双端面机械密封(苍松参考)
双端面机封的工作原理
双端面机封的工作原理双端面机封是工业生产中常见的密封设备，广泛应用于各种泵、压缩机、搅拌机、混合机等机械设备中，其主要作用是防止流体泄漏，保持设备的运行状态。
本文将介绍双端面机封的工作原理及其分类。
1.工作原理双端面机封由静环、动环、弹簧、O型圈等组成。
其中静环安装在泵或压缩机的壳体上，动环则安装在泵或压缩机的轴上。
当设备启动时，动环与静环之间会因轴的旋转而产生相对运动。
此时，静环和动环之间的空气会被挤压出去，形成一种密封介质。
双端面机封内的弹簧通过压缩状态形成一定的压力，使机封始终保持紧密贴合，防止流体泄漏。
双端面机封的工作原理可以简单归纳为以下几步：1）当轴旋转时，动环沿着轴向运动，同时静环的O型圈通过弹性变形紧密贴合在轴上。
2）因为双端面机封是在静液压力和弹力的作用下形成密封的，因此在轴的旋转中，封闭区域内部形成了一定的压力差。
这个压力差可以使泵或压缩机中的工质从叶轮周围被压入远离叶轮的部位，进而从轴上被挤压出去，形成一种密封介质。
3）当设备运行一段时间后，双端面机封的弹簧和O型圈的弹性变形也会逐渐减弱，此时机封的密封性能会下降。
需要定期检查双端面机封，及时更换弹簧和O型圈等零件，以保证机封的长期稳定运行。
2.分类根据静环的安装位置不同，双端面机封可分为内装式和外装式两种。
1）内装式双端面机封：静环直接装配在泵或压缩机的壳体上，动环则直接安装在轴上。
内装式双端面机封结构简单，易于安装和调整。
2）外装式双端面机封：静环与泵或压缩机的壳体分离，安装在外部支架上，动环也分离于轴上，独立的安装在泵或压缩机上。
外装式双端面机封比内装式更为灵活，更容易进行维护和更换。
根据O型圈的材质和形状不同，双端面机封可分为橡胶O型圈和折旋石墨O型圈两种。
1）橡胶O型圈：由橡胶材质制成，具有良好的弹性和密封性能，适用于低速且要求密封性能较低的设备。
2）折旋石墨O型圈：由折旋石墨带和金属弹簧组成，可以在高速运转的设备上保持良好的密封性能，其耐磨性和耐高温性能也较高。
双端面机械密封
浅谈双端面机械密封摘要：在石化行业流体离心泵密封以机械密封应用最为广泛。
在对密封要求较高的场合，双端面机械密封更受青睐。
本文以单端面机械密封为基础，对双端面机械密封的原理、结构及日常维护做简单的分析与论述。
关键词：双端面机械密封原理结构维护Simple Discussion Of Double Mechanical SealAbstract: Mechanical seal is most widely used for centrifugal pump in the petrochemical industry. Double mechanical seal is more popular in the situation that seal is strictly required. In this paper, double mechanical seal is briefly analyzed and discussed in the theory, structure and routine maintenance on the basis of single mechanical seal.Key words: Double mechanical seal Theory Construction Maintain1、前言与单端面机械密封相比，双端面机械密封密封性能好，适用于强腐蚀、高温、带悬浮颗粒及纤维介质、气体介质、易燃易爆、易挥发低黏度介质，高真空度工况的密封。
我车间烷基苯装置泵用机械密封为单端面机械密封。
新建的硫磺装置因为对MDEA等介质高的密封要求，故采用双端面机械密封。
双端面机械密封不仅仅是单端面机械密封的重复，在化工一些重点场合，可有效地防止危险、有毒、易燃、易爆物质的泄漏，具有高性能保险作用。
在密封高压介质时，可以合理的分配每个密封的两端压差，提高密封的工作压力范围。
对一些自润滑性差、易凝结、汽化介质，通过在密封腔体注入密封液改善密封的工况，大大提高密封的效率和使用寿命。
双端面机械密封
1、扭转变形 2、临界转速 3、扭转和弯矩联合作用下的强度 4、轴封处允许的径向位移
搅拌轴的力学模型
按扭转变形计算搅拌轴的直径
刚度条件
583 .6M n max
Gd 4 (1 4 )
[ ]
轴径
d
4.92(
[
M n max
]G(1
4
)
)
1 4
按临界转速校核搅拌轴的直径 临界转速
推进式搅拌器
推进式搅拌器常用参数（表8-6）
推进式搅拌器的特点
轴向流搅拌器 循环量大，搅拌功率小 常用于低粘流体的搅拌 结构简单、制造方便
涡轮式搅拌器
（透平式叶轮）
1、适用物料粘度范围广。 2、剪切力较大，分散流体 的效果好。 3、直叶和弯叶涡轮搅拌器 主要产生径向流，折叶涡 轮搅拌器主要产生轴向流。
