橡胶波纹管型机械密封设计探讨

机械密封ABC-波纹管机械密封机械密封ABC - 波纹管机械密封前言对于轴封型离心泵来说，机械密封及其系统属于本体上非常重要的部件，如果选型、使用不当，不仅直接影响到泵组的长期安全稳定运行，而且对企业财产、员工的人身安全及环境带来威胁。

本文将向朋友们介绍机械密封基础知识：波纹管机械密封。

文中的图形及部分内容来源于BURGMANN Dictionary 《The ABC of Mechanical Seals》，由上海电气凯士比核电泵阀有限公司褚工（褚卫民）友情推荐。

波纹管机械密封特点波纹管密封是指采用弹性体或弹性金属波纹管提供辅助密封和弹簧载荷的机械密封。

所有波纹管机械密封的共同特点都是将弹性体或金属波纹管作为动态密封。

这种类型的机械密封对污染和沉积物不敏感。

金属波纹管还可用作弹簧来闭合滑动面。

金属波纹管机械密封非常适用于高温和低温环境，前提是辅助密封由合适的材料制成，如图1～图10。

常用的波纹管有压制的和焊接的两种。

压制波纹管采用薄壁管拉长和成型的办法在压力机上或用液压压模制成；焊接波纹管用薄膜片内、外圆焊接制成（常用）。

弹性波纹管机械密封图1 - 安装在外部不与产品接触的多弹簧旋转机械密封图2- 不与产品接触的单弹簧旋转橡胶波纹管机械密封图3 - 与产品接触的单弹簧静止橡胶波纹管机械密封图4 - 不与产品接触的单弹簧静止橡胶波纹管机械密封PTFE波纹管机械密封图5 - 安装在外部不与产品接触的多弹簧旋转机械密封金属波纹管机械密封图6 - 旋转波纹管机械密封图7 - 用于高温和低温、带有纯石墨次级密封的旋转波纹管机械密封图8 - 静止波纹管机械密封图9 - 旋转波纹管机械密封图10 - 静止波纹管机械密封应用范围波纹管机械密封的应用范围很广，从低温到高温，从中性介质到腐蚀性介质，从低速到高速，从普通到苛刻的工作条件都可选用。

波纹管有橡胶波纹管及蛇形套、塑料波纹管和金属波纹管。

橡胶波纹管及蛇形套用于低载荷机械密封作为辅助密封；塑料波纹管用于强腐蚀介质机械密封作为辅助密封；金属波纹管用于高温和低温介质的机械密封，即可作为辅助密封，又可作为弹性元件。

波纹管机械密封应用分析摘要：机械密封又称端面密封。

用于泵、反应釜、压缩机、液压传动及其它类似设备的旋转轴的密封。

它是此类机械设备的重要构件，对其正常运转安全生产影响极大，企业中此类设备很多，运行可靠，装置连续生产具有重大意义，并且有着不可替代的作用。

密封从大的方面可分为：机械密封和填料密封。

很早以前人们采用填料一类的多种密封材料，使液体从液泵壳体沿着主轴的向外泄漏量不断减少。

尽管现代工艺流程中采用的液泵，仍然广泛地沿用最古老的密封设计——填料盒，因为其起步费用低，而且又为工厂的工作人员所熟悉。

然而，由于环境问题的关系，采用填料密封的方法已逐渐不能被人们所接受，特别是针对现代工艺流程中比较普遍的、腐蚀性较强的液体而言。

而机械密封由于其泄漏量很小，密封可靠，摩擦功耗低，使用周期长，对轴(或轴套)磨损很小，能满足多种工况要求等特点被广泛应用于泵、压缩机、反应釜等旋转设备中，目前大多数的工业用泵配备机械密封。

