第18课 机械密封的结构及原理

机械密封的工作原理和结构《机械密封的奇妙世界》
嘿，咱今天来聊聊机械密封这玩意儿。

你知道吗，机械密封就像是一个超级守护者，默默守护着各种机器的运行。

就拿我上次在工厂看到的来说吧。

我看到一个大机器在嗡嗡地转着，旁边的师傅就给我介绍说这机器里面就有机械密封呢。

那机械密封啊，就像是给机器的关键部位戴上了一个超级牢固的口罩。

它主要是由动环和静环这两个关键部分组成的。

动环呢，就像是个调皮的小孩子，总是在那里动来动去的，而静环就比较安静啦，稳稳地待着。

它们俩亲密无间地合作，就是为了防止机器里面的液体或者气体乱跑出来。

你想想看呀，要是没有这个机械密封，那机器里面的东西不就到处乱溅啦，那可就乱套喽！就好像我们人要是没有口罩，打喷嚏的时候那口水飞沫不就到处飞啦。

所以说呀，这机械密封的作用可大着呢。

而且呀，这个机械密封的结构也挺有意思的。

它就像一个精心设计的小城堡，每个部分都有它的职责。

比如说密封环，那就是坚守岗位的士兵，坚决不让任何“敌人”突破防线；还有弹簧，就像是个小助手，给密封环提供力量支持呢。

总之啊，机械密封虽然看起来不起眼，但却是机器运行中不可或缺的一部分。

下次你要是看到一个机器在稳稳地工作，说不定就是机械密封在背后默默地付出呢！嘿嘿，是不是很神奇呀！
这就是我对机械密封的认识啦，希望你也能了解这个有趣的小玩意儿哦！。

机械密封工作原理机械密封是一种常用的密封装置，广泛应用于工业设备中。

它的工作原理是利用机械密封件的结构和材料特性，形成密闭的隔离环境，防止液体或气体泄漏。

具体来说，机械密封可以分为旋转密封和静止密封两种类型。

旋转密封是指当一个构件旋转时，通过密封环与静止构件之间的相对运动来实现密封。

旋转密封主要由密封环、固定件、压盖、弹簧等构成。

密封环一般采用密封材料制成，具有良好的弹性和耐磨性，能够适应高速、高温和高压等极端工况。

固定件则安装在静止构件上，具有良好的刚性和密封性，使密封环能够紧密固定在旋转构件上。

压盖和弹簧用于将密封环压紧，使其与固定件形成密封间隙。

旋转密封的工作原理是利用密封环的压紧力和密封面的摩擦力来实现密封。

当旋转构件运转时，由于旋转密封环与固定件之间的相对运动，使得密封环的摩擦面逐渐磨损，产生微小的磨屑。

这些磨屑可以填充在微小间隙中，形成一个具有一定摩擦力的摩擦副。

一方面，这种摩擦力可以通过相对运动迅速产生温度，使磨削面的局部微区变软，密封环的弹性能够填充间隙，从而达到密封效果。

另一方面，由于旋转密封环本身的弹性和受力平衡机构的作用，可以使得密封环的压紧力始终保持在一定范围内，从而在不同工况下都能保持较好的密封性能。

静止密封是指两个静止构件之间通过密封件来实现密封。

静止密封主要由密封环、固定件、垫片等构成。

密封环一般采用金属、橡胶或其他材料制成，具有优良的密封性和弹性。

固定件则安装在静止构件上，用于保持密封环的位置和固定垫片。

垫片则用于填充密封间隙，使两个构件之间达到密闭。

静止密封的工作原理是利用压力力和密封环与密封面之间的接触压力来实现密封。

当两个构件之间存在一定的压力差时，压力会使得密封环受到一定的压力，使其与密封面紧密接触，实现密封。

由于密封环具有一定的弹性，即使在受到外界挤压力时，也能保持较好的密封性能。

同时，垫片的存在也可以弥补及填充密封间隙，使得密封效果更加稳定可靠。

综上所述，机械密封的工作原理是通过密封件的结构和材料特性，利用压紧力和摩擦力来实现密闭的隔离环境，防止液体或气体泄漏。

机械密封结构原理及失效分析1 机械密封的基本原理机械密封依靠弹性元件提供弹力，克服补偿环辅助密封圈与轴之间的摩擦力，使补偿环紧密地贴合在非补偿环的端面，形成密封端面初始闭合力，当主机充满压力介质并开始工作时，可使密封端面产生闭合力，从而使密封端面达到合理的比压，实现流体的密封。

2机械密封的基本结构由补偿环、补偿环辅助密封圈、弹性元件、传动件、弹簧座、紧固件等组成的补偿组件，以及由非补偿环、非补偿静环辅助密封圈等组成的非补偿组件，共同组成一套完整的机械密封。

1）典型的旋转式（见图1）和静止式（见图）2）机械密封基本结构构成典型的旋转式机械密封的基本元件有：摩擦副（补偿环4、非补偿环3）、辅助密封圈（O形圈2、5）、传动件（推环6）、弹性元件（弹簧7）、弹簧座8、紧固件（紧定螺钉9）、防转销1及密封端盖11和密封腔10组成。