（3）导热性要好，能够将摩擦产生的热量尽快传递出去。
（4）高温高压条件下使用的填料，要求具有耐高温性能 及足够的机械强度。
植物纤维
填料非金属填料动 矿物 物纤 纤维 维
人造纤维
金属填料（钢、铅、铜等）
表（8-13）
填料箱
填料箱宽度：
S (1.4 ~ 2) d
进式、涡轮式、框式和锚式、螺杆（带）式 （2）介质的密度 （3）介质的腐蚀性
2、反应过程的特性 间歇操作还是连续操作；吸热反应还是放热反应；是否结晶
或有固体沉淀物产生等。 3、搅拌效果和搅拌功率的要求
搅拌器的选用
生物反应物料的特性
生物反应都是在多相体系中进行 大多数生物颗粒对剪切力非常敏感 大多数微生物发酵需要氧气
当搅拌轴转速n ≥ 200r/min时，应进 行临界转速的验算。
流程泵的双端面机械密封
设备维护与改造流程泵的双端面机械密封翌覚I 輕封在化工流程泵中的应用一文介绍了机械密封的基本结构及工作原理，从几种典型的应用工况阐述了机械密封在化工行业的重要性，并简单分析了机械密封失效原因。
文/王辉*更多信息请扫描二维码:chem .v ogel .c om .c n *反馈编码：A193250J |-»械密封是流体机械和动 齐j I 力机械中不可缺少的零I 丿 U 部件。
它对整台机器设备、整套装置甚至整个工厂的安全生产影响都很大，对保证设备可靠运转和装置连续生产具有重 大的意义。
近年来，机械密封技术飞速发展，由于机械密封有着 工作可靠、泄漏量少、使用寿命 长和适用范围广等优点，故在工 业中获得了广泛的应用。
尤其适用于强腐蚀、有毒、易燃、易爆、易挥发及含固体颗粒等使用工况苛刻和对泄漏量有严格要求的场合。
依据其工作原理，可将其定义为是一种依靠弹性元件对静、动环端面密封副的预紧和介质压力与弹性元件压力的压紧而达到密封的轴向端面密封装置，其基本结构如图I 所示。
机械密封的原理与类型由2对端面摩擦副组成的机械密封为双端面机械密封，2个端本丈作者供职于西安泵阀总厂有限公司。
面摩擦副之间可充满阻封流体或 缓冲流体。
当中间阻封流体压力 大于被密封流体压力和大气压力 时，双端面密封被用作阻封密封， 当中间缓冲流体压力低于被密封 流体压力但高于大气压力时，双 端面密封用作串联密封。
通常机 械密封存在4个可能泄漏点（如图I 中A, B, C, D 所示），点A位于机封与轴（套）之间的辅助1-介质端静环2-介质端动环3-推环4-弹簧5-弹簧座6-大气端动环7-大气端静环图I 双端囲机械密封基本结构密封圈，轴（套）转动过程可能 会发生窜动，导致密封圈磨损失 效；点B 位于两摩擦副端面之间， 此处主要靠密封腔介质压力与弹 性元件压力，将动环紧贴合于静 环，两端面之间靠介质自身或外界冲洗液形成一层薄液膜，一方 面起到密封作用，另一方面起到 两端面之间的润滑作用，C 点位于 机封与泵盖之间的辅助密封圈处，50流程工业23-2019属于静密封点；D点位于大气端机封压盖辅助密封圈处，也属于静密封点。
双端面机械密封
未知驱动探索，专注成就专业
双端面机械密封
双端面机械密封是一种常见的密封结构，主要用于防止液
体或气体泄漏。
它由两个平行的密封面和一个密封件组成，其中一个密封面固定在旋转轴上，另一个密封面固定在静
止部件上。
当旋转轴旋转时，密封面之间形成一个紧密的
间隙，有效防止介质泄漏。
双端面机械密封常用于旋转设备，如泵、压缩机、搅拌机等。
它可以承受较高的压力和温度，具有良好的密封性能
和耐磨损性。
双端面机械密封的安装和维护相对较为复杂，需要确保密
封面的平行度和尺寸配合精度。
在使用过程中，需要定期
检查密封面的磨损情况，并进行必要的维护和更换。
双端面机械密封在化工、石油、造纸、食品等行业广泛应用，其性能和可靠性对设备的正常运行起着重要作用。
1。
双端面机械密封演示幻灯片
轴头设计
23
24
25
26
搅拌轴直径计算
影响搅拌轴直径的四个因素 1、扭转变形 2、临界转速 3、扭转和弯矩联合作用下的强度 4、轴封处允许的径向位移
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搅拌轴的力学模型
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按扭转变形计算搅拌轴的直径
刚度条件
583 .6M n max
Gd 4 (1 4 )
[ ]
轴径
d
4.92(
[
M n max
某一带夹套的立式搅拌反应器，设备容积V=2.5 m3，操作容 积V0=2 m3，长径比（H/D）=1，工艺要求传热面积为7 m2， 搅拌功率为1.4KW，搅拌轴转速为50r/min。已知釜内压力为 0.2 Mpa，夹套内压力为0.3 Mpa，内筒壁厚10mm，内筒与 夹 套 采 用 相 同 材 料 ， [ σ]t=113Mpa，σs=235Mpa， G=8×104Mpa。
标准填料箱
