精品課件,機械密封基礎知識講座,精品課件,第二章機械密封原理與結構形式,一、基本概念（1）機械密封是一種用來解決旋轉軸與機體之間密封的裝置。它是由至少一對垂直于旋轉軸錢的端面在流體壓力和補償機構彈力(或磁力)的作用及輔助密封的配合下保持貼合下并相對滑動而構成防止流體泄漏的裝置，常用于泵、壓縮機、反應攪拌釜等旋轉式流體機械，也用于齒輪箱、船舶尾軸等密封。因此，機械密封是一種通用的軸封裝置。,精品課件,（2）機械密封結構多種多樣，最常用的機械密封結構是端面密封。見圖2-1。端面密封的靜環、動環組成一對摩擦副，摩擦副的作用是防止介質泄漏。它要求靜環、動環，具有良好的耐磨性，動環可以在軸向靈活地移動，自動補償密封面磨損，使之與靜環良好地貼合；靜環具有浮動性，起緩沖作用。為此，密封面要求有良好的加工質量，保證密封副有良好的貼合性能。構成機械密封的基本元件有靜環、動環、壓蓋、推環、彈簧、定位環、軸套、動環密封圈、靜環密封圈軸套密封圈等。,精品課件,（3）彈性元件（彈簧、波紋管）它主要起預緊、補償和緩沖的作用，要求始終保持足夠的彈性來克服輔助密封和傳動件的摩擦和動環等的慣性，保證端面密封副良好的貼合和動環的追隨性，材料要求耐腐蝕、耐疲勞。（4）輔助密封（0形圈、V形圈、U形圈、楔形圈和異形圈等）它主要起靜環和動環的密封作用，同時也起到浮動和緩沖作用。要求靜環的密封元件能保證靜環與壓蓋之間的密封性，靜環有一定的浮動性，動環的密封元件能保證動環與軸或軸套之間的密封性和動環的浮動性。材料要求耐熱等。,精品課件,圖2-1單端面機械密封,10軸套密封圈,7軸套,6定位環,5彈簧,4推環,3壓蓋,1靜環,9靜環密封圈,2動環,8動環密封圈,構成機械密封的基本元件有;1靜環、2動環、3壓蓋、4推環5彈簧6定位環、7軸套、8動環密封圈、9靜環密封圈圈等組成。,精品課件,二、機械密封的泄漏通道點如下：,1靜環密封圈,4壓蓋密封圈,3動環密封圈,5軸套密封圈,2摩擦副,精品課件,三、機械密封的優缺點,1、優點，（1）結構可靠，泄漏量可以限制到很少，只要主密封面的表面粗糙度和平直度能保證達到要求，只要材料耐磨性好，機械密封可以達到很少泄漏量，甚至肉眼看不見泄漏。（2）壽命長。在機械密封中，主要磨損部分是密封摩擦副端面，因為密封端面的磨損量在正常工作條件下不大，一般可以連續使用12年，特殊場合下也有用到510年。（3）運轉中無需調整。由于機械密封靠彈簧力和流體壓力使摩擦副貼合，在運轉中自動保持接觸，裝配后就不用像普通軟填料那樣需調整壓緊。,精品課件,（4）具有耐耐振性。在轉速為3000r/min下最大振幅不超過0.05mm使用PV值不斷提高（5）功率損失小。填料密封是靠盤根的壓緊在軸上或軸套上起作用的。填料密封與軸直接摩擦，填料壓的越緊摩擦力就越大、消耗功率也就越大。而機械密封的摩擦是處于半液摩擦狀態，摩擦系數非常的小，機械密封的功率損失是填料密封的1050（6）波紋管密封軸或軸套不受磨損，對旋轉軸的振擺和軸對殼體的偏斜不敏感。（7）適用范圍廣。當介質易燃、易爆、有毒有害時，采用機械密封可保證密封。它還適用于高溫、低溫、高壓、真空各種轉速的及腐蝕介質的設備密封。,精品課件,2、缺點（1）如結構比填料密封復雜，加工精度要求高，并要求一定的安裝技術等，特別是干氣密封的安裝要求更高。而且密封技術發展的很快，新技術不斷出現給我們維修帶來了新的課題。（2）結構復雜、拆裝不便。與其它密封比較，機械端面密封的零件數目多，要求精密，結構復雜。特別是在裝配方面較困難，拆裝時要從軸端抽出密封環，必須把機器部分（聯軸器）或全部拆卸。