了闭合力，端面间的液膜形成开启力。载荷系数K>1，密封为非平衡型密封。一般非平衡型只能用于低压。当压力大于一定的限度，密封面间的液膜就会被挤出。在丧失液膜润滑及高负荷的作用下，密封端面会很快损坏。非平衡型密封不能平衡液体对端面的作用，端面比压随流体压力的上升而上升。载荷系数K<1，密封为平衡型密封。内装式密封轴上的台阶使密封端面延径向内移但不减少密封面的宽度。密封的开启力不变，但由于动环有较大的面积暴露在液体中，因此，闭合力被平衡了相当一部分。外装式密封的平衡方法除作用力方向恰好相反外，其余与内装式密封相同。在这种情况下，要增加闭合力中的液压的份额，以抵销密封端面间液膜的开启力。平衡型密封能部分平衡液体对端面的作用，端面比压随流体压力的上升而缓慢上升。一般非平衡型只能用于低压，但对润滑性能差，低沸点，易汽化介质及高速工况，即使在低压下，也应选用平衡型密封。因为对于非平衡型密封，当密封腔压力上升时，会将密封端面间的液膜挤出，使密封面很快损坏。平衡型密封能用于各种压力场合。API682中规定除无压双重密封的外侧密封允许采用非平衡型密封外，其余都应是平衡型密封。
3.单端面密封、无压双重密封和有压双重密封
单端面密封：只有一对摩擦副，结构简单，制造、拆装容易，一般只需设置冲洗系统，不需要外供封液系统。有压双重密封(原称为双端面机械密封)：有两对摩擦副，结构复杂，需要外供封液系统，密封腔内通入比介质压力高0.5~1.5bar的隔离液，起封堵、润滑等作用，隔离液对内侧密封起到润滑作用。无压双重密封(原称为串联密封)：有两对摩擦副，结构复杂，需要外供封液系统，密封腔内的缓冲液不加压，工
艺介质对内侧密封起到润滑作用。一般情况下，应优先选用单端面密封，因为单端面密封结构简单，使用方便，价格低。但在以下场合，优先选用双重机械密封。
(1)有毒及有危险性介质。
(2)高浓度的H2S。
(3)易挥发的低温介质(如液化石油气等)。
随着社会对健康、安全和环境保护的愈来愈重视，无压双重密封的使用量逐年上升，该种密封可广泛用于氯乙烯、一氧化碳、轻烃等有毒、易挥发、危险的介质。无压双重密封的内侧密封(第一道密封)是主密封，相当于一个单端面内装式密封，其润滑由被密封的介质担当。密封腔内注满来至封液罐的液体，未加压。内侧密封一旦失效，导致密封腔的压力提高，即能由封液罐的压力表显示、记录或报警。同时外侧密封就能在维修前起到密封和容纳泄漏液体的作用。对一些有毒、含颗粒介质(或腐蚀性相当厉害的介质)，一般可考虑以下方法：
(1)采用合适的环境控制措施，如外冲洗＋带旋风分离器的管路冲洗系统。
(2)采用有压双重密封。
有压双重密封隔离液的压力高于介质压力，因而泵送介质不会进入密封腔。内侧密封起到阻止隔离液进入泵腔的作用。因此当输送诸如粘性、磨蚀性及高温介质时，内侧密封由于没有暴露在介质中，因此可以不用昂贵的合金制作。外侧密封仅仅起到不使隔离液漏入大气的作用。
4.内装式和外装式密封
内装式密封：指机械密封安装在密封腔内。外装式密封：指机械密封安装在密封腔外。由于内装式密封的受力情况好，比压随介质压力的增加而增加，其泄漏方向与离心力方向相反，因此一般情况均选用内装式
机械密封。API682中明确标准型的机械密封为内装式密封。只有当介质腐蚀性极强时，且又不想考虑用有压双重密封时，才考虑选用外装式机械密封。5.旋转式和静止式机械密封
旋转式机械密封指补偿环随轴一起转动的机械密封。静止式机械密封指补偿环不随轴一起转动的机械密封。25m/s)，由于弹簧及其它旋转元件产生的离心力较大，动平衡要求高，消耗的搅拌功率也大，应选用静止式机械密封。/一般情况下均选用旋转式机械密封，但在轴径较大，转速较高(密封圆周速度此外如果介质受强烈搅动易结晶时，也推荐采用静止式机械密封。
6.单弹簧和多弹簧机械密封
单弹簧机械密封，结构简单，弹簧可兼起传动作用，但端面比压不均匀，不适用于高速运转。多弹簧机械密封，结构复杂，弹簧不能兼起传动作用，但端面比压均匀，适用于高速运转。一般情况下，推荐选用多弹簧机械密封。如API682中明确推压型的标准密封为多弹簧结构。
四、密封管路系统的选择
单端面机械密封，无压双重密封的内侧密封的密封管路系统的选择见表3，节流衬套、辅助密封装置和双重密封的管路系统的选择见表4。
表3单端面机械密封，无压双重密封的主密封(内侧密封)的管路系统
API方案说明
Plan1从泵的出口引出，至密封的内部循环。只推荐用于清洁液体，必需保证充足的循环量以维持密封面的条件。不推荐用于立式泵。
