1、2022-3-81機械密封機械密封2022-3-82目目 錄錄一、機械密封原理一、機械密封原理二、機械密封的基本零件二、機械密封的基本零件三、機械密封的計算三、機械密封的計算四、機械密封用材料四、機械密封用材料五、機械密封輔助系統五、機械密封輔助系統六、機械密封性能的影響因素六、機械密封性能的影響因素七、石化行業典型泵的密封七、石化行業典型泵的密封八、機械密封的安裝和使用八、機械密封的安裝和使用九、機械密封故障分析九、機械密封故障分析十、補充內容十、補充內容2022-3-83（一）定義與組成（三）密封機理（四）輔助設施（五）機械密封的種類（六）旋轉式和靜止式機械密封（七）內裝式和外裝式機械密封

2、（八）內流式和外流式機械密封（九）多彈簧和單彈簧機械密封（十）平衡型和非平衡型機械密封一、機械密封原理一、機械密封原理2022-3-84（十一）補償機構形式（十二）雙端面機械密封（十三）串聯式機械密封（十四）波紋管機械密封（十五）集裝式機械密封2022-3-85（一）對摩擦副密封環的要求（二）摩擦副匹配要考慮的因素（三）密封端面寬度（四）密封環的主要技術要求（五）摩擦副端面平面度檢測（六）密封端面的粗糙度要求（七）動環（旋轉環）（八）靜環（不旋轉）（九）密封環的種類（十）整體式密封環二、機械密封的基本零件二、機械密封的基本零件2022-3-86（十一）組合式（十二）熱裝式密封環（十三）熱裝式密

3、封環的過盈值選擇（十四）輔助密封圈（十五）傳動機構的作用（十六）靜環防轉方式（十七）機械密封的彈性元件（十八）波紋管種類（十九）焊接金屬波紋管密封2022-3-87（一）補償環的受力狀況（二）密封端面中液膜反力的分布情況（三）液膜反力的計算（四）易汽化介質中密封端面間的液膜壓力分布（五）膜壓系數的影響因素（六）彈簧比壓的計算（七）載荷系數K（八）端面比壓（九）波紋管的有效作用直徑de（十）PV值三、機械密封的計算三、機械密封的計算2022-3-88（一）摩擦副材料要求（二）制造摩擦副的常用材料（三）碳石墨（四）硬質合金WC（五）SiC陶瓷（六）Al2O3 陶瓷及其它陶瓷介紹（七）表面堆焊硬質合

4、金（八）作摩擦副的金屬材料（九）填充聚四氟乙烯（十）輔助密封圈材料要求四、機械密封用材料四、機械密封用材料2022-3-89（十一）合成橡膠（十二）柔性石墨（也稱膨脹石墨）（十三）彈性元件材料（十四）機械密封中基體材料2022-3-810（一）為什么機械密封要采用輔助系統（二）什么是輔助系統（三）自沖洗的形式（四）循環沖洗（五）注入式沖洗（六）沖洗液進入密封腔的方式（七）沖洗量的確定（八）沖洗量的控制（九）沖洗壓力的確定（十）密封腔中的壓力確定五、機械密封輔助系統五、機械密封輔助系統2022-3-811（十一）對沖洗流體的要求（十二）熱油泵的沖洗液選擇（十三）烷基化裝置中濃硫酸的沖洗液的選擇（

5、十四）輕烴、輕油泵密封沖洗液的選擇（十四）輕烴、輕油泵密封沖洗液的選擇 （十五）機械密封的冷卻方式十五）機械密封的冷卻方式 （十六）輔助設施在何種工況下必須選用2022-3-812（一）密封性的影響因素（二）機械密封端面的摩擦狀態（三）載荷系數對密封性能的影響（四）彈簧比壓對密封性能的影響（五）端面粗糙度對密封性能的影響（六）端面間縫隙形狀對密封性能的影響（七）產生端面不平行的原因（八）密封端面的機械變形（九）密封端面的熱變形（十）影響機械密封性能的其它因素六、機械密封性能的影響因素六、機械密封性能的影響因素2022-3-813（一）石化行業高溫泵（熱油泵）密封分析（二）輕烴泵密封分析（三）低