這一問題目前已作了某些改進，例如采用拆裝方便并可保證裝配質量的剖分式和集裝式機械密封等。,精品課件,四、機械密封的典型結構形式,機械密封的基本型式多種多樣，分類的方法很多我們這里只介紹石油化工企業的一些常用的接觸式機械密封結構。接觸式機械密封泄漏量小，結構簡單，使用范圍廣。分類方法各有差異，常用的有內裝式機械密封、外裝式機械密封等。1、內裝式機械密封，內裝內流多彈簧靜止式接觸機械密封特征：只有一對摩擦副和多只小彈簧。載荷系數K小于1能平衡介質壓力對端面的作用。結構簡單，制造及拆裝容易。詳見圖2-3,精品課件,1、內裝內流靜止型機械密封,彈簧靜止接觸機械密封,波紋管靜止接觸機械密封,精品課件,2、內裝內流旋轉型機械密封,彈簧有旋向要求：彈簧的旋向與電機的旋向一致。,彈簧密封,波紋管密封不受轉向要求,彈簧密封,精品課件,3、內裝單端面單彈簧平衡型密封。,有彈簧盒密封彈簧不受旋轉方的向要求,軸套加工成帶臺階，能平衡一部分介質壓力,軸套加工成帶臺階，能平衡一部分介質壓力,實體分解圖,精品課件,4、雙端面多彈簧機械密封,靜環,靜環,動環,動環,靜環密封圈,精品課件,5、彈簧盒上加工方形曹,二級動環,一級動環,一級壓蓋,二級壓蓋,一級靜環,一級彈簧盒，內裝多個小彈簧,二級彈簧盒,封液入口,精品課件,6、內裝雙端面波紋管密封,波紋管1,波紋管2,靜環2,壓蓋2,壓蓋1,靜環1,鎖緊螺絲,兩套密封面對面或背對背安裝在一起。,精品課件,內裝雙端面彈簧密封,軸上應有刻線或凹槽，以便彈簧座定位，兩套背對背安裝在一起的非平衡密封。,軸上應有刻線或凹槽，以便彈簧座定位，兩套背對背安裝在一起的平衡密封,精品課件,用于工作介質有毒、易燃、易爆、易揮發、易結晶、高溫、低溫，或氣體、高真空度等場合。兩套密封之間形成一個密封腔，在密封腔中引入封液：堵封、潤滑、冷卻，選潔凈、潤滑性好的封液介質。,精品課件,7、內裝式靜止式波紋管機械密封,壓蓋,波紋管不旋轉,動環,軸套,橡膠水封,波紋管靜止安裝,去掉了補償環密封圈及其摩擦阻力，補償環密封圈改至彈簧座處，補償環追隨性提高，而且避免了補償環密封圈因軸串、振動所產生的磨損。,精品課件,8、內裝旋轉式波紋管密封,波紋管旋轉型,靜環,軸套,壓蓋,波紋管旋轉安裝,精品課件,9、高壓高速密封,鎖緊環,壓縮量定位片,彈簧不旋轉,壓蓋,動環,鎖緊環,付壓蓋,彈簧座,動環,動環密封圈,多點沖洗,靜環,軸套,主壓蓋,彈簧,精品課件,10、集成式集裝機械密封,軸套密封圈,密封鎖緊環,密封壓蓋,動環,靜環,集成式集裝密封。渣漿型密封。適用于密封例如污水，渣漿等含有固體顆粒或纖維狀雜質的介質。安裝方便，適用范圍廣，軸向尺寸小等特點。,精品課件,11、波紋管環座上開弧型曹代替葉輪循環冷卻的熱水泵密封,介質循環入口,介質循環出口,波紋管座上開槽,靜環,靜環密封圈,軸套,在彈簧盒開孔代替葉輪的作用，使本身的介質自循環，在經過冷卻灌冷卻介質達到改善密封的工作環境的目的。適用于高溫油泵，適用溫度在200300左右,精品課件,12、彈簧盒開孔代替葉輪的作用,在彈簧盒開孔代替葉輪的作用，使本身的介質自循環，在經過冷卻灌冷卻介質達到改善密封的工作環境的目的。適用于高溫油泵，適用溫度在200300左右,在二級密封彈簧盒開孔,調整壓縮量的定位片,一級密封,介質循環入口,介質循環出口,精品課件,兩套密封沿同一方向布置，密封腔壓力逐級降低，用于有毒介質、易揮發介質、高壓場合等,精品課件,13、軸套尾部安裝節流環,軸套安裝節流環,多點沖洗,波紋管,沖洗入口,在軸套尾部安裝節流環，減少密封腔的壓力同時采用多點沖洗，密封受熱均勻，波紋管靜止安裝廣泛用于高溫泵。