Plan2无冲洗液循环的封死的密封腔。不推荐用于立式泵。
Plan11从泵出口引出，经孔板至密封，冲洗密封端面后进入泵腔。不推荐用于立式泵。
Plan12从泵出口引出，经过滤器和孔板至密封，冲洗密封端面后进入泵腔。不推荐用于立式泵。
Plan13从密封腔引出，经过孔板至泵进口。
Plan21从泵出口引出，经孔板和冷却器至密封，冲洗密封端面后进入泵腔。
Plan22从泵出口引出，经过滤器、孔板和冷却器至密封，冲洗密封端面后进入泵腔。
Plan23
循环液通过一泵送环从密封腔引出，经冷却器返回密封腔。
Plan31从泵出口引出，经旋液分离器，清洁液自上部流出，进入密封腔；含有颗粒的液体从下部流出，返回泵进口。
Plan32外供冲洗液注入密封腔，必须注意选用的冲洗液注入后不会引起汽化，也不会污染泵送的介质。
Plan23从泵出口引出，经旋液分离器，清洁液自上部流出，经冷却器进入密封腔；含有颗粒的液体从下部流出，返回泵进口。
表4节流衬套、辅助密封装置和双重密封的管路系统
Plan51密封腔底部封死，外部的容器提供封液。
Plan52通过外部储液器向无压双重密封提供缓冲液。正常运行时，由泵送环维持循环。储液器通常向一废气回收系统连续排放气体，其压力低于密封腔内液体的压力。
Plan53通过外部储液器向有压双重密封提供隔离液。正常运行时，由泵送环维持循环。储液器压力高于密封腔内液体的压力。
Plan51使用一有压的外部隔离液储液器或系统提供清洁的液体，循环通过外部压力系统或泵来完成。储液器压力大于被密封的介质压
力。典型的使用例子是有压的双重密封。
Plan61密封压盖上设螺纹接头，出厂时堵上，供买方使用。典型的例子是由买方提供辅助密封装置的液体(如蒸汽、气体和水等)。注：对于立式泵，除采用Plan13外，其它的单端面密封、双重密封可以设置急冷型的辅助密封装置。
Plan62采用外供液体进行急冷，以防固体在大气侧积聚。典型的用法是配合采用一个小间隙的节流衬套。
注：对于立式泵，除采用Plan13外，其它的单端面密封、双重密封可以设置急冷型的辅助密封装置。
图中的符号说
明
一、API682标准要点介绍
美国石油协会1994年10月颁布的API682《离心泵、转子泵用的轴封系统》(ShaftSealingSystemsforCentrifugalandRotaryPumps)对离心泵和转子泵用的机械密封提出了最低限度的要求。其适用范围为：温度-40～260℃；压力0～34.5bar，轴径30～120mm。编制该标准的目的如下：
(1)在满足环保机构对泄漏量规定的条件下，要求机械密封连续运转周期最少3年。
(2)精简密封种类，提供一套选择方案最少的密封选型程序，以保证选用密封的可靠，并降低库存及维修费用。
API682标准的要点如下：
(1)所有的标准型机械密封均应为集装式设计。但钩式轴套型集装式结构，API682不看作是集装式密封，集装式密封应无需挪动电机就能装拆。
(2)标准型机械密封型式有三种。
TypeA，滑动式多弹簧密封，其配对密封面为烧结碳化硅对优质浸渍石墨，O型圈为氟橡胶(当运行温度或化学相容性不允许使用氟橡胶时，应用FFKM合成橡胶)，弹簧为哈氏合金C，其余部件(如轴套、压盖、限位器等)为316不锈钢。压盖内需设置一个优质石墨制成的节流衬环。
TypeB，低温旋转型波纹管密封，其配对密封面为烧结碳化硅对优质浸渍石墨，O型圈为氟橡胶((当运行温度或化学相容性不允许使用氟橡胶时，应用FFKM合成橡胶)，波纹管为哈氏合金C，其余部件(如轴套、压盖等)为316不锈钢。压盖内需设置一个优质石墨制成的节流衬环。
TypeC，高温静止型波纹管密封，其配对密封面为烧结碳化硅对优质浸渍石墨，O型圈为柔性石墨，波纹管为Inconel718(一种高等级的Ni-Cr合金)，其余部件(如轴套、压盖等)为316不锈钢。压盖内需设置一个优质石墨制成的节流衬环和一个青铜制成的防结焦档圈。(3)密封配置有三种：配置1，单端面密封；配置2，无压双重密封；配置3，有压双重密封。
(4)加大密封腔径向尺寸。
(5)对影响密封性能和寿命的尺寸和配合要求如下：
a.密封压盖和密封室应准确对中。
b.轴和轴套的间隙配合采用G7/h6。
注：G7/h6配合，依据直径的不同，其名义间隙为25~75μm。
c.密封室的端面跳动量每20mm不应超过10μm。
(6)采用浮动小间隙喉部节流衬套。