机械密封的形式很多，分类的方式不相同。

按其结构可分为：单端面和双端面；单弹簧和多弹簧；内装式和外装式；旋转式和固定式。

按端面上载荷情况可分为非平衡性，部分平衡性和全平衡性等。

在这里我就以常用的波纹管式机械密封（DBM-90）为例向大家简单的介绍一下机械密封。

关键词：机械密封填料密封波纹管式密封一、机械密封的原理及材料1、机械密封的原理：机械密封又称端面密封（Mechanical Seal），是旋转轴用动密封。

机械密封性能可靠，泄漏量小，使用寿命长，功耗低，毋须经常维修，且能适应于生产过程自动化和高温、低温、高压、真空、高速以及各种强腐蚀性介质、含固体颗粒介质等苛刻工况的密封要求。

机械密封是靠一对或几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）作用下保持接合并配以辅助密封而达到的阻漏的轴封装置.如下图所示。

工业泵常用的机械密封结构如图1所示。

它是由动环6（旋转环）、静环10、传动加荷的装置（1弹簧座、3弹簧、4传动销）和动、静密封圈组成。

波纹管机械密封的热动力学行为及流场研究的开题报告一、选题背景及意义随着现代工业的发展，密封技术在各行各业中的应用越来越广泛，其中机械密封作为一种重要的密封方式，受到了越来越多的关注。

波纹管机械密封作为一种新型的机械密封方式，具有结构简单、密封性能良好等优点，已被广泛应用于化工、石油、冶金、造纸、食品等行业中。

然而，波纹管机械密封在实际应用中，由于高速运动的旋转机械设备的存在，会产生较强的温度场和流场。

在高温、高速、高压等恶劣的工作条件下，波纹管机械密封的性能会受到很大的影响，甚至影响整个机械设备的正常运行。

因此，对波纹管机械密封的热动力学行为及流场研究，将有助于深入理解该密封方式的特性和机理，为改进和优化波纹管机械密封的设计和应用提供科学依据和技术支撑。

二、研究内容及方法本研究主要针对波纹管机械密封在高温、高速、高压条件下的热动力学行为和流场特性进行深入研究，包括以下几个方面：1.波纹管机械密封的结构及工作原理分析。

2.波纹管机械密封在高温、高速、高压条件下的热动力学特性分析，探究其温度分布、变形、应力分布等影响因素及机理。

3.针对波纹管机械密封存在的流体动力学问题，利用CFD仿真软件对其流场特性进行模拟和分析，探究其速度分布、压力分布、湍流强度等流体特性和机理。

4.通过实验室加热流量测试装置，对波纹管机械密封的流体力学性能进行实验研究，以验证仿真研究的准确性和可靠性。

三、预期成果及意义通过本研究，将获得如下预期成果：1.深入研究波纹管机械密封的结构及工作原理，掌握其基本原理和设计要点。

2.探究波纹管机械密封在高温、高速、高压条件下的热动力学行为和流场特性，揭示其性能变化的机理和规律。

3.使用CFD仿真软件模拟和分析波纹管机械密封的流场特性，得出其速度分布、压力分布、湍流强度等数据和规律。

4.通过实验室测试装置进行实验研究，验证仿真研究结果的准确性和可靠性。

本研究的主要意义在于深入理解波纹管机械密封的特性和机理，为其优化设计和应用提供科学依据和技术支撑，促进机械密封技术的发展和应用。

波纹管型机械密封的动压力分析及疲劳计算孙泽刚;陈磊【摘要】对波纹管型机械密封进行受力分析,探讨波纹管工作时所受力波动变化的原因并提出计算公式.分析表明,波纹管型机械密封的动环在高速转动时,波纹管由于自身结构及制造安装误差造成的机械密封动环及静环的不平行,将导致动环和静环之间流体形成变化的动压力,而动压力的波动变化,是导致波纹管发生疲劳破坏的主要原因.采用ANSYS软件对J113-070/UBEGCF波纹管在一定工况下进行静应力分析,找出受应力最大的节点并计算其寿命.【期刊名称】《润滑与密封》【年(卷),期】2014(039)005【总页数】5页(P82-86)【关键词】波纹管型机械密封;疲劳损坏;ANSYS【作者】孙泽刚;陈磊【作者单位】过程装备与控制工程四川省重点实验室四川自贡643000;四川理工学院机械工程学院四川自贡643000;过程装备与控制工程四川省重点实验室四川自贡643000;四川理工学院机械工程学院四川自贡643000【正文语种】中文【中图分类】TH136波纹管型机械密封失效的主要表现就是泄漏，泄漏主要是由于动环与静环的接触面接触性不好造成的。

