机械密封结构综述
机械密封结构范文
机械密封结构范文机械密封结构是一种用于防止流体或气体泄漏的装置，广泛应用于化工、石油、制药、冶金等工业领域。
机械密封结构能够保证设备正常运行，并且在使用寿命期间保持稳定的工作效果。
本文将详细介绍机械密封结构的原理、分类和应用。
机械密封结构的原理主要是利用密封面之间的相对运动形成微小的摩擦力和压力，从而达到密封效果。
密封面通常由固定密封环和活动密封环组成，两者之间通过压紧装置维持一定压力。
在运转过程中，密封面间的摩擦力和压力能够抵抗介质的渗漏，实现泄漏的零值。
根据密封环的材质和结构形式，机械密封结构可以分为多种类型。
其中，最常见的机械密封结构有单端面机械密封、双端面机械密封、伸缩机械密封和旋转式机械密封等。
单端面机械密封适用于低压、低速环境下的密封，主要用于输送气体。
双端面机械密封适用于高速、高压环境下的密封，主要用于泵和压缩机等设备。
伸缩机械密封主要用于受热或冷却后容器的密封，并能够适应温度变化引起的热胀冷缩。
旋转式机械密封则广泛应用于旋转轴或旋转设备的密封，如泵的轴封。
机械密封结构的应用非常广泛。
在化工工业中，机械密封结构主要用于泵、压缩机和搅拌器等设备的密封。
在石油工业中，机械密封结构主要用于输送石油和天然气的管道密封。
在制药工业中，机械密封结构主要用于保护机械设备免受介质污染。
在冶金工业中，机械密封结构主要用于冶炼炉和熔炼炉等高温设备的密封。
为了确保机械密封结构的正常运行，需要注意以下几个方面的问题。
首先，密封环的选材应根据介质的性质来选择，以确保密封性能的稳定性。
其次，压紧装置的设计和调整需要合理，以保证密封面之间的良好接触。
此外，密封面的润滑剂和清洗剂的使用也需要注意，以确保密封环的工作寿命和效果。
最后，需要强调的是机械密封结构的维护和检修工作。
定期检查机械密封结构的使用情况，检查密封环的磨损和泄漏情况，并及时进行调整和更换。
此外，定期清洗和润滑密封面，移除积累的污垢和颗粒物，以保证机械密封结构的正常运行和使用寿命。
机械密封结构
机械密封一般有四个密封处： A、动环与静环之间的密封——动密封 B、动环与轴或轴套之间的密封——相对静密封 C、静环与静环座之间的密封——静密封 D、静环座（压盖）与设备之间的密封——静密封
D BA
C
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 。
4）114型机械密封
114型机械密封为单端面、单弹簧、非平衡结构，旋转 环是靠推环的拨叉带动耳环传动，按外流外装式设计 ，主要用于化工腐蚀泵上。
2、釜用机械密封标准结构
釜用机械密封标准（HG-、5-751-78至HG5-756-78 ）列出了化工反应釜搅拌轴用机械密封六种型式 共108种规格，并规定了密封件的材料级别及主要 技术要求。
整理后得：
(牛顿粘性 液摩擦定律
)
积分后，已知：y=0时，u=v；y=h时，u=0，利用边界 条件，可得：
再分析任何剖面沿x方向的单位宽度流量
如图3-11二平面间存在一定的斜楔。随着间隙减小，液压 增大，而斜楔的进出口处压差为零。故有一液压极大值， 对应该处的液膜厚度为h0，则流量
根据流量连续性定理qx=qx’，得
参看图3-12，当G≥1×10-6时，系数Φ=常数， 两个密封面被液膜完全隔开，处于液体润滑状 态，密封面间有较厚的液膜（图3-13）；当 G=0.1~1×10-6时，Φ≠常数，液体处于边界润 滑或半液体润滑状态，而密封表面被一层具有 分层结构和润滑性能的边界膜分开。
对于一定的结构尺寸和材料组对的密封，Φ存 在着一个临界值Φc，如图3-14，Φ﹥Φc为密封 区，Φ﹤Φc为泄漏区。 对于机械密封，要想 做到绝对不泄漏是很困难的，只要泄漏量Q满 足工艺要求，将G控制在0.1~1×10-6的范围内 。
机械密封的概念及组成结构
机械密封的概念及组成结构机械密封是工业生产中常见的一种密封结构，用于阻止或减少介质（液体或气体）在机械设备或装置中泄漏。
它通常由密封零件、密封剂和其他辅助装置组成。
下面我将详细介绍机械密封的概念和组成结构。
机械密封是一种通过相对运动的两个密封零件之间的接触实现密封作用的装置。
通过密封零件的相对运动，形成摩擦作用，从而阻止介质的泄漏。
机械密封通常应用于高压、高速、高温、腐蚀性介质等特殊工况下，具有较好的密封效果和使用寿命。
机械密封的组成结构包括以下部分：密封面、密封剂、密封罩、弹性元件和辅助装置。
1. 密封面：机械密封的两个相对移动的部分称为密封面。
根据密封原理和应用环境的不同，常见的密封面形式包括平面密封面、球面密封面和锥面密封面。
密封面的材质通常选择耐磨、耐腐蚀的硬质材料，如陶瓷、碳化硅和碳化钨等。
2. 密封剂：机械密封的密封效果主要依赖于密封剂的作用。
常见的密封剂包括填充物和润滑剂。
填充物通常用于填充密封面之间的间隙，增强密封效果。
