机械设计手册之 密封装置

一、密封的分类：1、静密封：（1）根据工作压力：高压静密封、中压静密封、低压静密封（2）根据工作原理：法兰连接垫片密封、自紧密封、研合面密封、O形环密封、胶圈密封、填料密封、螺纹连接垫片密封、螺纹连接密封、承插连接密封、密封胶密封2、动密封：（1）根据密封面间是滑动还是旋转运动：往复密封、旋转密封（2）根据密封件与其做相对运动的零部件是否接触：A.接触式动密封a.按密封件的接触位置：圆周（径向）密封、端面（轴向）密封（机械密封）b.按密封原理：填料密封（毛毡密封、软填料密封、硬填料密封、挤压型密封、唇形密封）、油封密封、涨圈密封B.非接触式动密封：迷宫密封、动力密封（离心密封、浮环密封、螺旋密封、气压密封、喷射密封、水力密封、磁流密封等）C.无轴封密封（隔膜式、屏蔽式、磁力传动式）二、机械密封：机械端面密封是一种旋转传动件密封，是由一对或数对动环与静环组成的平面摩擦副构成的密封装置。

主要部件是动环和静环，一个随主轴旋转，一个固定不动构成机械密封的基本元件：端面摩擦副（动环、静环）、弹性元件（弹簧）、辅助密封（O形圈）、传动件（传动销、传动螺钉）、防转件（防转销）、紧固件（弹簧座、压环、压盖、紧钉螺钉、轴套）静环，又称为非补偿环动环，又称为补偿环由补偿环、弹性元件和副密封等构成的组件称为补偿环组件。

机械密封分类：根据端面接触状态：接触式机械密封、非接触式机械密封、半接触式密封根据静环安装位置：内装式密封、外装式密封根据介质泄漏方向：内流型、外流型根据弹簧元件运动状态：静止式密封、旋转式密封根据密封流体在密封端面引起的卸载程度：平衡型密封、非平衡型密封根据弹性元件的结构和布置：单弹簧式密封、多弹簧式密封、波纹管密封、膜片密封根据密封端面数目：单端面密封、双端面密封、多端面密封根据载荷程度不同：平衡型、非平衡型、过平衡型机械密封计算：1、端面液膜压力：机械密封端面间隙液膜的承载能力。

（1）液膜静压力：当密封间隙有微量泄漏时，由于密封环内外径压差促使流体流动，而流体通过缝隙受到密封面的节流作用，使压力逐步降低Pm=λpPm -------端面上平均液膜静压力，Paλ----液膜反压系数p---密封流体压力（2）液膜动压力：机械密封环端面即使经过精细的研磨加工，在微观上仍存在一定的波动，当两个端面彼此相对摩擦时，由于液膜作用会产生动压效应。

机械常用密封装置的选择密封装置在现代人们日常生产和生活中是非常常见的设备部件，密封装置的使用寿命直接关系到机械的制造成本、使用成本和维护成本，也关系到生产效率及设备的安全运行，因此在机械设计时密封装置的选择对设备的总体质量是至关重要的。

密封装置可分为静密封和动密封两大类，具体分类、特点及应用如下：一、静密封装置分类、特点及应用①1、法兰连接垫片密封，在两法兰的密封面之间垫上不同型式的密封垫片，如非金属、非金属与金属的复合垫片或金属垫片。

然后将螺纹或螺栓拧紧，拧紧力使垫片产生弹性或塑性变形，填塞密封面的不平处，达到密封的目的。

密封垫型式有平垫片、齿形垫片、透镜垫、金属丝垫等。

密封压力和温度与连接件的型式、垫片的型式、材料有关。

通常，法兰连接密封可用于温度范围为-70-600℃，压力大于1.333kap（绝压）、小于或等于35Mpa。

若采用特殊垫片，可用于更高的压力。

法兰连接垫片密封主要用于管道的连接。

2、自紧密封，密封元件不仅受外部连接件施加的力进行密封，而且还依靠介质的压力压紧密封元件进行密封，介质压力越高，对密封元件施加的压紧力就越大。

自紧密封主要用于无公害介质正压容器和设备的人孔、手孔的密封。

3、研和面密封，考两密封面的精密研配消除间隙，用外力压紧（如螺栓）来保证密封。

实际使用中，密封面往往涂敷密封胶，以提高严密性。

密封面粗糙度Ra=2-5um。

自由状态下，两密封面之间的间隙不大于0.05mm。

通常密封压力小于100Mpa及550℃的介质，螺栓受力较大。

多用于汽轮机、燃气轮机等气缸接合面。

4、O形环密封。

1）、非金属O形环，O形环装入密封沟槽后，其截面一般受到15%~30%的压缩变形。

在介质压力作用下，移到沟槽的一边，封闭需密封的间隙，达到密封的目的。

密封性能好，寿命长，结构紧凑，拆装方便。

选择不同的密封圈材质，可在-100~260℃的温度范围内使用，密封压力可达100Map。

主要用于气缸、油缸的缸体密封。

机械设计机械制图密封技术基础知识-工程在机械设计,机械制图时,常要用到各种各样的密封技术.1基础知识——密封概述1.1泄露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：渗漏。