(7)对液化气体，密封腔压力与液化气最大汽化压力的差值应不小于3.5Bar或不小于最大汽化压力的10％。
(8)API682规定储液箱的最小储液量为20升。
(9)严格的试验
1.设计标准 设备所涉及的产品标准、规范；工程标准、规范；验收标准、规范等完全满足所有中华人民共和国的条例及规范，包括但不仅限于此。 (1)G B/T3216－1989《离心泵、混流泵、轴流泵和旋流泵试验方法》 (2)G B/T5660－1955《轴向吸入离心泵底座尺寸和安装尺寸》 (3)G B/T5656－1994《离心泵技术条件》 (4)G B/T13006-91《离心泵、混流泵、轴流泵汽蚀余量》 (5)G B/T13007-91 《离心泵效率》 (6)J B/《管道式离心泵型式与基本参数》 (7)G B10889-89《泵的振动测量与评价方法》 (8)G B10890-89《泵的噪声测量与评价方法》 (9)J B4127-85 《机械密封技术条件》 (10)JG/T3009－1993《微机控制变频调速给水设备标准》 (11)GA30—92 《消防气压给水设备性能要求和实验方法》 电气部分按国家现行的有关标准和规范执行。 所有与设计、制造、使用本次招标采购设备有关的国际标准、国家标准、 行业标准、深圳市地方标准及规定。 上述技术标准和规范如有不涉及之处或未能达到国际和国家最新标准时， 供货商应使本次招标采购设备所选用的材料、零部件符合最新版本的国际 和国家标准、规范，并提供所采用的国际和国家标准、规范以及所采用版 本的有关技术资料。 供货商使用上述以外的标准和规范时，应加以说明。应清楚地说明并提交 用于替代的标准或规范，明显的差异点要特别说明。当推荐的标准和规范 等效于或优于本规格书的要求时，才可能为业主接受。 2.定义
2.1“货物”系指供货商根据合同规定须向业主提供的一切设备及其附属设施、机械、备品备件、消耗性材料、专用工具和测试设备，以及满足合同设备组装、检验、培训、调试、性能测试、正常运行及维修等所必须的手册、技术文件、图纸和资料。 2.2“服务”系指根据合同规定供货商承担与供货有关的辅助服务，如调试、提供技术援助、培训和合同中规定供货商应承担的其它义务。 2.3“业主”指接受合同中货物及服务的单位。 2.4“供货商”指为本合同提供货物和服务的公司或实体。 2.5“现场”指将要进行设备安装和运转的地点。 2.6“验收”指业主依据技术规格及要求规定，接受合同货物所遵循的程序和条件。 2.7“业主”指深圳和而泰智能控制股份有限公司。 2.8“供货商”是指与业主签订供货合同的公司或实体。 2.9“用户方”是指接受合同货物及服务的最终用户。 2.10“原产地”是指设备的生产地或提供辅助服务的来源地。 2.11“天”是指自然天。 2.12TN-S: 电源端有一点直接接地，电气装置的外露可导电部分通过或保护导体连接到此接地点，整个系统的中性导体和保护导体是分开的。 2.13BAS：环境与设备监控系统。 2.14FAS：火灾自动报警系统。 3.工作条件 3.1海拔高度﹤1000米。 3.2环境温度： 最高日平均温度+40oC 最高月平均温度+35oC 最低温度：-25oC 3.3相对湿度：25oC时相对湿度不超过90%，投入运行前和运行初期可达到95%。 3.4地震烈度：8度。
API 610标准的机械密封材料和分类编码 机械密封的材料和结构特点，必须根据下列分类系统来编码： 第一位字母：平衡型（B）或不平衡型（U） 第二位字母：单端面（S），无压的双重密封（T）——即第7版中称“串联密封”，或有压的双重密封（D）——即第7版中称“双端面密封” 第三位字母：密封板（即密封压盖）型式：P＝普通式，不带节流衬套；T=节流衬套式，设有急冷、泄漏液接收孔和（或）排液接孔；A=辅助密封装置，型号需要加以规定。 第四位字母：垫（密封环）材料（见表1） 第五位字母：端面材料（见表2） 举例来说：一种编码为BSTFM的密封，就是一种平衡型、单端面的、装有带节流衬套的密封板的机械密封，静密封环垫材料为氟橡胶（FKM），动密封环与轴套之间的垫为氟橡胶（FKM），动静环端面副材料为碳对2型碳化钨，对以上材料以外的密封材料应当编码为X，并应在数据单上明确规定之。
