约翰克兰机械密封介绍分解39页PPT

2020/9/26
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一、机械密封原理
（一）定义（图1-1）
密封腔
端盖
泄漏点4 泄漏点3
泄漏点2 泄漏点1
图1-1 机械密封基本结构（旋转式）
1—弹簧座 ； 2—紧定螺钉； 3—弹簧； 4– 推环； 5– 补偿环辅助密封圈 ； 6—补偿环； 7—非补偿环； 8– 非补偿环密封圈； 9—防转销
机械密封是一种用于旋转流体机械的轴封装置。（用 于离心泵、离心机、反应釜、压缩机等设备，轴和设备腔 体间存在一个圆周间隙，设备介质从中泄漏，因此必须设 一道阻漏装置。因机械密封具有泄漏少、寿命长等优点， 成为了主要的轴密封方式，又叫端面密封。）
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（十一）对冲洗流体的要求 （十二）热油泵的冲洗液选择 （十三）烷基化装置中浓硫酸的冲洗液的选择 （十四）轻烃、轻油泵密封冲洗液的选择 （十五）机械密封的冷却方式 （十六）辅助设施在何种工况下必须选用
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六、机械密封的安装和使用
（一）安装机封的泵的技术要求 （二）安装密封前要了解泵及介质情况 （三）机械密封的安装 （四）泵的抽空和汽蚀
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一、机械密封原理
（一）定义 （二）组成 （三）密封机理 （四）辅助设施 （五）机械密封的种类 （六）旋转式和静止式机械密封 （七）内装式和外装式机械密封 （八）内流式和外流式机械密封 （九）多弹簧和单弹簧机械密封 （十）平衡型和非平衡型机械密封
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（十一）补偿机构形式 （十二）双端面机械密封 （十三）串联式机械密封 （十四）波纹管机械密封 （十五）集装式机械密封
（十一）合成橡胶 （十二）柔性石墨（也称膨胀石墨） （十三）弹性元件材料 （十四）机械密封中基体材料

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双向螺旋槽
旋向 气体向中心泵送
气体受压，压力升高，产生间隙 密封坝
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气膜刚度 - 单向螺旋槽 v 双向螺旋槽
CSTEDY 计算 － 气膜厚度
Min'm Film Thickness (um)
10
6.625 in 密封直径
8 6 4
单向螺旋槽 改进型双向螺旋槽 最初的双向螺旋槽 雷列台阶
2 0 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000
Speed (rpm)
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TM02、28AT 系列干气密封
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单端面干气密封—TM02B
特点：有少量工艺气体泄漏到环境中，应用于中性气体介质如空气、氮气、二氧化碳等。
n
金属件
－410不锈钢 / 316不锈钢 / 哈氏合金 / 其它
n
弹簧
－哈氏合金C
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干气密封材料
n
静环材料（Face）
碳石墨
– – –
浸金属 (T28AT & XP) 浸树脂 (如强腐蚀性介质) Cranite 2000 (如高压 – T28EXP)

十三、机械密封泄漏故障分析
普通内装式机械密封的典型泄漏 通道如左图所示有7处，分别为：
1、摩擦副端面之间（泄漏点1）； 2、动环辅助密封圈处（泄漏点2）； 3、静环辅助密封圈处（泄漏点3）； 4、压盖与机体结合端面间（泄漏点4）； 5、轴套与转轴之间（泄漏点5）； 6、碳石墨环有渗漏孔隙以及从镶装 件配合面处都有可能成为泄漏通道 （6、7）。
1.润滑密封的端面；
4.封堵工作介质泄漏；
2.带走摩擦的热量
5.改变密封泄漏方向；
3.将端面因磨损产生的颗粒带走； 6.双端面密封适用于强腐蚀、高
温、贵重或有毒介质。
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十二、机械密封的安装注意事项
机械密封安装部位的 尺寸偏差及表面粗糙度
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机械密封的泄漏通道
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八、常用摩擦副材料
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九、常用辅助密封圈材料
机械密封用辅助密封圈包括动、 静环密封圈，如O形圈、波纹管 、L型密封圈等。常用的有丁晴橡 胶、氟橡胶、硅橡胶、乙丙橡胶 、聚四氟乙烯、四氟包胶O形圈
。
O形圈
波纹管
L型密封圈
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十、几种常用橡胶的特性及适应性
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（四）、机体与压盖结合面之间的泄漏
1、机体与压盖配合端面有缺陷，如凹坑、划痕等。 2、螺栓力小、压缩垫片时不能把接触面不平的凹坑填满。 螺栓力必须大于内部介质压力。因为内压总是使得密封压盖 与机壳端面趋于分离。用聚四氟乙烯平垫片时，以厚度小于 1mm为宜。 3、垫片或密封圈受到损伤。 4、安装时不清洁，异物进入其间。 5、压盖变形，这是因为压盖刚度不够而产生的变形。 6、螺栓受力不均匀，压盖单边锁紧。