针对机械密封及其泄漏的研究较多。

贺爱侠［1］结合50AY60型柴油泵分析了泵用机械密封发生泄漏的主要原因，阐述了动、静环的气蚀、磨损及腐蚀对机械密封泄漏的影响。

王明武［2］分析了炼油装置高温油泵现有单端面波纹管密封存在的主要问题，开发出一种高温泵新型油膜润滑波纹管串联式机械密封，并介绍了其结构特点和技术优势。

李香等人［3］从波纹管的弹性力的失效及配对摩擦副的过度磨损等方面分析了密封失效的原因。

文献［4－8］也分别从不同的角度分析研究了波纹管机械密封失效的原因。

本文作者分析了密封环由于加工、安装误差以及主轴转速不稳定等原因造成的波纹管应力变化对波纹管的疲劳破坏的影响。

1 机械密封的结构机械密封又称为端面机械密封，是旋转轴用动密封，如图1所示，是旋转环1与静止环2端面彼此接触并做相对转动的动密封。

机械密封设计问题探讨【摘要】先进的机械密封技术是自动化连续生产、文明生产所必需的重要环节。

现分析了机械密封设计研发的目的、机械密封的主要类型，对机械密封设计过程中应考虑的因素等方面做了说明，并重点论述了提高机械密封设计质量的措施及常用机械密封结构形式。

【关键词】机械密封；设计；措施1.机械密封设计研发的目的机械密封的目的在于对一处有可能发生泄漏而要对其施以密封的地方，设置一个完善的物理壁垒。

机械密封设计研发的目的归纳起来讲，就是根据用途和实际需要，设计研发出能有效地实现一种或多种功能的设备，并延长其使用寿命，更好地满足社会需求。

2.机械密封种类2.1 按作用分类分为轴用密封、孔用密封、防尘密封、导向环、固定密封、回转密封。

2.2 按材料分类分为橡胶、聚氨酯、工程塑料等。

3.机械密封的主要类型3.1 在彼此没有相对运动的结合面间产生密封性的静密封件。

3.2 在彼此有相对运动（如一根轴相对于一个孔德回转运动等）的结合面间产生密封性的动密封件。

3.3 还有一些专门为防止尘埃、灰尘和其他有害物侵入一个系统而设计的密封件类型。

这类密封件采用了防护罩或类似的结构形式，基本上属于半静密封件。

4.密封件的命名及归类4.1 静密封件通常依型式来命名，如垫片、环形密封件等。

垫片又可以进一步按材料来分类，像非金属垫片、橡胶垫片、金属垫片等；或者按其结构化分为平垫片、螺旋缠绕垫片等。

密封胶常被看作是静密封中单独的一类，分别为液体垫片、液态联结、螺纹密封胶等。

4.2 动密封件则可以归为以下两大类。

1）强制压力下贴压在密封面上的接触型密封件。

2）靠固定间隙（即没有摩擦接触）起作用的间隙密封件。

5.机械密封设计质量管理任何产品的质量都是头等大事，机械密封设计也不例外。

在机械密封设计行业中，设计人员一定要有严谨，负责的工作态度，严格按照机械密封设计思想，严格排查安全隐患，在设计中杜绝因管理疏忽而带来的安全问题。

在机械密封设计过程中要把安全问题落实到每个人，责任明确，分工具体使质量得到保证，安全隐患消除与萌芽状态。

橡胶波纹管型机械密封设计探讨杨成方、王黎明（密友集团有限公司·昆山·215316）摘要：设计橡胶波纹管型机械密封时，要考虑橡胶材料耐介质特性、橡胶波纹管为全波橡胶波纹管还是半波橡胶波纹管、橡胶波纹管弹力在不同温度下的变化以及补偿力随补偿环组件高度的变化情况；介绍了具体型号的橡胶波纹管型机械密封特点、运行限制及适用范围，并对其设计作了探讨。