机械密封的注解： 1、除非另有规定，采用多弹簧密封的弹簧材料必须采用哈斯特洛伊合金（Hastelloy C）。单弹簧密封的弹簧材料必须采用奥氏体不锈钢（AISI标准型316或同等材料）。其它金属零件也必须采用奥氏体不锈钢（AISI标准型316或同等材料）或适用于使用条件的其它耐腐蚀材料，但对金属波纹管除外，如果采用金属波纹管，其材料必须由密封制造厂根据使用条件推荐，金属波纹管的腐蚀速率应低于每年50μm（2mils，密耳）。 2、除非另有规定，密封板（即密封压盖）与密封室之间的密封应当采用氟橡胶的O形环，其使用温度低于150℃（300°F）。如果温度超过150℃以上或如果有规定，必须采用石墨充填的奥氏体不锈钢蜗形缠绕垫，此蜗形缠绕垫必须能够承受泵送液体的全温（即未采取冷却降温的）。 3、金属密封环不应当采用喷镀覆盖层来代替一体化的密封端面。 4、如果泵送温度超过175℃（350°F）时，泵制造厂和密封制造厂应当共同磋商对密封端面采取冷却冲洗液或对一头不通的密封室采用不断保持流通的冷却水室。 5、机械密封垫（密封圈）的温度极限应按下表的规定。 注a：其最低和最高的环境温度或泵送温度请询问制造厂。
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.
机械密封材料和分类编码 机械密封的材料和结构特点,必须根据下列分类系统来编码: 第一位字母:平衡型(B)或非平衡型(U) 第二位字母：单端面(S)；无压的双重密封(即第七版中称“串联密封”)(Ｔ)；或有压的双重密封(即第七版中称“双端面密封”)(D) 第三位字母：密封板(即密封压盖)型式(P=普通式，不带节流衬套；T=节流衬套式，设有急冷、泄露液接孔和(或)排液接孔；A=辅助密封装置，型式需加以规定)。 第四位字母：垫(密封环)材料(见表1) 第五位字母：端面材料(见表2) 举例来说，一种编码为BSTFM的密封，就是一种平衡型的、单端面的、装有带节流衬套的密封板的机械密封，静密封环垫材料为氟橡胶(FKM),动密封环与轴套之间的垫为氟橡胶(FKM),动、静环端面副材料为碳对2型碳化钨。对上列材料以外的密封材料应当编码为X，并在数据表上明确规定之。 表1 机械密封分类编码的第四位字母 第四位字母静密封环垫动密封环与轴套之间的垫 E 氟橡胶聚四氟乙烯 F 氟橡胶氟橡胶 G 聚四氟乙烯聚四氟乙烯 H 丁晴橡胶丁晴橡胶 I 高氟橡胶(FFKM) 高氟橡胶(FFKM) R 石墨薄片石墨薄片 X 按规定按规定 Z 蜗形缠绕垫石墨薄片 表2 机械密封分类编码的第五位字母 第五位字母密封环端面副材料 环1 环2 L 碳碳化钨-1 M 碳碳化钨-2 N 碳碳化硅 O 碳化钨-2 碳化硅 P 碳化硅碳化硅 X 按规定按规定 表3 机械密封垫和波纹管的温度极限 密封垫材料环境温度或泵送温度 最低最高 (℃) (○F) (℃) (○F) 1. 聚四氟乙烯-75 -100 200 400 2. 丁晴橡胶-40 -40 120 250 3. 氯丁橡胶-20 0 90 200 4. 氟橡胶-20 0 200 400 5.金属波纹管a 6.高氟橡胶-12 10 260 500 7. 石墨薄片-240 -400 400b 750b 8.玻璃纤维填充的聚四氟乙烯-212 -350 230 450
机械密封技术 摘要： 石油化工行业因其高危险性，密封技术越来越受到重视。其不仅可以减少资源浪费，保护了环境，也保障了安全生产。在其发展过程中衍生了种类繁多的密封技术。当前采用新材料和工艺的各种机械密封的新技术，进展较快。本文则对密封技术中最为常见的机械密封技术从结构、原理、安装、维护等方面进行简单的分析和论述。 关键词：机械密封；旋转环；静止环；冲洗 1、机械密封的工作原理 机械密封又称端面密封，是一种旋转机械的轴封装置。由于传动轴与设备之间有一圈间隙，当设备内介质压力与外界大气压力有差量时，会出现介质外泄或空气渗入。轴封的作用就在于消除此现象，以保证设备正常工作。机械密封作为轴封的一种，因其泄露量小、使用寿命长、无须经常维修等优点故被普遍采用。 机械密封是靠一对或几对垂直于轴线的端面在流体压力和补偿机构的弹力作用下保持接合并相对滑动配以辅助密封而达到的阻漏的轴封装置。 2、机械密封与软填料密封对比 优点： （1）密封性能高，泄露量很小，对于长期运转的设备也能保证良好的密封效果。 （2）使用寿命长，在化工介质中一般能工作半年以上。 （3）摩擦功率消耗小，减小了轴功率的损耗，其摩擦功率约为软填料密封的10%～50%。 （4）维修周期长，补偿装置可再端面磨损后做微量的压紧，一般情况下不需经常维修。 （5）抗振性能好，对转动轴的振动以及轴的偏斜不敏感。 （6）适用范围广，机械密封能用于高温、低温、高压、真空工况，以及各种腐蚀介质和含磨粒介质。