•二次节流密封
不带二次节流单密封将允许主密封正常的介质泄露排放至 大气侧 对于如下因素不可接受:
危险或有毒介质流体 易挥发流体 环保要求 二次密封可将主密封泄露 • 引到安全区域 当主密封失效，二次节流密封也可使设备以一种可控制的 方式切换停车。
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约翰克兰机械密封介绍
•Secondary Containment
密封腔里通过一个孔板返回到泵的入口
约翰克兰机械密封介绍
•API Piping Plans API 冲洗方案
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•+ •=
•Points to Note for API Plan 14: API 冲洗方案 14 应注意的事项：
•- Flow back to suction side will evacuate vapours that may collect in seal chamber.
约翰克兰机械密封介绍
约翰克兰机械密封产品与应用
API 682 机械密封标准(第二版)
机械密封 制造商
石油化工 工业
泵制造商 主机厂
API 682 的最终目的是可靠性, 安全性, 减少泄漏
机械密封使用寿命最低为三年 节能问题倍受关注, 以寿命成本为考核依据
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满足 最终用户的利益
约翰克兰机械密封介绍
• - higher seal chamber pressure to suppress vaporisation较高的密封腔压力可抑制它的汽化
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•Recirculation from seal chamber through a flow control orifice and back to pump suction从

机械密封全面讲解
2021/7/31
编辑版pppt
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目 录
一、机械密封原理 二、机械密封的基本零件 三、机械密封的计算 四、机械密封用材料 五、机械密封辅助系统 六、机械密封性能的影响因素 七、石化行业典型泵的密封 八、机械密封的安装和使用 九、机械密封故障分析 十、补充内容
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性好，密封圈不易失效。
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（八）静环(不旋转)
非补偿静环（不旋转不补偿）：主要有三种安装方式： 浮装式、托装式、夹固式。
补偿静环（不旋转只补偿）：其辅助密封圈情况和补 偿动环基本一致。
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（九）密封环的种类
整体式（用同一种材料制造）、组合式（如镶嵌）、 表面堆焊、表面喷涂
（1） 内装式：静环装在压盖内侧，静环端面面向工作腔。
（用于温度、压力较高，腐蚀性不强的场合）
（2） 外装式：静环装在压盖外侧，静环端面背向工作腔。
（用于低压、腐蚀性强的场合）
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（八）内流式和外流式机械密封 （一般和内装式、外装式一致）
（1）内流式：泄漏方向朝向轴心。（一般密封都采用这 种结构）
（2）泄漏量与摩擦副端面宽度关系不大 （3）窄的端面摩擦热少，温度梯度小，热变形小，磨损均匀； （4）从受力角度出发，窄的端面整体强度和刚度差，易损坏
或变形。因此应综合考虑。对于普通密封，端面宽度推 荐值如下：
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轴 径 ≤16
≤35
≤55
≤70
≤100 ≤120

