各种机械密封结构
机械密封结构
机械密封结构
从结构比较来看，单端面比双端面简单，在制造和装拆上较 容易，因而使用很普遍。双端面因要通入带液体（封液）至 密封腔内起“封堵”和润滑作用，就需另设一套装置。单端 面只适用于一般场合。双端面适用于强腐蚀、主温、带悬浮 颗粒及纤维的介质、气体介质、易燃易爆介质、易挥发粘度 低的介质、高真空、贵重物料及要求介质与空气隔绝且允许 内漏的情况。
机械密封结构
机械密封结构
机械密封结构
机械密封结构
第二节 密封特性与端面液膜承载能力
一、密封特性
1.轴承润滑理论
（1）两平行平板
贴近移动板的油层速度 贴近静止板的油层速度 各油层以不同速度 移动
FX
v
u
y
移动件
O
静止件
Y
油层间剪应力 与速度梯度油层
成正比
此式也称为牛顿粘性液摩擦定律 式中，A——移动板的面积 η——比例常数，即液体的粘度。
内装式受力情况比较好，刚开车时介质压力较低，由不太大 的弹簧力即可对摩擦面构成初始的密封，此时因端面比压较 小，容易形成液膜。内装式端面比压随介质压力增在而增大， 因而增加了密封的可靠性。
一般情况下内装式的介质泄漏方向与离心力方向相反，泄漏情况较外装 式好。所以在介质无腐蚀以及不影响弹簧机能时，应尽可能采用内装式 结构。
机械密封结构
4、单端面、双端面和多端面
按摩擦面对数分为单端面、 双端面和多端面。
单端面：指在密封机构中仅 有一对摩擦副。
双端面：指在密封机构中有 两对摩擦副，且两对摩擦副 处于相同封液压力下（图35）。
密封机构中有两对以上的摩 擦副且密封腔的压力逐渐降 低，根据摩擦副的对数分别 称为双端面、三端面和多端 面。
机械密封结构
机械密封结构型式详解
机械密封结构型式详解随着科学技术和生产的发展，流体机械和流体工程的应用范围不断扩大，高温密封、纸温密封、超低温、强腐蚀、易燃、易爆、有毒、放射性介质、高压密封、高真空密封以及含各种杂质等悬浮颗粒介质的密封也都应运而生。
保证密封的可靠性和使用寿命，是当前密封研究、设计制造、使用等各方面最重要的课题之一。
密封的功能是阻止泄漏。
起密封作用的零部件称为密封件，简称为密封。
较复杂的密封，尤其是带有附属系统的，则称为密封装置。
流体密封包括流体静密封和流体动密封。
相对静止结合面(即密封面)间的密封称为静密封;相对运动的结合面的密封称为动密封。
对流体机械和流体工程而言，密封是不可缺少的零部件，在众多机器设备中，虽然密封一般只占整个机器较小的比重，但往往直接决定了整台甚至整套设备的安全性、可靠性和耐久性。
从而成为评价诸多机械产品质量的一个重要指标。
尤其在石化等工业中，输送、处理和储存的流体许多是具有易燃、易爆、腐蚀和有毒类的介质，一旦密封出现故障，甚至失效现象，后果是严重的，轻则影响产品质量、污染环境，危及周围人员的健康，严重时会导致火灾、爆炸、人员伤亡甚至大面积、长时间的生态环境恶化，前苏联切尔诺利核电站核燃料泄漏而造成极为严重的事故，就是教训深刻的事例。
此外，对于核电站的循环泵，高压聚乙烯中的高压压缩机，聚丙燃中的反应釜等设备，其中的密封则属于决定性的技术。
密封还直接关系到物质和能源的节约。
在全部能源消耗中各种动力机械和流体机械所占的比重最大。
而这些机械由于存在着内漏和外漏，致使容积效率往往很低，其损失可达到总功率的10%以上，小型机器甚至出现40~50%的情况。
某些密封装置本身的摩擦功率消耗也不小。
如活塞环的摩擦损失占整台发动机摩擦损失的2/3。
离心叶轮密封消耗的功率可能达到总的轴功率的1/3。
至于改进密封，杜绝跑、冒、滴、漏，减少物料损失。
则是直接的效益。
如炼油厂用的油泵使用填料密封时，每台泵年漏油量约10m3，现推广使用机械密封，年漏油量降至0.1m3以下，以1000台泵计每年节油就近1000m3，若各类流体机械都采用恰当或先进的密封技术，在节约物质和节约能源方面的效益将是十分可观的。
典型机封工作原理_带图解
机械密封的基本结构工作原理和常见形式一．基本原件，结构1．端面密封副（静、动环）端面密封副的作用是使密封面紧密贴合，防止介质泄漏。
它要求静、动环具有良好的耐磨性，动环可以轴向灵活地移动，自动补偿密封面磨损，使之与静环良好地贴合；静环具有浮动性，起缓冲作用。
为此密封面要求有良好的加工质量，保证密封副有良好的贴合性能。
2．弹性元件（弹簧、波纹管、隔膜）它主要起预紧、补偿和缓冲的作用，要求始终保持足够的弹性来克服辅助密封和传动件的摩擦和动环等的惯性，保证端面密封副良好的贴合和动环的追随性，材料要求耐腐蚀、耐疲劳。
3．辅助密封（& 形圈、. 形圈、/ 形圈、楔形圈和异形圈）它主要起静环和动环的密封作用，同时也起到浮动和缓冲作用。