缺点： （1）结构较复杂，对加工精度和质量要求较高。 （2）因其复杂结构安装、拆卸不便。 （3）一次维修和保养成本较高。 （4）单件价格较高。 3、机械密封组成 （1）由旋转环和静止环组成的密封端面，又称摩擦副。 （2）由弹簧元件组成的补偿机构。 （3）辅助密封圈，包括动环密封圈和静环密封圈。 （4）使旋转环随轴一起旋转的传动元件。 4、机械密封的密封实现形式 轴带动旋转环转动，静止环固定在压盖上。两者间的密封面通过介质压力和补偿机构紧密结合，达到防止介质泄露和空气渗入的目的。为了防止介质通过旋转环和轴之间泄露出来，故安装动环密封圈，而静环密封圈则阻止了介质通过静止环与压盖之间泄露的可能。 静止环与压盖、压盖与壳体之间的密封，二者均属静密封。当端面摩擦磨损后，旋转环仅能沿轴向作微量的移动，因此旋转环与轴之间的密封实际上也是一个静密封。这些泄漏通道比较容易封堵。静密封元件常用的有橡胶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，则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。 旋转环与静止环的端面则是做着相当运动的动密封。因此它是整个机械密封装置中的主密封，同时也决定密封效果和机械密封的寿命。机械密封在工作过程中，由于旋转环和静止环两个密封端面紧密配合，使密封端面之间形成一道微小间隙，当介质通过此间隙时，形成极薄的液膜，产生阻力，阻止介质泄漏，同时液膜也起到润滑和冷却的作用，使机械密封的寿命增长。为了保证密封端面间必需的液膜，必须严格控制端面上的压力，若压力过大，则不易形成稳定的润滑液膜，从而导致端面的快速磨损；若压力过小，则影响密封效果导致泄漏量增加。 5、机械密封冲洗方案及其特点 机械密封的冲洗是一种控制机械密封温度、延长机械密封寿命的有效措施。冲洗的目的在于带走热量、保持和改善润滑、防止液膜气化、防止杂质集积、防止气囊形成等。 根据冲洗形式可分为内冲洗和外冲洗，其中内冲洗时利用输送介质进行冲洗，而外冲洗则是通过引入外界物质进行冲洗。
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。
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。
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。 1.当旋转轴（或轴套）9旋转时，通过紧定螺丝10和弹簧2带动动环3 旋转。 2.防转销6固定在静止的压盖4上，防止静环7转动。
目录 一、技术要求 (1) 1、概述 (1) 2、设计标准 (1) 3、定义 (2) 4、工作条件 (3) 5、基本条件 (3) 6、选型要求 (11)
一、技术要求 1.概述 1.1工程概况 北京地铁亦庄线线路起点位于宋庄路与石榴庄路交叉口南侧，以地下线形式沿宋庄路向南，至顶秀家园后转向东,在凉水河北侧与凉水河并行,下穿南四环后沿四环南侧向东；线路在龙爪树路转向南，沿规划龙爪树路穿过小红门中心区，下穿通久路及高压走廊，在三台山村西侧出地面，以高架线形式上跨成寿寺路及凉水河，进入旧宫地区；在旧宫镇东边缘上跨旧宫北路，之后线路转向东，跨越凉水河及南五环后进入开发区；开发区内线路沿亦庄文化园西路、宏达路、康定街等预留轨道位置到达通惠排干渠；过通惠排干渠后转入地下，以地下线方式沿规划站前街到达亦庄新城东部的亦庄火车站。起点设置宋家庄停车场、终点设置车辆段各一处。 1.2地铁亦庄线包括除宋家庄站外5座地下车站及8座高架（地面）车站。本技术规格书主要包括给排水及水消防系统的消防加压泵、消防稳压泵、卧式生活污水排污泵、车站及地下区间立式排水泵、潜污排水泵、出入口排水泵、临时排水泵；通风空调专业空调水系统的冷冻循环水泵及冷却循环水泵等。 1.3各车站及区间采用水泵设备材料表及技术参数详《水泵技术参数核对表》。 1.4本技术规格书并未充分引述有关标准和规范的条文，提出的是最低限度的技术要求，供货商应提供符合本技术规格书和工业制造标准的优质、成熟产品。 1.5本技术规格书作为订货合同的技术附件，与合同正文具有同等效力。 2.设计标准 设备所涉及的产品标准、规范；工程标准、规范；验收标准、规范等完全满足所有中华人民共和国的条例及规范，包括但不仅限于此。 (1)GB/T3216－1989《离心泵、混流泵、轴流泵和旋流泵试验方法》 (2)GB/T5660－1955《轴向吸入离心泵底座尺寸和安装尺寸》 (3)GB/T5656－1994《离心泵技术条件》