6、溫泵密封分析（四）高速機械密封七、石化行業典型泵的密封七、石化行業典型泵的密封2022-3-814（一）安裝機封的泵的技術要求（二）安裝密封前要了解泵及介質情況（三）機械密封的安裝（四）泵的抽空和汽蝕八、機械密封的安裝和使用八、機械密封的安裝和使用2022-3-815（一）摩擦痕跡大于端面寬度（二）摩擦痕跡小于端面寬度（三）硬環上無摩擦痕跡（四）石墨端面出現均勻的環狀溝紋（五）石墨端面中間產生環狀深溝（六）石墨內緣磨損（七）石墨環臺階過早全磨掉（八）石墨環外緣出現缺口（九）石墨環斷裂（十）石墨環出現蝕坑九、機械密封故障分析九、機械密封故障分析2022-3-816（十一）硬質合金表面灼傷和裂紋（

7、十二）其它故障簡介（十三）泵抽空密封失效現象（十四）密封腔中汽蝕，密封失效現象（十五）密封端面汽化的失效現象（十六）泵振動過大的失效現象（十七）沒有沖洗的故障現象（十八）動環選材注意事項2022-3-817（一）機械密封標準介紹（二）機械密封輔助系統（三）機械密封的安裝（四）磁力密封介紹（五）高壓機械密封研制十、補充內容十、補充內容2022-3-818一、機械密封原理一、機械密封原理（一）定義與組成（圖（一）定義與組成（圖1-1）組成組成:1.密封端面：動環、靜環摩擦副2.緩沖補償機構：由彈性元件(圓柱彈簧、圓錐彈簧、波片彈簧、波紋管等)構成。使貼合;3.輔助密封圈：包括動環密封圈、靜環密封圈

8、等，有各種形式：如O型圈、V型圈、楔形圈等2022-3-819 機械密封是一種用于旋轉流體機械的軸封裝置。（用于離心泵、離心機、反應釜、壓縮機等設備，軸和設備腔體間存在一個圓周間隙，設備介質從中泄漏，因此必須設一道阻漏裝置。因機械密封具有泄漏少、壽命長等優點，成為了主要的軸密封方式，又叫端面密封。） 在國家有關標準中的定義：由至少一對垂直于旋轉軸線的端面組成,在流體壓力及補償機構彈力(或磁力)共同作用下，以及輔助密封圈的配合下， 該對端面保持貼合并相對滑動，而構成的防止流體泄漏的裝置。 2022-3-8203、原理 通過一系列零件將徑向密封轉化為軸向密封，在彈簧和介質壓力共同作用下，對由于設備

9、運行所造成的軸向磨損可以及時補償，使軸向密封面始終保持貼合。由于機械密封（軸向密封）在運行中可以對軸向磨損進行補償，而填料密封（徑向密封）不能對徑向磨損進行補償，故機械密封比填料密封壽命長。 2、傳動關系 軸或軸套緊固螺釘5彈簧座4彈簧3補償環1 壓蓋防轉銷8非補償環6（三）密封機理（三）密封機理1、4個密封點（亦稱4個泄漏點，如圖1-1）泄漏點1摩擦端面泄漏點，依靠彈力和介質壓力保持貼和（動密封點,兩個摩擦副之間有相對轉動）泄漏點2補償環密封圈，靜密封點，密封圈與軸或軸套之間有微動;泄漏點3非補償環密封圈，靜密封點，密封圈與相配合件之間相對靜止;泄漏點4壓蓋與腔體間的密封圈，靜密封點，密封圈

10、與相配合件之間相對靜止.2022-3-821 通過沖洗、冷卻、過濾、分離等方式進行冷卻和潤滑，從而改善密封的工作環境，減少密封的泄漏量，延長使用壽命。應當把它看作機械密封的組成部分。 （四）輔助設施（四）輔助設施2022-3-8221、 按使用條件分類（1）高速密封（ZBJ22-001-88：線速度25100m/s）和普通密封（2）高壓和低壓密封（3）高溫、常溫和低溫密封（4）泵用、釜用和壓縮機用密封（5）耐腐蝕、抗顆粒機械密封2、 通常按結構分類多彈簧、單彈簧密封旋轉式、靜止式密封外裝式、內裝式密封外流式、內流式密封（五）機械密封的種類（五）機械密封的種類2022-3-823（六）旋轉式和靜