图1 机械密封基本结构（旋转式）1-防转销2-非补偿环辅助密封圈3—非补偿环（静环）4—补偿环（动环） 5-补偿环辅助密封圈6-传动件7-弹簧8—弹簧座 9—紧定螺钉10—密封腔11—密封端盖图2 机械密封基本结构（静止式）1-弹簧座2-防转套3-弹簧4-推环5-补偿环辅助密封圈6-补偿环（静环） 7—卡环8—非补偿环（动环）9—非补偿环辅助密封圈10—密封腔11—密封端盖12—密封压盖2）机械密封主要泄漏途径当密封腔内充满有压的被密封介质时，由图1所示机械密封的泄漏点主要有4处：泄漏点1：密封摩擦副端面处，称为主密封，是决定密封性能及寿命的关键密封点，据统计大约有80%以上的密封泄漏都是由此造成的。

泄漏点2：位于密封静环与压盖之间。

泄漏点3：位于密封动环与轴（或轴套）之间，称为机械密封的辅助密封，主要形式有：O形圈、V 形圈、矩形圈等。

工作时辅助密封基本无相对运动，属相对静止的密封，但动环辅助密封圈对机械密封的追随性起着关键作用。

泄漏点4：位于密封腔与压盖之间的静密封，狭义讲不属于机械密封零件，主要形式有：O形圈、垫片等。

机械密封的工作原理
机械密封是一种常用于各种旋转设备上的密封装置，如泵、压缩机和搅拌机。

其工作原理是利用一个旋转部件和一个静止部件之间的接触，形成一个密封界面，从而防止介质泄漏。

机械密封通常由一个旋转环和一个固定环组成。

旋转环固定在旋转轴上，而固定环则安装在机械设备的固定部件上。

两个环之间通过填料物或润滑剂进行密封。

当机械设备运转时，旋转部件会带动旋转环旋转，而固定部件保持静止。

两个环表面的接触形成了一个密封界面。

填料物或润滑剂填充在两环之间，起到密封和润滑的作用。

在旋转环和固定环之间，还存在一个弹簧或弹性元件。

该弹性元件的作用是使得两个环之间产生压力，确保密封界面始终保持接触。

当设备停止旋转时，弹簧会使得旋转环保持在固定环上，从而防止泄漏。

机械密封的工作原理可以总结为以下几点：旋转部件带动旋转环旋转，旋转环和固定环之间的接触形成密封界面，填料物或润滑剂填充在两环之间起到密封和润滑的作用，弹簧或弹性元件提供恰当的压力以确保密封界面的接触。

通过这些工作原理，机械密封能够有效地防止介质泄漏，保护机械设备的正常运行。

机械密封的组成和原理
一、机械密封的组成
机械密封主要由密封面、二次密封组件、密封装配件三部分组成。

二、密封面
是实现密封作用的直接部件,材质有金属、橡胶、塑料、木材等。

也可涂覆密封液。

三、二次密封组件
主要包括弹簧、止推环等,可压紧密封面,增强密封性能。

四、密封装配件
如螺栓、铆钉等将密封面和设备主体连接固定的部件。

五、密封原理
1.利用密封面材料的形变性填平表面缝隙,阻隔两侧介质交换。

2.密封面之间的接触压力产生摩擦力,增大渗透阻力。

3.软密封材料可变形适形,更贴合表面,提高密封性能。

4.二次密封组件提供的顶压力,使密封面紧贴,密封更可靠。

5.合理的密封结构设计,可以在环境变化时自动调整和补偿。

6.表面处理如抛光、镀层等减小缝隙,也能增强密封效果。

7.密封材料自身低渗透性,可阻隔液体和气体渗透。

六、工作条件
密封性能与压差、速度、温度和介质成分相关。

需匹配适宜的密封材料。

综上所述,机械密封通过科学的设计选择材料和结构,利用各种原理充分发挥密封作用,把介质严密隔离在两侧。

机械密封的大体结构，工作原理和常见形式一．大体原件，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，避免介质泄漏。

它要求静、动环具有良好的耐磨性，动环能够轴向灵活地移动，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）它要紧起预紧、补偿缓和冲的作用，要求始终维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跟随性，材料要求耐侵蚀、耐疲劳。

3．辅助密封（& 形圈、. 形圈、/ 形圈、楔形圈和异形圈）它要紧起静环和动环的密封作用，同时也起到浮动缓和冲作用。

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必然的浮动性，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。

材料要求耐磨和耐侵蚀。

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，保证必然的弹簧紧缩量，使密封副的密封面处于正确的位置并维持良好的贴合。

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，应专门注意动环辅助密封件与轴套配合处要求耐磨损和耐侵蚀，有必要时与轴套配合处可采纳硬面覆层。

6．防转件（防转销）它起到避免静环转动和脱出的作用。

要求有足够的长度，避免静环在负压下脱出，并要求正确信位，避免静环随动环旋转。

材料上要求耐侵蚀，在必要时中间可加四氟乙烯套，以避免损坏碳石墨静环。

二．工作原理，大体动作机械密封是由一对或数对动环与静环组成的平面摩擦副组成的密封装置。

依托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。

机械密封的工作原理机械密封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。

第一章!机械密封的基本结构、作用原理和特点第一节!机械密封的基本结构、作用原理和要求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（图"#"），故又称端面密封。

构成机械密封的基本元件有：端面密封副（静环"和动环$）、弹性元件（如弹簧%）、辅助密封（如&形圈’和(）、传动件（如传动销)和传动螺钉*）、防转件（如防转销"+）和紧固件（如弹簧座,、推环"$、压盖""、紧定螺钉-与轴套")）。

机械密封基本元件的作用和要求如下："）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。

$）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。

)）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。

%）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。

,）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。