要求静环的密封元件能保证静环与压盖之间的密封性和静环有一定的浮动性，动环的密封元件能保证动环与轴或轴套之间的密封性和动环的浮动性。
材料要求耐热、耐寒并能与介质相容。
4．传动件（传动销、传动环、传动座、传动键、传动突耳或牙嵌式联结器）它起到将轴的转矩传给动环的作用。
材料要求耐磨和耐腐蚀。
5．紧固件（紧定螺钉、弹簧座、压盖、组装套、轴套）它起到静、动环的定位、紧固的作用。
要求轴向定位正确，保证一定的弹簧压缩量，使密封副的密封面处于正确的位置并保持良好的贴合。
同时要求拆装方便、容易就位、能重复利用。
与辅助密封配合处，安装密封圈要有导向倒角和压弹量，应特别注意动环辅助密封件与轴套配合处要求耐磨损和耐腐蚀，有必要时与轴套配合处可采用硬面覆层。
6．防转件（防转销）它起到防止静环转动和脱出的作用。
要求有足够的长度，防止静环在负压下脱出，并要求正确定位，防止静环随动环旋转。
材料上要求耐腐蚀，在必要时中间可加四氟乙烯套，以免损坏碳石墨静环。
二．工作原理，基本动作机械密封是由一对或者数对动环与静环组成的平面摩擦副构成的密封装置。
依靠弹性构件和密封介质的压力在旋转的动环和静环的接触表面，产生适当的压紧力，使这两个端面紧密贴合，密封端面之间维持一层极薄的液体膜而达到密封的目的。
机械密封之全面讲解
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（四）密封环的主要技术要求
（１）平面度0.0009，硬质Ｒａ≤0.2，软质Ｒａ≤0.4，表 面不应有裂纹、划伤、气孔、疏松等缺陷。
（２）密封环端面与安装辅助密封圈处的平行度、垂直度按 ＧＢ１１８４－８０的７级精度要求。
（３）安装辅助密封圈处粗糙度：Ｒａ≤3.2，径向尺寸公 差Ｈ８或ｈ８。
❖两套密封沿同一方向布置，密封腔压力逐级降低, ❖用于高压场合。
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（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.
❖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。
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（十）平衡型和非平衡型机械密封 （1）平衡型：载荷系数K＜1.0 （用于高压场合） （2）非平衡型：载荷系数K≥1.0 （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、聚四氟乙烯波纹管、金属波纹管
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（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，不能用于高速, 且消耗搅拌功率
（2）静止式：补偿机构（弹性元件）不随轴旋转。（用于高速）
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（七）内装式和外装式机械密封（图1-3）
（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
机械密封结构.pptx
比较
泄漏量 摩擦功率损失
轴磨损 维护及寿命
高参数
加工及安装
对材料要求
软填料密封
机械密封
180～450械密封为软填料密封的10～50％
有磨损，用久后要更换
几乎无磨损
要经常维护，更换填料，个别情况 每班换一次
寿命很长，很少需要维修
高压、高温、高真空、高转速、大 直径密封不能解决
第三章 机械密封
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第一节 机械密封原理和基本结构型式
一、密封原理和特点
1.结构
（1）组成
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
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（2）固定
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
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配对方法： 当介质粘度小，润滑性差时，采用金属配各种非金 属（因为大多数非金属材料都有自润滑作用）；当 介质粘度较大时，采用金属与金属配对。