表（8-13）
44
填料压盖高度：
h (1 ~ 2)H 33
45
机械密封
（端面密封）
动、静界面 密封点 径向密封 端面比压
46
动环和静环 弹簧压紧装置
密封圈
47
机械密封的分类
按密封面的对数分单 双端 端面 面机 机械 械密 密封 封表（8-14）
按密封元件置于釜体内外分内外装装式式机机械械密密封封
（3）导热性要好，能够将摩擦产生的热量尽快传递出去。
（4）高温高压条件下使用的填料，要求具有耐高温性能 及足够的机械强度。
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植物纤维
填料非金属填料动 矿物 物纤 纤维 维
人造纤维
金属填料（钢、铅、铜等）
表（8-13）
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双端面机械密封工作原理
双端面机械密封工作原理
双端面机械密封是一种常用于旋转设备（如泵、压缩机等）的密封装置。
它由一个静环和一个动环组成，分别安装在设备的固定端和旋转端。
工作原理如下：当设备开始旋转时，动环会随着设备的转动而转动。
此时，双端面机械密封的密封面之间会形成一个微小的间隙。
然后，通过泵（或其它供给装置）将介质送入密封面之间的这个间隙。
由于动环的旋转，间隙中的介质将被迫沿着密封面形成一个薄膜。
这个薄膜会形成一个润滑层，起到减小摩擦和磨损的作用。
同时，压力差和润滑层的存在使得介质无法泄漏到设备外部。
双端面机械密封还配备了两个密封室，分别位于静环和动环之间。
这两个密封室通过管道连接，形成了一个封闭的区域。
在这个区域中，通过管道引入适当的润滑剂或冷却剂来保持密封面的润滑和冷却，以防止密封件因高温或干燥而磨损。
总之，双端面机械密封通过形成润滑层和维持适当的密封环境来实现密封效果，从而确保旋转设备正常运行并防止介质泄漏。
这种密封装置的工作原理使其成为众多旋转设备的理想选择。
机械密封双封
常用的密封冲洗方案
特点：
1.蓄能器预充氮气压力：为系统正常工作压力的75%左右 2.压力开关报警压力：比密封腔压力高1 Bar 到1.5Bar 3.当系统压力小于10bar时，隔离液压力比密封腔压力
+2~4Bar 4.当系统压力大于10bar小于30bar时，隔离液压力比密
封腔压力+2~8Bar 5.当系统压力大于30bar时，隔离液压力比密封腔压力
+2~12Bar
常用的密封冲洗方案
故障判断：
若密封系统压力降低，表明密封泄露，需要现场判断 密封是否发生外漏或内漏。
日常维护：
1、监控密封系统压力是否降低；2、监控密封系统冷 却温度是否正常。
常用的密封冲洗方案
常用的密封冲洗方案
常用的密封冲洗方案
封液在蓄能器中储存和加压 蓄能器提供氮气和隔离液的物理的隔离，阻止气体进 入封液 封液在密封腔和冷却管形成内部循环 蓄能器维持系统的压力并且补偿因为密封泄漏导致的 压力损失 封液从封液系统到密封形成循环可以防止污染蓄能器 中的封液
所有的封液都在一个冷却循环中
孔板 充液阀 高液位开关 低液位开关
压力计 压力开关 液位计
Plan 52的特点: 通常用于不带压双封 在正常操作情况下，通过腔内的泵效环维持循环 储罐通常与气体回收系统相连通，压力通常低于密 封腔压力 内部密封泄漏是被输送的介质向阻封液泄漏
Drain 泻放
外部储罐为不带压双封的外密封提供缓冲液
常用的密封冲洗方案
优点：
外部管路简单，N2加压应用比较普遍，使用方便，如 果密封泄漏大通过检查储罐液位就可以发现。
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浅谈双端面机械密封
摘要：在石化行业流体离心泵密封以机械密封应用最为广泛。
在对密封要求较高的场合，双端面机械密封更受青睐。
本文以单端面机械密封为基础，对双端面机械密封的原理、结构及日常维护做简单的分析与论述。
关键词：双端面机械密封原理结构维护
Simple Discussion Of Double Mechanical Seal
Abstract: Mechanical seal is most widely used for centrifugal pump in the petrochemical industry. Double mechanical seal is more popular in the situation that seal is strictly required. In this paper, double mechanical seal is briefly analyzed and discussed in the theory, structure and routine maintenance on the basis of single mechanical seal.