11、止式機械密封（六）旋轉式和靜止式機械密封（圖1-2） （1）旋轉式：補償機構（彈性元件）隨軸旋轉。) （由于安裝方便，普通密封大多采用，但易產生不平衡，不能用于高速, 且消耗攪拌功率（2）靜止式：補償機構（彈性元件）不隨軸旋轉。（用于高速） 2022-3-824（七）內裝式和外裝式機械密封（圖（七）內裝式和外裝式機械密封（圖1-3）（1） 內裝式：內裝式：靜環裝在壓蓋內側，靜環端面面向工作腔。 （用于溫度、壓力較高，腐蝕性不強的場合用于溫度、壓力較高，腐蝕性不強的場合）（2） 外裝式：外裝式：靜環裝在壓蓋外側，靜環端面背向工作腔。 （用于低壓、腐蝕性強的場合用于低壓、腐蝕性強的場合） 2022

12、-3-825（一般和內裝式、外裝式一致） （1）內流式：內流式：泄漏方向朝向軸心。（一般密封都采用這一般密封都采用這 種結構種結構） （2）外流式：外流式：泄漏方向朝向離心力方向。（泄漏量大，泄漏量大， 只有在壓力、溫度都不高的腐蝕性介質中用只有在壓力、溫度都不高的腐蝕性介質中用） （八）內流式和外流式機械密封（八）內流式和外流式機械密封（九）多彈簧和單彈簧機械密封（九）多彈簧和單彈簧機械密封（1）多彈簧：多彈簧：（又叫小彈簧，軸向尺寸小，軸向彈力均 勻）宜用于高速，不宜用于腐蝕性介質宜用于高速，不宜用于腐蝕性介質。（2）單彈簧：單彈簧：（又叫大彈簧，軸向尺寸大，軸向彈力不 均勻）不宜用于高轉

13、速的場合不宜用于高轉速的場合。 2022-3-826（1）平衡型：載荷系數平衡型：載荷系數K1.0 （用于高壓場合用于高壓場合）（2）非平衡型：載荷系數非平衡型：載荷系數K1.0 （用于普通壓力場合）用于普通壓力場合） （十）平衡型和非平衡型機械密封（十）平衡型和非平衡型機械密封 （十一）補償機構形式（十一）補償機構形式（1）磁力：系統壓力較低時用（2）波片彈簧、錐形彈簧、螺旋圓柱大彈簧、小彈簧 （3）橡膠波紋管、聚四氟乙烯波紋管、金屬波紋管 2022-3-827 兩套密封面對面或背對背安裝在一起。 用于工作介質有毒、易燃、易爆、易揮發、易結晶、高溫、低溫，用于工作介質有毒、易燃、易爆、易揮發

14、、易結晶、高溫、低溫，或氣體、高真空度等場合。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。滑、冷卻，選潔凈、潤滑性好的封液介質。 （十二）雙端面機械密封（十二）雙端面機械密封（圖1-4）2022-3-828v兩套密封沿同一方向布置，密封腔壓力逐級降低兩套密封沿同一方向布置，密封腔壓力逐級降低,v用于高壓場合。用于高壓場合。 （十三）串聯式機械密封（十三）串聯式機械密封（圖1-5）2022-3-829v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去掉了補

15、償環密封圈及其摩擦阻力，補償環密封圈改至彈簧座處, 補償環追隨性提高補償環追隨性提高.v避免了補償環密封圈因軸串、振動所產生的磨損。避免了補償環密封圈因軸串、振動所產生的磨損。v金屬波紋管用于高溫介質金屬波紋管用于高溫介質v聚四氟乙烯波紋管用于腐蝕性介質。聚四氟乙烯波紋管用于腐蝕性介質。 （十四）波紋管機械密封（十四）波紋管機械密封2022-3-830v將機械密封、軸套、壓蓋組合成一個整體。v安裝時只需固定壓蓋、軸套，取下定位擋塊即可。v安裝方便，排除了安裝不良的影響。（十五）集裝式機械密封（十五）集裝式機械密封（圖1-6）2022-3-831二、機械密封的基本零件二、機械密封的基本零件（一）