机械密封 技术规格书 编制： 审核： 批准： ×年×月×日
一、总则 1.1 项目概述：本技术规格书适用于XXX工作。 1.2 本技术要求内容包括机械密封的设计、结构、性能、制造、安装和试验 等方面，本技术要求提出的是最低限度的技术要求，并未对一切技术要求作出详细规定，也未充分引述有关标准和规范的条文，卖方应保证提供符合本技术要求和相关国际国内标准的优质产品及其相应的服务。1.3 乙方对甲方在本技术规格书上所提条文没有异议，甲方可以认为乙方提出的产品完全符合本技术规格书的要求（即无偏差）； 1.4 本技术规格书所使用的标准,如遇与乙方所执行的标准发生矛盾时,按较高标准执行； 1.5 乙方需提供高质量的备件，确保是国内领先技术水平、成熟可靠的产品； 二、项目描述及要求 2.1 本次项目主要内容：XXX 2.2 项目要求：在合同签定后，甲方有权因规范、标准、规程发生变化而提 出一些补充要求，具体内容双方共同商定。 三、设计依据（现场条件） 四、机械密封相关标准 4.1机械密封制作应遵守下述（但不限于）标准、规范和规定（最新版）；如 卖方采用自身工厂标准，应将相关标准提交招标方认可。
五、机械密封设计、制造及材料 5.1 供应商要求 5.1.1要求供应商有专业的机械密封技术工程师不少于5名，并列出技术工程师姓名、专业、工作年限、职称、职务、业绩等供参考；有对进口机封的设计、国产化改造相关业绩近一年内不少于3项，并附合同复印件。 5.1.2能够为客户设计制作各种非标机械密封件，并为客户提供现场机械密封产品的改进、测绘、维修技术方案等技术支持。 5.1.3有专业的机械密封维修部门，具备齐全的机封制造、试验与检验的设备设施，可提供各种进口机械密封维修改造，并对机械密封进行国产化设计制造。 5.2选型、设计、制造及材料选择遵照上述标准执行。 5.3机械密封最低性能要求 5.3.1泄漏量 当被密封介质为有毒、有害、易燃、易爆性质时，不允许有可见泄漏。 当被密封介质为液体时，平均泄漏量规定如下：
机械密封得种类与结构 1、内容提纲: ①机封得定义②机封得种类 ③机封得结构④典型机封及泄漏点分析 2、机械密封得定义 机械密封也称端面密封,主要用于泵、压缩机、液压传动与其她类似设备得旋转轴得密封。 机械密封就是由一对或数对动环与静环组成得平面摩擦副构成得密封装置。 3、机械密封得种类 按弹簧元件旋转或静止可分为: 旋转式:旋转式内装内流非平衡型单端面密封 静止式:静止式外装内流平衡型单端面密封 按静环位于密封端面内侧或外侧可分为: 内装式与外装式。 按密封介质泄漏方向可分为: 内流失与外流式。 按介质在端面引起得卸载情况可分为: 平衡式与非平衡式。 按密封端面得对数可分为: 单端面与双端面。 按弹簧得个数可分为: 单弹簧式与多弹簧式。 按弹性元件分类: 弹簧压缩式与波纹管式。 按非接触式机械密封结构分类:流体静压式、流体动压式、干气密封式。 按密封腔温度分类:高、中、普、低温密封。 按密封腔压力分离:超高、高、中、低压机械密封。 4、机封得结构 从结构特点瞧,机械密封型式多种多样,但按组成讲,它主要由4个基本单元组成: ①密封单元②缓冲补偿单元 ③传动单元④辅助密封单元 ①密封单元:由动环与静环组成得密封端面,这就是机械密封得核心。 ②缓冲补偿单元:以弹簧为主要元件而组成得缓冲补偿机构,它就是维持机械密封正常工作得重要条件。 ③传动单元:由轴套、键或固定销钉组成得传动机构,它就是实现动环随轴一起旋转得可靠保证,也就是实现动密封得前提条件。 ④辅助密封单元:由动环密封圈与静环密封圈等元件组成,它就是解决密封端面之外得、有泄漏可能得部位之辅助性密封机构,就是机械密封不可缺少得组成要素。 5、密封基本组件
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