Key words: Double mechanical seal Theory Construction Maintain
1、前言
与单端面机械密封相比，双端面机械密封密封性能好，适用于强腐蚀、高温、带悬浮颗粒及纤维介质、气体介质、易燃易爆、易挥发低黏度介质，高真空度工况的密封。
我车间烷基苯装置泵用机械密封为单端面机械密封。
新建的硫磺装置因为对MDEA等介质高的密封要求，故采用双端面机械密封。
双端面机械密封不仅仅是单端面机械密封的重复，在化工一些重点场合，可有效地防止危险、有毒、易燃、易爆物质的泄漏，具有高性能保险作用。
在密封高压介质时，可以合理的分配每个密封的两端压差，提高密封的工作压力范围。
对一些自润滑性差、易凝结、汽化介质，通过在密封腔体注入密封液改善密封的工况，大大提高密封的效率和使用寿命。
2、密封原理
双端面机械密封原理与单端面机械密封基本相同，都是靠垂直于旋转轴线的端面（摩擦副）在流体压力和补偿机构弹力的作用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。
双端面机械密封结构如图2-1所示。
工作时，由流体压力（介质压
力）和弹性元件的弹力等引起的
合力作用下，在密封环的端面上
产生一个适当的比压（压紧力），
使两个接触端面（动环、静环端
面）相互紧密贴合，并在两端面
间极小的间隙中维持一层极薄的
液膜，从而达到密封的目的。
双
端面机械密封有两道端面密封，
若一级密封失效，二级密封仍然
可密封，防止泄露。
一般双端面
密封都需要外供密封液系统，向密封腔内引入封液进行堵封、润滑和冷却，且多为循环冷却使用。
密封液不仅可以冲洗摩擦副改善机械密封工作环境，还可以作为一级密封面是否失效的重要检测手段。
3、结构
与单端面机械密封相比，双端面机械密封多一个摩擦副。
两摩擦副可分别由两动环两静环组成也可由两动环共用一静环或者两静环共用一动环组成。
双端面机械密封有多种分类方法。
3.1根据密封液系统压力可分为有压双封和无压双封。
有压双封密封液系统的压力一般要比一级密封前的压力高0.01--0.03MPa。
这样一级密封泄漏时，密封液会进入泵内，确保了泵内介质不会泄漏到外界。
由于密封液进入泵内，密封液系统压力、液位降低，可以实现密封的泄漏监测和报警。
无压双封密封系统内的压力一般为常压或微压，低于一级密封前的密封腔压力。
当一级密封泄漏时，泵内介质会进入密封液系统，导致密封液系统的压力和液位升高，可以通过压力开关或液位开关实现泄露监测和报警。
通过密封液系统来监测双端面机械密封失效与否，也是其区别于单端面机械密封最主要的形式之一。
3.2按摩擦副布置形式分为径向式、面对面、背对背及串联式四种，如图3-1所示。
径向双端面机械密封包括有一对相互配合的动环和静环，其主技术结构特征在于，在动环和静环配合端面上对应开设有圆环凹槽形成径向两个配合摩擦副，在静环上开设有泄流孔，从而形成径向双端面机械密封。
其整体结构简单紧凑，结构空间小，安装使用方便，特别适用于径向安装尺寸受限的场合使用。
面对面双端面机械密封有静环面对面和动环面对面两种形式。
静环面对面是一整体动环，动环面对面一整体静环。
但是由于加工精度、机械密封失效后更换成本等问题面对面式双封在流体泵用机械密封中使用较少，一般应用于密封腔尺寸较小的场合。
背靠背或串联机械密封已经完全可以覆盖面对面机械密封的适用工况。
轻烃、黏性、聚合流体、有害气体采用干气密封、非接触设计可以采用面对面机械密封。
面对面机械密封要求封液压力大于介质压力，属于有压双封，不然内侧机械密封动静环受力不合理。
面对面结构多用于集装式结构，既可以做单端面，又可加封液做成双端面。
背对背式双端面机械密封亦可做成集装性，拆装方便，检修容易，因此使用较多。