即在压力差作用下，被密封的介质通过密封件材料的毛细管的泄露称为渗漏；扩散。

即在浓度差作用下，被密封的介质通过密封间隙或密封材料的毛细管产生的物质传递成为扩散。

1.2 密封的分类密封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。

静密封主要有点密封，胶密封和接触密封三大类。

根据工作压力，静密封由可分为中低压静密封和高压静密封。

中低压静密封常用材质较软，垫片较宽的垫密封，高压静密封则用材料较硬，接触宽度很窄的金属垫片。

动密封可以分为旋转密封和往复密封两种基本类型。

按密封件与其作用相对运动的零部件是否接触，可以分为接触式密封和非接触式密封。

一般说来，接触式密封的密封性好，但受摩擦磨损限制，适用于密封面线速度较低的场合。

非接触式密封的密封性较差，适用于较高速度的场合。

1.3 密封的选型对密封的基本要求是密封性好，安全可靠，寿命长，并应力求结构紧凑，系统简单，制造维修方便，成本低廉。

大多数密封件是易损件，应保证互换性，实现标准化，系列化。

1.4 密封材料1.4.1 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。

机械设计手册之-密封装置1. 密封装置的定义密封装置是指用于阻止流体、气体或固体颗粒从机械设备中漏出或进入的装置。

它在各种机械设备中起着关键的作用，确保设备的正常运行和操作的安全。

2. 密封装置的分类根据密封原理的不同，密封装置可以分为以下几种类型：2.1 静密封装置静密封装置是通过将两个或多个密封面紧密地贴合在一起，形成一个密封界面来实现密封的。

静密封装置常用于静止不动的部件，如密封法兰、垫片等。

2.2 动密封装置动密封装置是通过在运动部件上采用特殊的密封结构，以防止泄漏。

动密封装置常用于旋转轴、活塞等运动部件，如密封圈、机械密封等。

2.3 持久密封装置持久密封装置是指安装在设备上的密封装置，通常在设备寿命期间不需要更换。

持久密封装置常用于永久性封堵，如焊接密封、胶封等。

3. 密封装置的设计原则设计密封装置时需要考虑以下几个方面的因素：3.1 密封材料的选择不同的工作条件和介质要求使用不同的密封材料。

一般来说，密封材料应具有耐高温、耐低温、耐腐蚀、耐磨损等特性，以满足密封性的要求。

3.2 密封形状的设计密封形状的设计必须合理，能够保证密封面的紧密接触，并能够承受内外压力的作用。

同时，还需考虑密封形状的制造工艺和装配难度。

3.3 密封装置的润滑密封装置在工作时需要一定的润滑，以减小密封面的摩擦和磨损。

因此，在密封装置的设计中需要考虑润滑方式和润滑材料的选择。

3.4 密封装置的可靠性密封装置的可靠性是衡量其质量的重要指标。

在设计中，需要考虑密封装置的使用寿命、维修周期和维修难度，以保证其可靠性和经济性的平衡。

4. 密封装置的应用领域密封装置广泛应用于各个工业领域，包括但不限于以下几个方面：4.1 石油化工行业在石油化工行业中，密封装置用于各种管道、阀门、泵和压力容器等设备的密封，以确保介质的流通和防止泄漏。

4.2 机械制造业在机械制造业中，密封装置用于各类传动装置、轴承、减速器和液压系统等部件的密封，以确保设备的正常运行和工作效率。

4.3.4 密封装置设计4.3.4 密封装置设计可拆密封装置：螺纹连接；承插式连接；螺栓法兰连接——螺栓—垫片—法兰密封系统。

原理：依靠螺栓预紧力把两部分设备或管道法兰环连在一起，同Array时压紧垫片，使连接处达到密封。

性能：较好的强度和密封性，结构简单，成本低廉，可多次重复拆卸，应用较广。

失效形式:主要表现为泄漏,泄漏量控制在工艺和环境允许的范围内。

本节内容提纲4.3.4.1 密封机理及分类4.3.4.2 影响密封性能的主要因素4.3.4.3 螺栓法兰连接设计4.3.4.4 高压密封设计图4-22 螺栓法兰连接结构1-螺栓；2-垫片；3-法兰4.3.4.1 密封机理及分类一、密封机理泄漏途径：渗透泄漏、界面泄漏。

渗透泄漏:通过垫片材料本体毛细管的渗透泄漏，除了受介质压力、温度、粘度、分子结构等流体状态性质影响外，主要与垫片的结构与材料性质有关，可通过对渗透性垫片材料添加某些填充剂进行改良，或与不透性材料组合成型来避免“渗透泄漏”；界面泄漏:沿着垫片与压紧面之间的泄漏，泄漏量大小主要与界面间隙尺寸有关。

压紧面就是指上、下法兰与垫片的接触面。

加工时压紧面上凹凸不平的间隙及压紧力不足是造成“界面泄漏”的直接原因。

“界面泄漏”是密封失效的主要途径。

螺栓法兰连接的整个工作过程可用：图4-23尚未预紧工况、预紧工况、操作工况来说明（a ）尚未预紧的工况将上、下法兰压紧面和垫片的接触处的微观尺寸放大，表面是凹凸不平的，这就是流体泄漏的通道。

（b ）预紧工况。

（无内压）拧紧螺栓，螺栓力通过法兰压紧面作用到垫片上。

垫片产生弹性或屈服变形，填满凹凸不平处，堵塞泄漏通道，形成初始密封条件。

引入概念1“预紧比压y”： 预紧(无内压)时，迫使垫片变形与压紧面密合，以形成初始密封条件，此时垫片单位面积上所需的最小压紧力，称为“垫片比压力”，用y 表示，也称为最小压紧应力，单位为MPa 。

在预紧工况下，如垫片单位面积上所受的压紧力小于比压力y ，介质即发生泄漏。