• Must be:
– present - beware dry running – stable – clean - beware abrasive wear symptoms – reasonable viscosity – temperature controlled – acceptable pressure
危险或有毒介质流体 易挥发流体 环保要求 二次密封可将主密封泄露 引到安全区域 当主密封失效，二次节流密封也可使设备以一种可控制的 方式切换停车。
Secondary Containment
segmented carbon bush
65 4 1 2 3
Hard Deposit
Item
1 2 3 4 5 6
约翰克兰机械密封产品与应用
API 682 机械密封标准(第二版)
机械密封 制造商
石油化工 工业
泵制造商 主机厂
API 682 的最终目的是可靠性, 安全性, 减少泄漏
机械密封使用寿命最低为三年 节能问题倍受关注, 以寿命成本为考核依据
满足 最终用户的利益
约翰克兰机械密封产品与应用
机械密封辅助系统应用:
to separate the two sliding faces to lubricate the sliding faces to reduce friction / heat generation to prevent fluid leakage to the atmosphere
0。294 m
Points to Note for API Plan 13: API 冲洗方案 13 应注意的事项 - Use an orifice to restrict the flow rate if the seal chamber pressure is 3 bar higher than suction pressure.如果密封腔压力高于入口压力 3bar，需要用一个孔限制流量 - handle abrasives duty better than API plan 11 处理含有磨蚀性颗粒的工况13方案好于11方案 - higher seal chamber pressure to suppress vaporisation较高的密封腔压力可抑制它的汽化

《机械密封》PPT课件
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一、机械密封定义
• 机械密封是一种旋转机 械的轴封装置，又叫端 面密封。
• 机械密封按弹簧个数分为单弹簧和多弹簧。多弹簧是沿圆周装有多个小弹簧 ，优点是弹簧受力比但弹簧〔一个大弹簧〕均匀，缓冲性好，便于调节〔改 变弹簧数目〕，轴向尺寸也小。一般来说，小轴径宜用大弹簧，大轴径宜用 小弹簧。
3〕单端面与双端面
• 按密封腔中摩擦副的对数分为单端面和双端面机械密封。单端面密封，在密 封腔中只有一对端面摩擦副，在双端面密封中，密封腔中用两对端面摩擦副 来实现密封。在双端面密封的密封腔中，应注入压力一般高于介质压力 49~196kPa的封液。对封液的要求是润滑性能好、汽化温度高、对工作介质 无影响。封液的作用是：
密
命。
封 环
有良好的耐热冲击能力 为此，要求材料有较高的导热系数和较小的线膨胀系数，承受
热冲击时不至于开裂。
的 要
较小的摩擦系数 密封环匹配应有较小的摩擦系数。
良好的自润滑性
求
工作中如发生短时间的干摩擦，不损伤密封端面。因此，密封 环要有良好的自润滑性，密封环材料与密封流体还要有很好的浸
润性。
构造简单
两条光带
一条光带
三条光带
七、摩擦副匹配考虑因素
• 摩擦副一般都选择一软一 硬配对，硬环的端面宽度要比 软环宽。软环一般选用碳石墨 材料，也有选用填充四氟，硬 质环有WC、SiC、Al2O3等。
在特殊情况下，如介质中 含有固体颗粒，有结晶析出或 高粘度流体中，要选用硬对硬 配对。

内流式的泄漏方向与离心力方向相反，离心力阻碍着流体的泄漏，因 而内流式泄漏比外流式泄漏量小。于是，有固体颗粒的情况尤其应该 采用内流式。这样可防止固体颗粒进入摩擦面。
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第十一页，编辑于星期日：十四点 二十二分。
2、内装式和外装式（如图3-3） 按弹簧是否与介质接触分为内装式和外装式。
内装式是弹簧置于工作介质之内，外装式是弹簧置于工作介质之外。
12
第十二页，编辑于星期日：十四点 二十二分。
外装式特点：一般来说大部分机械密封零件不与介质接触，且暴露在 设备外，便于观察及维修安装。但是由于外装式结构的介质作用与弹 簧力相反（指常用结构）。当介质压力有波动或升高的情况下，弹簧 力余量又不大时，会出现密封不稳定的情况以致产生泄漏。当介质压 力降低时，因弹簧力不变，在摩擦面上受负荷增大，特别在低压起动 时，摩擦副的表面间尚未构成液膜，此时比压又是最大，容易擦伤端 面。
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第十四页，编辑于星期日：十四点 二十二分。
d22 db2
d
2 2
d A2 1
K
Ae A
AP
A
其中：K=A0e——流体介质作用的有效载荷面积 K 1
A——接触面积（密封环带面积）
K——载荷系数，动环的轴向受压面积与端面接触面积之比。
d1、d2——密封环带内、外径
db——平衡直径（介质压力在补偿环辅助密封处的有效作用直径）
4、单弹簧与多弹簧
单弹簧又称大弹簧，即是在密封装置中仅有一个弹簧与轴同中心安 装。
多弹簧又称小弹簧，即是在密封装置中有数个弹簧沿圆周均匀分 布。 一般说负荷较轻而且大量生产的密封采用单弹簧为佳，小量生产 且在严格的条件下使用时，则都采用多弹簧。
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第十九页，编辑于星期日：十四点 二十二分。