加工精度 由于摩擦副的端面要起密封作用，并且摩擦环要相 互滑动摩擦，故端面的加工精度影响着密封的效果 和使用寿命。因此，JB4127-85《机械密封技术条 件规定较高。
➢ 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。
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2.密封原理
1
2
3 4
9
87
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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
机械密封主要零件的结构形式
机械密封主要零件的结构形式1.动环的结构形式动环常用的结构形式如图2-122所示。
图2-122(a)比较简单，省略了推环，适合采用橡胶O形辅助密封圈，缺点是密封圈沟槽直径不易测量，使加工与维修不便;图2-122 (b)对于各种形状的辅助密封圈都能适应，装拆方便，且容易找出因密封圈尺寸不合适而发生泄漏的原因;图2-122 (c)只适合用O形密封圈，对密封圈尺寸精度要求低，容易密封，但密封圈易变形;图2-122 (d)和图2-122 (e)为镶嵌式结构，这种结构是将密封端面做成矩形截面的环状零件(称为动环)，镶嵌在金属环座内(称为动环座)，从而可节约贵重金属。
图2-122 (d)为采用压装和热装的刚性过盈镶嵌结构，加工简便，但由于动环与动环座材料的线膨胀系数不同，高温时易脱落，一般适用于轴径小于100mm、使用压力小于5 MPa、密封端面平均线速度小于20m/s的场合。
图2-122 (e)为柔性过盈镶嵌结构，其径向不与动环座接触，而是支承在柔性的辅助密封圈上，并采用柱销连接，从而克服了图2-122 (d)的缺点，但加困难，在标准型机械密封中很少采用。
图2-122(f)为喷涂结构，是将硬质合金粉或陶瓷粉等离子喷涂于环座上，该结构特点是省料，但由于涂层往往不致密，使用中存在涂层开裂及剥落现象，因此，粉料配方及喷涂工艺还有待改进。
上述各种结构中，图2-122 (d)是国内目前采用最普遍的一种。
2.静环的结构形式静环常用的结构形式如图2-123所示。
图2-123 (a)为最常用的形式，O形、v形辅助密封圈均可使用;图2-123 (b)的尾部较长，安装两个O形密封圈，中间环隙可通水冷却;图2-123 (c)也是为了加强冷却;图2-123(d)的静环两端均是工作面，一端失效后可调头使用另一端;图2-123 (e)为O形圈置于静环槽内，从而简化了静环座的加工;图2-123 (f)为采用端盖及垫片固定在密封腔体上，多用于外装式或轻载的简易机械密封上。
常见密封结构
常见密封结构
密封结构是指在机械设备中，为了防止介质泄漏或外界杂质进入而采用的一种结构。
常见的密封结构有以下几种：
1. 活塞密封结构
活塞密封结构是指在活塞和缸体之间采用密封圈或O型圈等密封件进行密封的结构。
该结构适用于高压、高温、高速等工况下的密封要求。
2. 机械密封结构
机械密封结构是指采用机械密封件，如机械密封环、填料密封等，通过机械摩擦实现密封的结构。
该结构适用于介质粘稠、易结晶、易结垢等情况下的密封要求。
3. 波纹管密封结构
波纹管密封结构是指采用波纹管作为密封件，通过波纹管的弹性变形实现密封的结构。
该结构适用于高温、高压、振动等工况下的密封要求。
4. 磁力密封结构
磁力密封结构是指采用磁力作为密封力，通过磁力场的作用实现密
封的结构。
该结构适用于介质易挥发、易泄漏、易污染等情况下的密封要求。
5. 液体密封结构
液体密封结构是指采用液体作为密封介质，通过液体的自身压力实现密封的结构。
该结构适用于高温、高压、腐蚀等情况下的密封要求。
以上是常见的密封结构，不同的结构适用于不同的工况和密封要求。
在实际应用中，需要根据具体情况选择合适的密封结构，以保证机械设备的正常运行。
机封原理及常见冲洗方案介绍
如果密封环材料的导热性差，介质温度又 高，或PV值比较高的情况下，端面间的大量热 量不能及时导出，必然引起端面温度急剧上升。 其结果可能造成端面间液膜汽化，恶化润滑条 件，甚至完全处于干摩擦状态，这不仅使磨损 加剧，还会导致密封环的热裂、变形等等。因 此只是依靠选择耐高温、导热性好的密封环材 料或仅从结构上考虑，都很难达到预期的效果。 合理的方法就是强化冷却，使端面摩擦热及时 导出。
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1、端面直接冷却
(3)贯通自冲洗