关键词：橡胶波纹管；机械密封；设计；补偿力；补偿环组件Rubber bellows-type mechanical seal design discussionYang Chengfang、Wang Liming(Miyou Group Co., Ltd ·Kunshan·215316)Abstract: The design of rubber bellows-type mechanical seal,it is necessary to consider the rubber material bears the medium characteristic,the rubber bellows for the full-wave or half-wave rubber bellows,rubber bellows elasticity at different temperatures changes as well as compensated force changes situation along with seal head of height;Introduced a specific type of rubber bellows-type mechanical seal characteristics,operating limits and application scope,and its design are discussed.Key words: rubber bellows; mechanical seal; design; compensated force; seal head1．前言机械密封常用于泵、反应釜、压缩机、液压传动及其它类似设备的旋转轴密封，具有密封性好、性能稳定、泄漏量少、摩擦功耗低、使用周期长、对轴或轴套磨损小、能满足多种工况要求等特点；按结构区分有弹簧O形圈型机械密封和波纹管型机械密封。

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VV≤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。

橡胶材料在机械密封设计中的应用研究在如今的机械制造领域中，机械密封是一个重要的技术环节。

而橡胶材料的应用则在机械密封设计中扮演着关键角色。

本文将就橡胶材料在机械密封中的应用进行研究和探讨。

首先，橡胶材料作为一种弹性材料，具有良好的耐磨性和密封性能，常被用于机械密封中。

例如，橡胶O型圈是一种常见的密封元件，被广泛应用于各种机械设备中。

橡胶O型圈采用橡胶材料的弹性变形特性，通过外表面与密封面之间的紧密接触，实现了有效的密封效果。

而且，橡胶材料还具有良好的耐热性和耐腐蚀性，能够适应各种复杂工况下的密封要求。

其次，橡胶材料的选择对机械密封的性能和寿命具有重要影响。

不同的工作条件和介质要求使用不同种类的橡胶材料进行密封。

例如，用于高温条件下的机械密封通常采用硅橡胶，它具有较高的耐热性和耐氧化性。

而对于耐磨密封件的选择，可以采用聚氨酯橡胶或氟利昂橡胶等材料。

因此，在机械密封设计中，需要根据实际情况和需求选择合适的橡胶材料，以确保密封件的性能和寿命。

此外，橡胶材料在机械密封设计中还需要考虑到安装和使用的方便性。

橡胶密封件的安装方式多种多样，如轴承型、承压型和固定型等。

不同的安装方式适用于不同的密封类型和应用场景。

在使用过程中，橡胶密封件还需要考虑到密封力和摩擦力之间的平衡关系。

如果密封力过大，会增加能耗；而密封力过小，则会导致泄漏。

因此，在机械密封设计中，需要根据不同的工况和运行环境，选择适当的橡胶材料和合理的安装方式，以实现较好的密封效果。

最后，橡胶材料在机械密封设计中还需要考虑到材料的 aging 问题。

由于橡胶材料易受热、光和化学物质的影响，会出现 aging 现象，导致其性能逐渐下降。

为了延长机械密封的使用寿命，需要采取相应的措施。

一种常见的做法是对橡胶材料进行添加剂改性，提高其抗 aging 能力。

另外，合理的储存和使用条件也能有效延长橡胶材料的寿命。

综上所述，橡胶材料在机械密封设计中的应用研究具有重要意义。

波纹管机械密封夏广友(大庆油田天然气分公司) 随着科技的进步,高科技波纹管机械密封产品得到研制和开发。

波纹管机械密封采用新型结构及密封材料,密封效果良好,比传统旋转式密封有更突出的特点,在油气生产设备上得到了广泛的应用。

11波纹管机械密封的优点波纹管机械密封原理与旋转式机械密封原理基本相同,称为端面密封,所不同的是,波纹管机械密封比旋转式密封有更突出的优点,表现为:①结构简单,安装方便,适应性强,静止环具有浮动性;②浮环结构设计,消除镶装环的各种应力;③旋转环易于更换、修复;④结构紧凑,适用于螺杆泵轴向较小的场合;⑤旋转环、静止环法兰连接、动泄漏点少。