16、對摩擦副密封環的要求（一）對摩擦副密封環的要求 摩擦副密封環是機械密封的主要元件，它在很大程度上決定了機械密封的性能和壽命。因此，對它有一些基本要求。 （1）足夠的強度和剛度 保證在工作條件（如壓力，溫度，滑動速度等）下不損壞，變形小，工作條件波動時影響小。 （2）端面有足夠的硬度、耐腐蝕性能確保使用壽命。 （3）耐熱沖擊力 高的導熱系數，低的線膨脹系數。 （4）較小的摩擦系數，良好的自潤滑性，材料與介質有很好的浸潤性短時間干摩擦，不損傷端面。 （5）易加工，材料成本低2022-3-832（1）一般選擇一軟一硬的材料配對，軟環作窄環，如 YG6/M106K，只有介質含固體顆粒、易結晶、粘度高時

17、才選用硬對硬。（2）盡量采用內裝、內流式結構，防止機械雜質進入密封端面，減少泄漏量。（3）選導熱性良好材料作動環。 以利散熱，降低端面溫度。（4）環的壁厚不可太薄，以保證整體強度、剛度，也利散熱（導熱欠佳的材料，可薄一些）。（5）動環和軸（軸套）間隙A11（0406）以利補償 靜環和軸（軸套）間隙13mm以免摩擦 （二）摩擦副匹配要考慮的因素（二）摩擦副匹配要考慮的因素2022-3-833（1）主要決定窄環（軟環）寬度，寬環外徑窄環外徑 0.5，寬環內徑窄環內徑0.5； （2）泄漏量與摩擦副端面寬度關系不大 （3）窄的端面摩擦熱少，溫度梯度小，熱變形小，磨損均勻； （4）從受力角度出發，窄的端

18、面整體強度和剛度差，易損壞 或變形。因此應綜合考慮。對于普通密封，端面寬度推 薦值如下： （三）（三） 密封端面寬度密封端面寬度2022-3-834v寬系列用于組對性能好（如YG6/M106K、SiC/M106K）、工 況條件好的場合v窄系列用于組對性能欠佳（如YG6/YG6、YG6/青銅）、飽和蒸氣壓高、易揮發、顆粒介質，高速機械密封，（對于輕烴介質，在強度夠的情況下，取窄系列）。 軸軸 徑徑16355570100120寬系列寬系列2.53.04.05.06.07.0中系列中系列2.02.53.04.05.05.0窄系列窄系列1.52.02.02.53.03.02022-3-835（）平面度

19、0.0009，硬質0.2，軟質0.4，表 面不應有裂紋、劃傷、氣孔、疏松等缺陷。（）密封環端面與安裝輔助密封圈處的平行度、垂直度按 的級精度要求。（）安裝輔助密封圈處粗糙度：3.2，徑向尺寸公 差或。 上述要求是對普通機械密封而言，對轉速較低的釜用 機械密封可適當放寬標準，對高速機封要求更高。 （四）密封環的主要技術要求（四）密封環的主要技術要求2022-3-836 平面度0.0009，普通量具無法檢測，通常利用光波的干涉效應來檢測。（1）光波的干涉效應 根據波動學原理，兩波產生干涉的條件是：（a）兩波在相遇點振向一致；（b）兩波具有相同的頻率；（c）兩波在相遇點有固定的周相差 。（兩個同樣的

20、鈉光燈 不行，只有用同一光源發出的光設法分成兩束，才 滿足相干條件） （五）摩擦副端面平面度檢測（五）摩擦副端面平面度檢測2022-3-837 滿足相干條件的兩束光的疊加效果是：在波程差為波長整數倍的地方，光強度加強；在波程差為半個波長的奇數倍的地方，光強度減至零（變暗）。這就是光的干涉原理。 2022-3-838（2）平面度檢測原理 設入射角i=0，e為氣膜厚度（即是被檢測面上點到平晶的距離），為光波波長，為光的波程差，那么=2e/2當=k時，被檢測面上點變暗；=(2k1)/2 ，被檢測面上點變亮 ；（其中k=0,1,2,3,4,，k為整數）由以上公式可以得出下面結論： （）相鄰兩條光帶所對