机械密封的种类及其特点分析 机械密封的种类及其特点分析 1、推压型机械密封和非推压型机械密封 推压型机械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机械密封。 非推压型机械密封用于辅助密封固定在轴上的机械密封，通常为波纹管机械密封。 推压型机械密封和非推压型机械密封特点的比较见下表。 表推压型密封和非推压型密封特点的比较 2、平衡型机械密封和非平衡型机械密封 机械密封密封腔中的压力作用在动环上形成了闭合力，端面间的液膜形成开启力。载荷系数K>1，密封为非平衡型机械密封。一般非平衡型机械密封只能用于低压。当压力大于一定的限度，密封面间的液膜就会被挤出。在丧失液膜润滑及高负荷的作用下，机械密封的密封端面会很快损坏。非平衡型机械密封不能平衡液体对端面的作用，端面比压随流体压力的上升而上升。 载荷系数K<1，密封为平衡型机械密封。平衡型机械密封内装式密封轴上的台阶使密封端面延径向内移但不减少密封面的宽度。密封的开启力不变，但由于动环有较大的面积暴露在液体中，因此，闭合力被平衡了相当一部分。平衡型机械密封外装式密封的平衡方法除作用力方向恰好相反外，其余与内装式机械密封相同。在这种情况下，要增加闭合力中的液压的份额，以抵销机械密封端面间液膜的开启力。平衡型机械密封能部分平衡液体对端面的作用，端面比压随流体压力的上升而缓慢上升。一般非平衡型机械密封只能用于低压，但对润滑性能差，低沸点，易汽化介质及高速工况，即使在低压下，也应选用平衡型机械密封。因为对于非平衡型机械密封，当机械密封腔压力上升时，会将密封端面间的液膜挤出，使机械密封的密封面很快损坏。平衡型机械密封能用于各种压力场合。 3、单端面机械密封、无压双重机械密封和有压双重机械密封 单端面机械密封是只有一对摩擦副，结构简单，制造、拆装容易，一般只需设置冲洗系统，不需要外供封液系统。 有压双重机械密封(原称为双端面机械密封)指有两对摩擦副，结构复杂，需要外供封液系统，有压双重机械密封密封腔内通入比介质压力高0.5~1.5bar的隔离液，起封堵、润滑等作用，隔离液对内侧密封起到润滑作用。无压双重密封(原称为串联密封)指有两对摩擦副，结构复杂，需要外供封液系统，无压双重密封密封腔内的缓冲液不加压，工艺介质对内侧密封起到润滑作用。 一般情况下，应优先选用单端面机械密封，因为单端面机械密封结构简单，使用方便，价格低。但在以下场合，优先选用双重机械密封。 有毒及有危险性介质。(1) (2) 高浓度的H2S。 (3) 易挥发的低温介质(如液化石油气等)。 随着社会对健康、安全和环境保护的愈来愈重视，无压双重机械密封的使用量逐年上升，该无压双重机械密封密封可广泛用于氯乙烯、一氧化碳、轻烃等有毒、易挥发、危险的介质。无压双重机械密封的内侧密封(第一道密封)是主密封，相当于一个单端面内装式机械密封，单端面机械密封润滑由被密封的介质担当。密封腔内注满来至封液罐的液体，未加压。无压双重机械密封内侧密封一旦失效，导致密封腔的压力提高，即能由封液罐的压力表显示、记录或报警。同时无压双重机械密封外侧密封就能在维修前起到密封和容纳泄漏液体的作用。 对一些有毒、含颗粒介质(或腐蚀性相当厉害的介质)，一般可考虑以下方法： (1) 采用合适的环境控制措施，如外冲洗+带旋风分离器的管路冲洗系统。 (2) 采用有压双重机械密封。 有压双重机械密封隔离液的压力高于介质压力，因而泵送介质不会进入密封腔。有压双重机械密封内侧密封起到阻止隔离液进入泵腔的作用。因此当输送诸如粘性、磨蚀性及高温介质时，有压双重机械密封内侧密封由于没有暴露在介质中，因此可以不用昂贵的合金制作。有压双重机械密封外侧密封仅仅起到不使
机械密封的基本知识 机械密封是一种依靠弹性元件对静、动环端面密封副的预紧和介质压力与弹性元件压力的压紧而达到密封的轴向端面密封装置，故又称端面密封。 其中动环和静环的端面组成一对摩擦副，动环靠密封室中液体的压力和弹性元件的推力使其压紧在静环端面上，并在两环端面上产生适当的比压和保持一层极薄的液体膜而达到密封的目的。 机械密封被广泛应用于工业泵产品中，尤其在石油化工领域的存在易燃、易爆、易挥发、剧毒等介质场所，在国选煤、选矿行业中泵上的应用也越来越普遍。 其主要有以下优点： ⑴.密封效果好，可达到介质无泄露； ⑵.寿命长，在普通泵中一般可运行1~2年或更长时间；MAAG 泵的机械密封在正常使用中寿命可达5~10年以上； ⑶.对轴（或轴套）无磨损； ⑷.适用围广，可在目前常用介质、转速、温度、压力及轴径条件下使用； 当然，机械密封之所以没有在其他泵中还没得到普及，是因为它存在以下一些不足： ⑴.结构复杂、零件多，对安装人员有技术要求； ⑵.对泵轴向及径向跳动有要求，增加了泵加工成本； ⑶.密封损坏后维修不便；