硫磺装置双端面机械密封为背对背式。
背对背式双封分别有两动环和两静环，一级密封为外流式。
因其适用工况宽，应用广泛，狭义上的双端面机械密封专指背对背式双端面机械密封。
背对背式双封属于有压双封，当一级密封失效后密封液系统的压力和液位都会降低。
密封液循环的动力由内置泵效环提供。
串联机械密封是两组或两组以上同向布置的单端面机械密封组成串联机械密封，两组单端面机械密封组成串联双端面机械密封。
这种密封方式使密封腔的压力逐级降低，介质不至外漏。
串联双端面密封由于其结构紧凑，可适用于轴径尺寸不大，轴向尺寸小，且转速较大的中等载荷的场合。
内端为平衡型机械密封，外端为非平衡型带泵效环机械密封。
串联式双端面机械密封可做成有压双封，也
可做成无压双封，以无压双封最常见。
封液提供密封面的冷却润滑，靠内置泵效环循环。
图3-1双端面机械密封结构图
4、失效分析
转动设备故障中，因机械密封泄漏而停机的约占维修设备总量的50%左右。
双端面机械密封失效机理与单端面机械密封失效机理基本相同，主要是密封面的失效。
在机泵运行过程中，由于摩擦和搅拌产生的热量会使密封面温度升高，加之介质的影响，就会出现密封面介质的气化、密封环变形、热磨损，甚至出现热裂。
有的介质在温度变化时会加剧固化、聚合、结晶、结焦和腐蚀。
种种非正常的工况将加剧或者短期内直接导致密封失效。
有关机构曾对泵类机械进行了数年调查，密封失效的原因及其占比例见表4-1。
密封失效原因比例（%）
操作问题（冲洗液中断等）40
机械方面问题（安装误差、间隙不当、调整不当）24
流体回路高等错误（负压不足、冲洗液不足、泵特性不适当）19
密封元件选择不当（材料或基本结构错误）9
其他原因8
由上表可知，密封失效的主要原因为操作问题。
分析故障时，要对其整个过程，包括拆卸前的泄露状态、泄漏量、拆卸中的检查、密封部件检测等深入研究，找到故障发生的泄漏点和真实原因，进而采取相应措施。
5、日常维护
从表一可以看出，密封失效的主要原因是操作的问题，因此做好日常维护工作，为其提供一个合理的工况，是密封运转正常、良好的前提。
做好日常维护应保证以下几点。
1）启动前检查辅助装置是否正常，保证密封液系统液位、压力在操作范围之内，各处密封良好。
按转动方向盘车通过双端面机封泵效环将机封内充满液体。
2）不要使泵抽空避免密封端面发生干摩擦。
3）经常检查辅助装置是否正常工作：
a、注意密封液液面的位置，油位降低要经常补充，压力降低要补气保压。
b、定期排放泄漏液。
c、经常检查冷却水管、冲洗管等，杜绝发生堵塞，防止突然停水而使冷却、冲洗效果不好，造成密封失效。
4）防止机器本身振动、发热等对密封的影响。
a、注意异常声响，振动可造成防转销等松开、脱出。
b、注意异常发热，如：轴承发热是否正常，并作合理调整。
6、结论
从密封机理上看，无论是双端面机械密封还是单端面机械密封都是将较难控制、泄漏量大的轴密封转变成比较容易控制的端面密封（摩擦副）、静密封和伪静密封。
两级端面密封给予双端面机械密封安全可靠，对外无泄漏的特点。
根据摩擦副布置形式以及密封液系统，双端面机械密封在结构上有多种形式，以满足多种工况的要求。
双端面机械密封失效的原因很多，也很复杂，可以通过采取相应的措施来解决。
双端面机械密封泄露与工艺操作及安装检修有直接关系。
在日常生产中应规范操作，加强管理，对故障做总结分析，是保证和提高密封效率及寿命的必要措施。
7、参考文献
[1] 董晓明.双端面机械密封泄漏原因及对策［J］.润滑与密封，1998，NO.7.
[2] 王显伟，宋巍.机械密封失效原因分析及预防［J］.辽宁化工，2004，第33卷第8期.
[3] 周原．王天普等．机泵维修钳工［M］．北京：中国石化出版社，2009:129-143.。