21、應兩點的氣膜厚度差（高度差）為/2，（對于鈉光燈=0.589m，/20.3m）2022-3-839（）相鄰兩條光帶寬b=/2Sin，（為空氣膜傾斜角）（）當e=0時，=/2（半波損失），出現暗條紋； （1）合格光帶舉例 2022-3-840（2）平面度檢測器（圖2-3） 平晶：由派利克斯玻璃、熔凝水晶或折射系數為1.516的光學玻璃制造。表面平面度0.1m(2級)，0.03m (1級)。光源:鈉光燈(=0.589m) 2022-3-841 密封端面承載能力與表面粗糙度有很大關系，大約有如下關系： （六六）密封端面的粗糙度要求密封端面的粗糙度要求粗糙度3.20.80.40.2承載面積（%）412

22、4095端面比壓增加（倍）247.31.50.05 由此可以看出，密封端面粗糙度應在0.2以上，否則，端面比壓比理論值高的多，結果是高點接觸，局部壓力很高；由于摩擦副的硬度、剛度的差異，局部高點發熱甚至產生裂紋。石墨環表面磨出細微的環狀溝紋。泵的振動和動、靜環的不同心會加劇這種磨損。被磨掉的顆粒存在于端面中，形成磨粒磨損，磨損加劇，有時在泄漏的介質中可以看到石墨黑漿。 2022-3-842非補償動環（只旋轉，不能補償，其后無彈性元件。)補償動環（既旋轉，又作軸向補償，其后有彈性元件。)（）輔助密封圈受軸向力，軸向、徑向都起密封作用，這 種密封方式較為可靠。（）輔助密封圈只受徑向力，易產生老化、

23、冷流變形，從 而導致密封失效。（）波紋管：無作軸向補償的輔助密封圈，因此，浮動 性好，密封圈不易失效。 （七）動環（旋轉環）（七）動環（旋轉環） 2022-3-843 非補償靜環（不旋轉不補償）：主要有三種安裝方式：浮裝式、托裝式、夾固式。 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。 （八）靜環（八）靜環(不旋轉不旋轉)2022-3-844 整體式（用同一種材料制造）、組合式（如鑲嵌）、表面堆焊、表面噴涂 （九）密封環的種類（九）密封環的種類2022-3-845（十）整體式密封環（十）整體式密封環 各個部位性能均勻一致，最常用的有：石墨、SiC、鈷基硬質合金、鎳基硬質合金、

24、NiCr基硬質合金、陶瓷等。2022-3-846整體環價格高，加工困難，因此出現組合式密封環。組合式包括： （）熱裝式 （）帶密封圈式（無組合應力、無應力變形；開槽、打 孔麻煩，多一泄漏點） （十一）組合式（十一）組合式2022-3-847優點：結構簡單，性能優異，價格較低，運用較多。缺點：（）因過盈接觸不均勻，而產生機械變形。 （）兩種材料線膨脹系數不一致，當溫度變化 時，過盈量變化，會產生應力變形。 （十二）熱裝式密封環（十二）熱裝式密封環2022-3-848=Dp（12）T式中 ：工作溫度時的過盈量工作溫度時的過盈量 ：常溫過盈量常溫過盈量 Dp：鑲嵌直徑 1：座線脹系數 2：環的線脹系

25、數 T=工作溫度常溫（20。C） （YG6：4.5106 1/。C 1Cr18Ni9Ti：16.6106 1/。C 3Cr13：11.5106 1/。C）（1）在滿足傳遞扭矩的情況下，取最小過盈值；（十三）熱裝式密封環的過盈值選擇（十三）熱裝式密封環的過盈值選擇2022-3-849（2）由上式，當使用溫度為300C時，對 YG6/1Cr18Ni9Ti，過盈量為：= Dp（16.64.5）106（30020） =3.4103 Dp （以便記憶）（3）長期放置的鑲嵌環，使用前要檢查平面度；（4）對大直徑、高轉速(環座產生離心力)、彈性模量小 的材質(4J42、鈦合金)，過盈量可相應大一些。（5）高