应用中有如下特点:①密封可靠,在较长时间使用中不会泄漏;②使用寿命长,静环和动环高耐磨材料和一定的比压,它比旋转式密封多用半年;③摩擦功率损失小;④适用范围广,能用于低温、高温、高压、各种转速及各种耐腐蚀、易燃、易爆、有毒介质的密封;⑤弹簧强度大,抗震能力强,稳定性好。

波纹管弹簧与旋转式弹簧优缺点比较见表1。

表1　波纹管弹簧与旋转式弹簧优缺点比较影响因素波纹管弹簧旋转式弹簧比压均匀性端面上弹簧比压均匀,端面上弹簧比压不均匀摩擦副摩擦副接触面积大,对中性好摩擦副接触面积小,对中性差调整弹簧力弹簧力调整范围大,有利于调节弹簧力弹簧力调整范围小,不利于调节弹簧力结构尺寸结构紧凑,尺寸小结构尺寸大性能加工精密,性能好加工精度低,性能较差, 21机械密封的选择及常用材料波纹管机械密封种类型号较多,按有无轴套分为集装式机械密封和非集装式机械密封两种,按密封结构型式分为两种:一种是动环采用波纹管组件;一种是静环采用波纹管组件。

一般的选择方法为:①根据输送介质的性质和操作条件选择机械密封;②根据泵规格型号来选择机械密封;③根据端面的比压和端面的相对运动速度来选择机械密封。

就材料而言,波纹管用镍铬不锈钢、镍铬钼合金、高镍合金钢,具有硬度高、强度高、耐磨性能高、耐腐蚀、耐高温、热膨胀系数小等优点。

波纹管机械密封夏广友(大庆油田天然气分公司) 随着科技的进步,高科技波纹管机械密封产品得到研制和开发。

波纹管机械密封采用新型结构及密封材料,密封效果良好,比传统旋转式密封有更突出的特点,在油气生产设备上得到了广泛的应用。

11波纹管机械密封的优点波纹管机械密封原理与旋转式机械密封原理基本相同,称为端面密封,所不同的是,波纹管机械密封比旋转式密封有更突出的优点,表现为:①结构简单,安装方便,适应性强,静止环具有浮动性;②浮环结构设计,消除镶装环的各种应力;③旋转环易于更换、修复;④结构紧凑,适用于螺杆泵轴向较小的场合;⑤旋转环、静止环法兰连接、动泄漏点少。

应用中有如下特点:①密封可靠,在较长时间使用中不会泄漏;②使用寿命长,静环和动环高耐磨材料和一定的比压,它比旋转式密封多用半年;③摩擦功率损失小;④适用范围广,能用于低温、高温、高压、各种转速及各种耐腐蚀、易燃、易爆、有毒介质的密封;⑤弹簧强度大,抗震能力强,稳定性好。

波纹管弹簧与旋转式弹簧优缺点比较见表1。

表1　波纹管弹簧与旋转式弹簧优缺点比较影响因素波纹管弹簧旋转式弹簧比压均匀性端面上弹簧比压均匀,端面上弹簧比压不均匀摩擦副摩擦副接触面积大,对中性好摩擦副接触面积小,对中性差调整弹簧力弹簧力调整范围大,有利于调节弹簧力弹簧力调整范围小,不利于调节弹簧力结构尺寸结构紧凑,尺寸小结构尺寸大性能加工精密,性能好加工精度低,性能较差, 21机械密封的选择及常用材料波纹管机械密封种类型号较多,按有无轴套分为集装式机械密封和非集装式机械密封两种,按密封结构型式分为两种:一种是动环采用波纹管组件;一种是静环采用波纹管组件。

一般的选择方法为:①根据输送介质的性质和操作条件选择机械密封;②根据泵规格型号来选择机械密封;③根据端面的比压和端面的相对运动速度来选择机械密封。

就材料而言,波纹管用镍铬不锈钢、镍铬钼合金、高镍合金钢,具有硬度高、强度高、耐磨性能高、耐腐蚀、耐高温、热膨胀系数小等优点。