密封基础资料.docx

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1、目录一、机械密封原理1（一）定义（图1-1）1（二）组成1（三）密封机理2（四）辅助设施2（五）机械密封的种类2（六）旋转式和静止式机械密封（图1-2）2（七）内装式和外装式机械密封（图1-3）3（八）内流式和外流式机械密封（一般和内装式、外装式一致）3（九）多弹簧和单弹簧机械密封3（十）平衡型和非平衡型机械密封4（十一）补偿机构形式4（十二）双端面机械密封（图1-4）4（十三）串联式机械密封（图1-5）5（十四）波纹管机械密封5（十五）集装式机械密封（图1-6）5二、机械密封的基本零件5（一）对摩擦副密封环的要求5（二）摩擦副匹配要考虑的因素6（三）密封端面宽度6（四）密封环的主要技术要求6

2、（五）摩擦副端面平面度检测6满足相干条件的两束光的叠加效果是：在波程差为波长整数倍的地方，光强度加强；在波程差为半个波长的奇数倍的地方，光强度减至零（变暗）。这就是光的干涉原理。7（六）密封端面的粗糙度要求8（七）动环（旋转环）8（八）静环（不旋转）8（九）密封环的种类8（十）整体式密封环8（十一）组合式9（十二）热装式密封环9（十三）热装式密封环的过盈值选择9（十四）辅助密封圈10（十五）传动机构的作用10（十六）静环防转方式10（十七）机械密封的弹性元件10（十八）波纹管种类H（十九）焊接金属波纹管密封11三、机械密封用材料11（一）摩擦副材料要求11（二）制造摩擦副的常用材料12（三）碳

3、石墨12（四）硬质合金WC12（五）SiC陶瓷13（六）A12O3陶瓷及其他陶瓷介绍14（七）表面堆焊硬质合金14（八）作摩擦副的金属材料15（九）填充聚四氟乙烯15（十）辅助密封圈材料要求16（十一）合成橡胶16（十二）柔性石墨（也称膨胀石墨）16（十三）弹性元件材料16（十四）机械密封中基体材料17四、机械密封辅助系统17（一）为什么机械密封要采用辅助系统17（二）什么是辅助系统18（三）自冲洗的形式21（四）循环冲洗22（五）注入式冲洗24（六）冲洗液进入密封腔的方式28（七）冲洗量的确定29（八）冲洗量的控制30（九）冲洗压力的确定31（十）密封腔中压力的确定31（十一）对冲洗流体的要

4、求31（十二）热油泵的冲洗液选择32（十三）烷基化装置中浓硫酸泵的冲洗液的选择32（十四）辅助设施在何种工况下必须选用：33五、机械密封性能的影响因素33（一）密封性的影响因素33（二）机械密封端面的摩擦状态33（三）载荷系数对密封性能的影响34（四）弹簧比压对密封性能的影响34（五）端面粗糙度对密封性能的影响35（六）端面间缝隙形状对密封性能的影响35（七）产生端面不平行的原因36（八）密封端面的机械变形36（九）密封端面的热变形36（十）影响机械密封性能的其他因素37六、石化行业典型泵的密封38（一）石化行业高温泵（热油泵）密封分析38（二）轻燃泵密封分析39（三）低温泵密封分析40（四）

5、高速机械密封41七、机械密封的安装和使用41（一）安装机封的泵的技术要求41（二）安装密封前要了解泵及介质情况42（三）机械密封的安装42（四）泵的抽空和汽蚀43八、机械密封失效机理分析43九、机械密封故障分析57（一）摩擦痕迹大于端面宽度57（二）摩擦痕迹小于端面宽度57（三）硬环上无摩擦痕迹58（四）石墨端面出现均匀的环状沟纹58（五）石墨端面中间产生环状深沟58（六）石墨内缘磨损58（七）石墨环台阶过早全磨掉59（八）石墨环外缘出现缺口59（九）石墨环断裂59（十）石墨环出现蚀坑（大小不等l5mm,形状不规则）59（十一）硬质合金表面灼伤和裂纹60（十二）其他故障简介60（十三）泵抽空密

6、封失效现象61（十四）密封腔中汽蚀，密封失效现象61（十五）密封端面汽化的失效现象61（十六）泵振动过大的失效现象61（十七）没有冲洗的故障现象62（十八）动环选材注意事项62序言机械密封最早于1885年在英国发明并获得专利，首先获得应用是在20世纪20年代的冷冻机装置上，同时出现了研究和生产机械密封的专业公司（英国的Crane公司、德国的PaCifiC公司等）。1930年以后，机械密封用于内燃机水泵的轴封，此时，PV值达到了3.1MPa-m/s。19391945年由于石油化学工业的发展，石墨、陶瓷、硬质合金等材料在机械密封动、静环制造中获得应用，同时粗糙度的控制水平有了提富，PV值达到了15

7、MPamSo1956年出现了平衡型密封和中间环密封，PV值达到了30MPams.1959年PV值达到了80MPamso1961-1963年由于原子能工业的要求，在结构上出现了流体动压密封和流体静压密封，PV值达到167MPa-ms,1969年达到266MPam/s。19711974年由于宇航和核电方面的要求，在结构上出现了多级密封，在材料上出现了碳化硅和不同浸渍石墨，PV值达到360MPa-m/s。1977年由于核电等特殊需要采用螺旋一机械组合密封，改进的中间浮动环密封，机械浮环组合密封，PV值达到500MPa-m/s。19801990年，出现了无泄漏密封、热流体动力楔密封和上游泵送密封。19