⑷.选型要求高，须根据介质的物理化学性质、工艺参数及泵安装密封空间来选择合适的结构形式及材质； ⑸.成本高。 虽然机械密封有以上不足，但其密封效果已逐步得到用户的肯定，如今，机械密封在泵上的应用越来越普遍。 密封的基本知识 泄露是机械设备常产生的故障之一。造成泄露的原因主要有两方面： 一是由于机械加工的结果，机械产品的表面必然存在各种缺陷和形状及尺寸偏差，因此，在机械零件联接处不可避免地会产生间隙； 二是密封两侧存在压力差，工作介质就会通过间隙而泄 露。减小或消除间隙是阻止泄露的主要途径。密封的作用就是将接合面间的间隙封住，隔离或切断泄露通道，增加泄露通道中的阻力，或者在通道中加设小型做功元件，对泄露物造成压力，与引起泄露的压差部分抵消或完全平衡，以阻止泄露。 对于真空系统的密封，除上述密封介质直接通过密封面泄露外，还要考虑下面两种泄露形式：
盛年不重来，一日难再晨。及时宜自勉，岁月不待人。 机械密封的工作原理 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。 常用机械密封结构 机械密封一般由静止环（静环）1．旋转环（动环）2．弹性元件3．弹簧座4．紧定螺钉5．旋转环辅助密封圈6和静止环辅助密封圈8等元件组成，防转销7固定在压盖9上以防止静止环转动。旋转环和静止环往往还可根据它们是否具有轴向补偿能力而称为补偿环或非补偿还。 机械密封中流体可能泄漏的途径有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。因此，对密封端面的加工要求很高，同时为了使密封端面间保持必要的润滑液膜，必须严格腔制端面上的单位面积压力，压力过大，不易形成稳定的润滑液膜，会加速端面的磨损；压力过小，泄漏量增加。所以，要获得良好的密封性能又有足够寿命，在设计和安装机械密封时，一定要保证端面单位面积压力值在最适当的范围。 机械密封与软填料密封比较，有如下优点： ①密封可靠在长周期的运行中，密封状态很稳定，泄漏量很小，按粗略统计，其泄漏量一般仅为软填
动密封基础知识 机械密封 1 机械密封的工作原理 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。 图29.7-1 机械密封结构 常用机械密封结构如图29.7-1所示。由静止环（静环）1、旋转环（动环）2、弹性元件3、弹簧座4、紧定螺钉5、旋转环辅助密封圈6和静止环辅助密封圈8等元件组成，防转销7固定在压盖9上以防止静止环转动。旋转环和静止环往往还可根据它们是否具有轴向补偿能力而称为补偿环或非补偿还。 机械密封中流体可能泄漏的途径有如图29.7-1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。因此，对密封端面的加工要求很高，同时为了使密封端面间保持必要的润滑液膜，必须严格腔制端面上的单位面积压力，压力过大，不易形成稳定的润滑液膜，会加速端面的磨损；压力过小，泄漏量增加。所以，要获得良好的密封性能又有足够寿命，在设计和安装机械密封时，一定要保证端面单位面积压力值在最适当的范围。 机械密封与软填料密封比较，有如下优点：①密封可靠在长周期的运行中，密封状态很稳定，泄漏量很小，按粗略统计，其泄漏量一般仅为软填料密封的1/100；②使用寿命长在油、水类介质中一般可达1～2年或更长时间，在化工介质中通常也能达半年以上；③摩擦功率消耗小机械密封的摩擦功率仅为软填料密封的10%～50%；④轴或轴套基本上不受摩损；⑤维修周期长端面磨损后可自动补偿，一般情况下，毋需经常性的维修；⑥抗振性好对旋转轴的振动、偏摆以及轴对密封腔的偏斜不敏感；⑦适用范围广机械密封能用于低温、高温、真空、高压、不同转速，以及各种腐蚀性介质和含磨粒介质等的密封。但其缺点有：①结构较复杂，对制造加工要求高；②安装与更换比较麻烦，并要求工人有一定的安装技术水平；③发生偶然性事故时，处
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/9c9519349.html,/Knowledge/Details.aspx?kid=25957 相关推荐：密封圈 https://www.doczj.com/doc/9c9519349.html, 密封论坛https://www.doczj.com/doc/9c9519349.html, 盘根https://www.doczj.com/doc/9c9519349.html,/topic/packing/