,精品課件,14、磁力機械密封,磁鐵,軸承,壓蓋,靜環,靜環密封圈,動環,動環密封圈,特點：結構緊湊：軸向、徑向尺寸均短小緊湊。磁力補償：使用磁力作為密封端面貼合力，新穎可靠轉動部件一體化：方便安裝和使用。優選材料：端面材料優選，密封效果好，使用壽命長。,精品課件,15、外裝式機械密封,輔助彈簧,壓蓋,靜環,介質端,鎖緊環,4F方型波紋管,外裝式多彈簧4-F波紋管密封的特征是動環安裝在填料函外面，檢查與調節方便。彈簧可不受介質的腐蝕。泄漏量較大，外裝外流多彈簧旋轉接觸式機械密封，密封型號有151、152、153型。圖2-20是152型機械密封是耐酸泵最常見的一種密封,精品課件,16非補償環的幾種安裝方式,浮裝式,托裝式,夾固式,非補償靜環（不旋轉不補償）：主要有三種安裝方式：補償靜環（不旋轉只補償）：其輔助密封圈情況和補償動環基本一致。,精品課件,五、平衡型密封與非平衡型密封的區別,平衡型密封軸套加工成臺階,非平衡型密封軸套沒有臺階,平衡型動、靜環密封面的壓力不受（或很少受）介質壓力的影響。,非平衡型端面壓力受介質壓力的影響。過大會壓壞端面間隙的潤滑膜。,精品課件,1、內裝式平衡型密封受力圖,介質壓力作用面積,端面面積,平衡線,平衡線,精品課件,2、內裝式平衡型密封受力圖,K=（d22d02）/（d22d12）當K1時，機械密封為非平衡型；當K1時，機械密封為平衡型；平衡系數=100（1-K）%d0為介質分界圓直徑（軸徑）,介質壓力對補償環的有效作用A面積與端面面積S之比。K=A/S,載荷系數K,精品課件,為平衡系數，它表示介子產生的比壓在摩擦副上的卸栽程度，因此1K內1-0.85=0.15即平衡系數為15一般石油化工的離心泵的K載荷系數為K=0.630.85當密封腔壓力超過0.7MPa時應考率采用部分平衡型,精品課件,對于一般介質，當P介0.60.7Mpa以上采用平衡型密封，對粘度較大，潤滑性能好的介質，非平衡型機械密封使用壓力可以超過該值；對于粘度較小，潤滑性能差的介質，當P介0.290.49Mpa時就得采用平衡型機械密封。平衡系數B愈大，由介質引起的端面比壓就愈小，雖然磨損小，但不易保證密封。反之，衡系數愈小，則端面比壓就愈大，使端面磨損加劇，發熱甚至有咬壞的危險，最后使密封失效。因此要選取適當的值，其值的大小與很多因素有關，情況比較復雜，通常情況下，值不易超過0.5否則，端面間的反壓力將使得端面有被推開的趨勢。,精品課件,平衡系數值的選擇與密封介質粘度、溫度、轉速、等有關。值的常用范圍為1540即載荷系數K0.850.60在其他條件不變化的情況下，粘度越大的適用的值愈小，粘度越小使用的就越大。試驗證明水、汽油、煤油等介質的值約為2030（對于水48時，已接近端面打開的極限對于粘度大的油值約為3040機械密封的值分為2030介質壓力越大，適用的值也越大；介質壓力越小適用的越小，值是一個非常重要的數據，有時密封的選型不對則造成密封泄漏。,精品課件,端面比壓作用于密封端面單位面積的力稱為密封比壓。要求：）端面比壓必須是正值，保證密封端面緊密貼合；）大于物料在密封端面上的蒸汽壓；）保證液膜存在，端面比壓不宜過大，以免液膜蒸發使磨損加劇。也不能過小，以免密封性能變差。泵用內置式，一般取0.3-0.5MPa；外置式，0.15-0.4MPa；粘度大者，適當增加，一般0.5-0.7MPa；潤滑性差，易揮發物料，比壓較小，一般0.25-0.45MPa；反應釜外置式，比壓比泵用稍大。,精品課件,彈簧比壓：彈簧作用于密封端面單位面積的力。作用：當介質壓力很小或波動時，仍能維持一定的端面比壓，使介質不致泄漏。選擇依據：端面平均線速度。高速機械密封，平均線速度3