8、90年以后，机械密封的PV值达到了5700MPam/s。我国在1966年以后才相继出现研究和生产机械密封的专业机构（天津克兰），目前已有四十年历史，在普通机械密封领域技术及产品日趋成熟，大部分地方已能替代进口产品，性能接近国外产品。目前国内具有规模的研究、生产厂家已有十余个，并在高参数密封及新技术方面取得一定突破。1975年机械工业部颁布泵用机械密封标准，1978年化工部颁布釜用机械密封标准，1993年国家颁布了GBZT14211-1993机械密封试验方法，1999年国家机械工业局修订了机械密封技术条件和机械密封分类方法，为机械密封产品接近国外产品提供了保证。机械密封广泛用于石油、化工、冶金、

9、煤炭、食品、医疗、电力、纺织、环保等诸多领域。机械密封具有性能好、使用寿命长、运转可靠等特点，是现代企业流体输送机械应用最广、最有前途的密封形式，对于减少环境污染、节约能源具有重大意义。一、机械密封原理（一）定义（图I-D图1-1机械密封基本结构（旋转式）I一补偿环2补偿环辅助密封圈3弹簧迎黄座5紧固螺钉6非补偿环7非补偿环W慝蟹Ji8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。）在国家有关标准中的定

10、义：由至少一对垂直于旋转轴线的端面组成,在流体压力及补偿机构弹力（或磁力）共同作用下,以及辅助密封圈的配合下，该对端面保持贴合并相对滑动，而构成的防止流体泄漏的装置。（二）组成1、密封端面：动环、静环摩擦副2、缓冲补偿机构：由弹性元件（圆柱弹簧、圆锥弹簧、波片弹簧、波纹管等）构成。（使贴合）3、辅助密封圈：包括动环密封圈、静环密封圈等，有各种形式：如O型圈、V型圈、楔形圈等（三）密封机理1、4个密封点（亦称4个泄漏点，如图1-1）泄漏点1摩擦端面泄漏点，依靠弹力和介质压力保持贴和；（动密封点,两个摩擦福之间有相对转动）泄漏点2补偿环密封圈，依靠密封圈的过盈量实现密封；（静密封点，密封圈与轴或轴

11、套之间有微动）泄漏点3非补偿环密封圈，依靠密封圈的过盈量实现密封；（静密封点，密封圈与相配合件之间相对静止）泄漏点4压盖与腔体间的密封圈，依靠密封圈的过盈量实现密封；（静密封点，密封圈与相配合件之间相对静止）2、传动关系轴或轴套紧固螺钉$弹簧座4弹簧3f卜偿环I压盖一防转销8一非补偿环63、原理通过一系列零件将径向密封转化为轴向密封，在弹簧和介质压力共同作用下，对由于设备运行所造成的轴向磨损可以及时补偿，使轴向密封面始终保持贴合。由于机械密封（轴向密封）在运行中可以对轴向磨损进行补偿,而填料密封（径向密封）不能对径向磨损进行补偿，故机械密封比填料密封寿命长。（四）辅助设施通过冲洗、冷却、过滤、

12、分离等方式进行冷却和润滑，从而改善密封的工作环境，减少密封的泄漏量，延长使用寿命。应当把它看作机械密封的组成部分。（五）机械密封的种类线速度25IOoms）和普通密封1、按使用条件分类（I）高速密封（ZBJ22-001-88：（2）高压和低压密封（3）高温、常温和低温密封（4）泵用釜用和压缩机用密封（5）耐腐蚀、抗颗粒机械密封2、通常按结构分类多弹簧、单弹簧密封旋转式、静止式密封外装式、内装式密封外流式、内流式密封（六）旋转式和静止式机械密封（图1-2）（1）旋转式：补偿机构（弹性元件）随轴旋转。（由于安装方便，普通密封大多采用，但易产生不平衡，而且消耗搅拌功率，所以不能用于告速）（2）静止式

13、：补偿机构（弹性元件）不随轴旋转。（用于高速）Q施转.精动5t饥械BF留b）旋转、非消递火机悚。豺GA止 海动式制,城出封d）龄止.非精朗式机蛀电时IS（七）内装式和外装式机械密封（图1-3）用IT内关式与加装式仇幡王的 a内籁、K* A内防.除止土 ）* KA d）R. nM（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（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）外流式：泄漏方向朝向离心力方向。

14、（泄漏量大，只有在压力、温度都不高的腐蚀性介质中用）（九）多弹簧和单弹簧机械密封（1）多弹簧：（有叫小弹簧，轴向尺寸小，轴向弹力均匀）宜用于高速，不宜用于腐蚀性介质。（2）单弹簧：（有叫大弹簧，轴向尺寸大，轴向弹力不均匀）不宜用于高转速的场合。（+）平衡型和非平衡型机械密封（1） 平衡型：载荷系数KVLo（用于高压场合）（2） 非平衡型：载荷系数KNLO（用于普通压力场合）（十一）补偿机构形式（1） 磁力：系统压力较低时用（2） 波片弹簧、锥形弹簧、螺旋圆柱大弹簧、小弹簧（3） 橡胶波纹管、聚四筑乙烯波纹管、金属波纹管（十二）双端面机械密封（图1-4）B两套密封面时面或背对背安装在一起。用于工作介质有毒、易燃、易爆、易挥发、易结晶、高温、低温，或气体、高真空度等场合。两套密封之间形成一个密封腔，在密封腔中引入封液：堵封、润滑、冷却，选洁净、润滑性好的封液介质。（十三）串联式机械密封（图1-5）两套密封沿同一方向布置，密封腔压力逐级降低用于富压场合。（十四）波纹管机械密封去掉了补偿环密封圈及其摩擦阻力，补偿环密封圈改至弹簧座处，补偿环追随性提高，而且避免了补偿环密封圈因轴串、振动所产生的磨损。金属波纹管用于高温介质，聚四氟乙烯波纹管用于腐蚀性介质。（十五）集装式机械密封（图