26、溫200C以上少用熱裝式結構，否則要核算過 盈量。 2022-3-850（1）材料要求（）在工作溫度下耐介質腐蝕（）足夠的彈性（）有一定強度(柔性石墨因強度差，使用場合受到限制)（）耐磨（）易加工、價格低（2）種類（）按材料分：合成橡膠、聚四氟乙烯、柔性石墨等；（）按截面形狀分：圓形、矩形、V形、楔形、包四氟形等； （十四）輔助密封圈（十四）輔助密封圈2022-3-851 把軸或軸套的運動方式(旋轉)傳遞給動環，一般是通過鍵、緊定螺釘、傳動螺釘、銷、R槽、撥叉、彈簧、波紋管等的組合來傳遞運動。（1）緊定螺釘（頂絲）傳動：在軸表面劃凹坑，否則易打 滑失效，特別當直徑較大和溫度較高時。（2）鍵臺階

27、傳動（3）撥叉傳動（一邊開槽一邊伸爪）（4）并圈彈簧傳動（彈簧旋向必須和軸旋向一致）（十五）傳動機構的作用（十五）傳動機構的作用2022-3-852（5）銷釘傳動（6）凸耳傳動（7）勾圈彈簧傳動（8）波紋管傳動（9）螺帽固定2022-3-853（1）浮裝式（可以在軸向、徑向設計防轉銷）（2）托裝式(一般小扭矩可不用銷，要注意端面垂直度)（3）夾固式(浮動性差，注意端面垂直度)（4）防抽空(前加卡環) （十六十六）靜環防轉方式靜環防轉方式 2022-3-854螺旋壓縮彈簧錐形彈簧：軸向尺寸較小碟形彈簧：軸向尺寸小波片彈簧：軸向尺寸小并圈彈簧、帶勾彈簧：雙功能(彈力、傳動)波紋管：三功能(彈力、傳

28、動、密封) （十七十七）機械密封的彈性元件機械密封的彈性元件2022-3-855橡膠波紋管：用于中性介質：水、油，壓力、溫度都不高 的場合；聚四氟乙烯波紋管：用于腐蝕性介質，酸、堿；金屬波紋管：用于高溫、高速(追隨性好)。 (十八十八)波紋管種類波紋管種類2022-3-856（1） 制造 采用厚度為0.1-0.2mm的沉淀硬化不銹鋼薄帶(AM350、0Cr17Ni17Ti、0Cr15Ni17Mo2Al、INCONEL-X-750及Ti合金、Hasterlloy C-276等)沖壓成截面為S形的片狀環形件，再焊接成型(用微束等離子焊)。 沉淀硬化不銹鋼焊接后須經熱時效處理，將奧氏體轉變為馬氏體，

29、并使馬氏體中析出金屬化合物，沉淀出硬化相，從而獲得高強度、較高的塑性及屈強比（S/D0.80.9）。例：AM350 熱失效：真空爐850C進行淬火處理，再進行80C的低溫處理(制冷劑F12)，以達到增加彈性、穩定尺寸的目的。（十九十九） 焊接金屬波紋管密封焊接金屬波紋管密封2022-3-857（2）特點 焊接金屬波紋管密封不用會產生較小滑移的輔助密封圈，使用溫度范圍廣：200600C。高速下對軸的振動、振擺適應性強，追隨性好。 （3）彈率(剛度N/mm) k=Et3（d1d2）/2nB3d2/d1 E：工作溫度下彈性模量（N/mm2）： AM350： 1.75106(315.6C)、INCON

30、EL：2.14106(26.7C)、1.59106(649C)、17-7PH： 2.0106(21.1C)、Ti： 1.31106(196C)、1.14106(23.9C)、 0.70106(538C)。 2022-3-858t：波片厚度mmn：波數d1/d2：管子內外徑mmB：波紋管片寬（d2d1）/2 公式中未考慮波片斷面形狀，具有一定誤差，實際生產中用彈簧測力計測彈率(剛度)。 2022-3-859三、機械密封的計算三、機械密封的計算 （一）補償環的受力狀況（一）補償環的受力狀況 要進行端面比壓計算，首先要分析補償環的受力情況。如圖，補償環受到的力有：2022-3-860（二）密封端面中