机械密封的主要 特点主是密封面 为垂直于旋转轴 线的端面。
4
在整堂课的教学中，刘教师总是让学 生带着 问题来 学习， 而问题 的设置 具有一 定的梯 度，由 浅入深 ，所提 出的问 题也很 明确
3.基本构件
（1）动环和静环
材料 ➢ 较好的耐磨性，能有减摩作用（即f要小） ➢ 良好的导热性，把摩擦热及时传出 ➢ 孔隙率小，结构紧密，以免介质在压力下有渗 透。 ➢ 动、静环是一对摩擦副，它们的硬度各不相同。
➢ 紧定螺钉把弹簧固定在轴上 ➢ 静环的周向固定：静环上开槽，
然后通过防转销与静环座固定。 而静环座又与设备联在一起。
2
在整堂课的教学中，刘教师总是让学 生带着 问题来 学习， 而问题 的设置 具有一 定的梯 度，由 浅入深 ，所提 出的问 题也很 明确
2.密封原理
1
2 3 4
9
87
65
1-静环座 2-动环辅助密封圈 3-静环辅助密封圈 4-防转销 5-静环 6-动环 7-弹簧 8-弹簧座 9-紧定螺钉
可用2—5年，最长的达9年；
• 维修周期长，在正常工作的情况下，不需要维修；
• 摩擦功率消耗少；
• 轴或轴套不受磨损；
• 对旋转轴的振摆和轴对壳体孔的偏斜不敏感；
• 适用范围广，能用于低温、高温、高真空、高压、各
种转速以及各种腐蚀、易燃、易爆、有毒介质的密封。
缺
• 结构较复杂，对制造加工要求高； • 安装与更换比较麻烦，要求工人有一定的安装技术水平；
9-紧定螺钉
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在整堂课的教学中，刘教师总是让学 生带着 问题来 学习， 而问题 的设置 具有一 定的梯 度，由 浅入深 ，所提 出的问 题也很 明确
（2）固定

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3、平衡型和非平衡型
主要按介质作用在端面的载荷程度分。
当不计摩擦副间反压力及密封圈摩擦力时，作用在端面上 的比压为：
Pc
Ps
(d 22 db 2 ) P (d 2 2 d12 )
Ps
KP
式中：Pc—端面比压，是指作用于密封面环带的单位 面积上净剩的闭合力，它主要取决于密封结构型式和 介质压力。 P——介质压力 Pn——弹簧比压（弹簧施加到密封环带单位面积上的 压紧力）
减小动环的轴A 向受压面积，可将流体压力施加在摩擦副
端面上的载荷部分甚至全部卸除。这一方法称为卸荷。 因此K K0 表示的是介质产生的比压加到摩擦副上0的K载1荷程
度。
图3-4
根据d1、d2 和db的不同，K有不同的值。（图3-4）
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A
K=0
AP A
K0
AP
A
K1
图3-4
A AP
0K1
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K≥1非平衡型 ：介质作用于单位密封面上的轴向压力 大于或等于密封腔内介质压力，K=1.1～1.2 0<K<1部分平衡型: 介质作用于单位密封面上的轴向压 力小于密封腔内介质压力，K=0.6～0.9 K=0全平衡型：介质对密封面无轴向力 K<0过平衡型：介质对密封面为推开力 令β=1-K，称β为平衡系数，它表示介质产生的比压在 摩擦副上的卸荷程度。 由前面Pc公式可知，β愈大，K愈小，由于介质引起的 端面比压愈小，虽然磨损很小，但不易保证密封；反 之β愈小，K愈大，端面磨损加剧并的热，甚至有咬坏 的危险，那密封就失效了。因此根据经验与试验，β不 宜超过0.5。
15
d22 db2
d22
d A2 1
K
Ae A