将介质从高压侧引出， 流经密封腔进行冲洗后流回 主机吸入侧（图c），这 种冲洗冷却效果优于前两种。
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1、端面直接冷却
(4)内冲洗
利用其它压力源将冲洗冷却 液注入密封腔内（图d）。冲洗 液应为低温、清洁液体，并且 少量内漏与密封介质相混在工 艺上必须是允许的，冲洗液压 力应比密封介质压力大 0.05~0.1Mpa。对于高温或含固 体颗粒的介质，效果较好。
② 使用寿命长，正确选择摩擦副材料和比压的机械密封 可用2—5年，最长的达9年；
优 ③ 维修周期长，在正常工作的情况下，不需要维修； 点 ④ 摩擦功率消耗少；
⑤ 轴或轴套不受磨损； ⑥ 对旋转轴的振摆和轴对壳体孔的偏斜不敏感； ⑦ 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。
D BA
1
2
3C
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
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。
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。
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浅析迷宫密封
2.迷宫密封的密封机理
流体通过迷宫产生阻力并使其流量减少的机能 称为“迷宫效应”。对液体，有流体力学效应， 其中包括水力磨阻效应、流束收缩效应；对气 体，还有热力学效应，即气体在迷宫中因压缩 或者膨胀而产生的热转换；而迷宫效应则是这 些效应的综合反应，
磁流体密封：当磁流体注入磁场的间隙时，它可以充满整个间隙，
形成一种“液体的O型密封圈”。磁流体密封装置的功能是把旋转运 动传递到密封容器内，常用于真空密封。
圆弧迷宫密封结构简析
圆弧迷宫密封优点：
电主轴圆弧迷宫密封装置，整体结构简单， 操作使用方便，稳定性好，可靠性高，可有 效避免有杂物进入迷宫，即使有杂物进入， 也会在离心力的作用下，沿切线被甩出，可 以确保使用的可靠性。
旋转设备使用的密封
1.接触式密封
填充密封：填料密封又称为压紧填料密封，俗称盘根。盘根密封是最古老
圆弧பைடு நூலகம்宫密封结构简析
4.轴承 5.前端盖 6.外壳 7.电机定子 8.电机转子 9.后盖 10.航空插头
1.主轴 2.旋转迷宫密封环 3.固定迷宫密封环
圆弧迷宫密封结构简析
结构特点：
由旋转迷宫密封环2和固定迷宫密封环3组成圆 弧迷宫密封，密封结构为斜线和圆弧组成，内 端直径较小，外端尺寸大，如有杂物通过间隙 进入密封，在主轴旋转时，可有效的将进入迷 宫的杂物沿切线依靠离心力方向甩出，同时在 固定迷宫密封环切有若干型槽，防止杂物沿迷 宫壁侵入，可有效的防止杂物越积越多，逐渐 侵入到电主轴内部，而造成对主轴的损坏。
浅析迷宫密封
磨阻效应：泄露液流在迷宫中流动时，因液
体粘性而产生的摩擦，使流速减慢流量（泄露量） 减少。简单说来，流体沿流道的沿程摩擦和局部 磨阻构成了磨阻效应，前者与通道的长度和截面 形状有关，后者与迷宫的弯曲数和几何形状有关。 一般是：当流道长、拐弯急、齿顶尖时，阻力大， 压差损失显著，泄露量减小。
的一种密封结构，在我国古代的提水机械中，就是用填塞棉纱的方法来堵住 泄漏的，世界上最早出现的蒸汽机也是采用这种密封形式的。
机械密封：机械密封是指由至少一对垂直于旋转轴线的端面在流体
压力和补偿机构弹力的作用下以及辅助密封的配合下保持贴合并相对 滑动而构成的防止流体泄漏的装置。弹力加载机构与辅助密封是金属 性纹管的机械密封我们称为金属波纹管密封。
油封：油封是用来封油的机械元件，它将传动部件中需要润滑的部件
与出力部件隔离，不至于让润滑油渗漏。
旋转设备使用的密封
2.非接触式密封 迷宫密封：已经介绍过，在此不再讲。 螺旋密封：通常是在密封部位的旋转轴上加工出螺纹，工作时泄漏的
液体充满螺纹和壳体所包含的空间，形成“液体螺母”。轴上螺纹的方 向使“液体螺母”在轴旋转时产生轴向运动，促使液体不断地返回高压 端。螺旋密封适用于液体粘度较大、压差较小和中等转速的场合。基本 不受液体的温度限制。
主讲内容
1.浅析迷宫密封 2.电主轴圆弧迷宫密封结构浅析 3.旋转设备使用的密封
浅析迷宫密封
1.何为迷宫密封？
迷宫密封是在转轴周围设若干个依次排列 的环行密封齿，齿与齿之间形成一系列截 流间隙与膨胀空腔，被密封介质在通过曲 折迷宫的间隙时产生节流效应而达到阻漏 的目的。
浅析迷宫密封
3.迷宫密封的应用