31、液膜反力的分布情況（二）密封端面中液膜反力的分布情況 在d2處，端面間液膜壓力等于P介。在d1處，端面間液膜壓力近似為零。對于中間分布情況，各點的壓力分布與介質性質有關，還與端面中的相態和摩擦狀態有關。 對于丁烷等(粘度小、易汽化介質)，壓力分布成凸拋物線狀1。 對于水等(中等粘度介質)，壓力分布成直線性2。 對于潤滑油等(高粘度介質)，壓力分布成凹拋物線狀3。 2022-3-861 在d2處，端面間液膜壓力等于P介。在d1處，端面間液膜壓力近似為零。對于中間分布情況，人們通過大量試驗發現，各點的壓力分布與介質性質有關，還與端面中的相態和摩擦狀態有關。 對于丁烷等(粘度小、易汽化介質)，壓力分

32、布成凸拋物線狀1。 對于水等(中等粘度介質)，壓力分布成直線性2。 對于潤滑油等(高粘度介質)，壓力分布成凹拋物線狀3。 2022-3-862Fm =P介 S （液膜比壓Pm=P介）：膜壓系數0.5（中粘度），=0.650.75（低粘度），=0.30.4（高粘度）。 它是一個平均值，表示液膜壓力占介質壓力的比例，并不表示壓力的分布情況。該公式為端面比壓的計算提供了方便。S：端面面積S=（d22d12）/4（三）液膜反力的計算（三）液膜反力的計算 2022-3-863 易汽化介質（如液態烴等）的機械密封一直是石化行業中較難解決的問題，其原因是膜壓系數不穩定，因其在端面中的相態和摩擦狀態不穩定。因

33、此弄清端面間的壓力分布，對于正確計算液膜反力很有必要。 （四）易汽化介質中密封端面間的液膜壓力分布（四）易汽化介質中密封端面間的液膜壓力分布2022-3-864 大家都知道，對于輕烴類介質，端面縫隙中存在氣液兩相。rb為汽化半徑，此處液膜壓力=P飽和（tp），tp處溫度最高。r2rb區域，液膜壓力成線性分布，液相rbr1區域，液膜壓力成拋物線分布，氣相對于易汽化介質膜壓系數，中國石油大學顧永泉教授提出一個計算公式：=2/3/P1（1/21/6Pf/P1）（r2rb）/( r2 r1)式中：Pf ：rb處氣化壓力 P1 ：介質壓力 rb：氣化半徑 r2 /r1 ：端面外半徑/內半徑計算值一般在0

34、.700.85之間。 2022-3-865（1）端面幾何尺寸，由上面公式可以看出。（2）密封結構：前面講的都是對內流式而言的，對外流式，還要增大0.2左右，對于中等粘度介質=0.7（3）摩擦狀態：邊界摩擦（端面多個高點直接接觸承壓。液膜厚度只有幾個分子厚，且不連續，幾乎不承壓，只起潤滑作用，=0）、液體摩擦（全液膜，泄漏量大，機械密封一般不采用）、混和摩擦（介于以上兩種之間,這是機械密封端面摩擦的主要形式）（4）端面縫隙情況：漸開形，減小；漸收形，增大（5）其他因素：轉速高，對于內流式減小，對于外流式增大。此外端面比壓、密封面溫度、粗糙度等都有一定影響。 （五）膜壓系數的影響因素（五）膜壓系數的影響因素2022-3-866 Pt =F彈/S F彈可計算得出，但一般有誤差10%，這是由于制造廠、制造工藝、原材料的化學成分、熱處理工藝等存在差異的緣故。 一般Pt =0.150.2Mpa(內裝)，0.30.6Mpa(外裝)，反應釜中，轉速低，軸擺動大，取大值。 （六）彈簧比壓的計算（六）彈簧比壓的計算2022-3-867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 （七）載荷系數（七）載荷系數K K=（d22d02）/（d22d12） d0為介質分界圓直徑當