常用的填充物材料有聚四氟乙烯、鳌鱼石等。
润滑剂主要用于减小密封面的摩擦系数，提高密封效果，并能帮助散热。
常用的润滑剂有润滑油和润滑脂等。
3. 密封罩：密封罩是保护和支撑密封零件的装置，通常由金属材料制成。
密封罩可以起到固定密封零件、减少泄漏和保护密封面的作用，在一些特殊的工况下，还可以起到防爆和防静电的作用。
4. 弹性元件：弹性元件是机械密封的重要组成部分，通常由弹性材料制成。
它的作用是紧密地压紧密封零件，保证密封面的接触紧密，防止泄漏。
常见的弹性元件包括弹簧、弹片和弹性橡胶等。
5. 辅助装置：辅助装置用于增强机械密封的性能和可靠性，包括冷却装置、冲洗装置和泄漏报警装置等。
冷却装置常用于高温工况中，通过循环冷却介质来降低密封零件和密封面的工作温度。
冲洗装置用于清洗密封面，防止堆积的污物和杂质影响密封效果。
泄漏报警装置可以检测泄漏情况，及时报警，以保障生产安全。
综上所述，机械密封是一种通过相对运动的两个密封零件之间的接触实现密封作用的装置。
机械密封的基本结构及主要特点
机械密封是一种用来解决旋转轴与机体之间密封的装置。
它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(或磁力)作用下及辅助密封的配合下，保持贴合并相对滑动而构成防止流体泄漏的装置，常用于泵、压缩机、反应搅拌釜等旋转式流体机械的密封；也用于齿轮箱、阀门、旋转接头、船舶尾轴等的密封。
机械密封一般由5个部分组成：(1)由补偿环和非补偿环构成的密封端面，(2)由弹性元件为主构成的加载、补偿和缓冲机构；(3)辅助密封；(4)与旋转轴连接，并同轴一起旋转的传动机构；(5)防转机构。
机械密封的结构不同，其零件也不尽相同，但这5个要素基本上都应具备。
(1)补偿环与非补偿环：补偿环是具有轴向补偿能力的密封环，它可以是旋转环(亦称动环)，也可以是非旋转环。
非补偿环是不具有轴向补偿能力的密封环，同样可以是旋转环，也可以是非旋转环(亦称静环)。
两者的端面贴合在一起构成密封端面。
它是机械密封的主要构件，起主密封作用。
近年来，在有些情况下，补偿环用软质材料制造，端面较窄；非补偿环用硬质材料制造，端面较宽。
(2)弹性元件与弹簧座：二者构成了加载、补偿和缓冲机构，以保证机械密封在安装后端面贴合；在磨损时及时补偿；在受振动、窜动时起缓冲作用。
(3)辅助密封圈：起辅助密封作用，分补偿环辅助密封圈和非补偿环辅助密封圈两种。
(4)传动机构：起传递转矩的作用。
在旋转式机械密封中，多弹簧结构常用凸圆凹坑、柱销、拨叉等方式传动，传动机构多布置在弹簧座和补偿环上；文章由宁波泽德水泵整理单弹簧结构常以弹簧自身的并圈或带钩结构兼起传动作用。
在静止式机械密封中，旋转环常以键、柱销来传动。
(5)防转机构：起克服转矩作用，其结构型式与传动结构相反。
机械密封简介结构.
头发丝
动环表面 液膜 3~5微米 静环表面 60 微米
机械密封有泄漏 但不明显—液膜在密封面边缘处的溢出
化工厂运行保障分部
密封动静环 温度分布图
由图中可知： 机封高温区域位 于动静环密封面， 要求我们在日常 操作中，杜绝不 开密封液、通入 高温密封液或通 入含颗粒密封液 等有损设备安全 的违规行为。
化工厂运行保障分部
在旋转轴和静止的腔体之间 充满液体或气体，如无阻拦， 液 体 或 气 体 将 外 溢 。
机械密封的作用正是为了阻止 这些物质泄漏到大气中去
化工厂运行保障分部
优点: ☆ 价格便宜 ☆ 可选的型式较多 ☆ 维修简单 ☆ 安装简易
缺点: ☆ 泄漏量大 ☆ 冲洗液影响介质 ☆ 在轴上旋转的时候 引起磨损、能量损耗
端盖
轴
超过10 kg/cm2
破坏润滑膜 动静环间没有润滑 摩擦——产生大量的热 过度磨损 早期失效
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机械密封概述:
定义:机械密封(端面密封)--由至少一对垂直于轴线的端面在流体压力和补偿机构
弹力(或磁力)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 防止流体泄漏的装置.
基本结构:
化工厂运行保障分部
动环(补偿环) 卡环 支撑环 O形圈 推环 弹簧 传动套 顶丝 O形圈
静环
轴
化工厂运行保障分部
化工厂运行保障分部
辅助密封
旋转部分 静止部分
动、静环和弹簧
动、静环端面形成3~5微米厚的液膜：
分开两个密封面 润滑密封面 减小摩擦—防止产生大量的热
防止泄漏
化工厂运行保障分部
化工厂运行保障分部
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ工厂运行保障分部
机械密封结构 原理
机械密封结构原理
机械密封结构是一种用于密封旋转轴与外界环境之间的装置。
其主要原理是利用摩擦力和机械压力来阻止液体或气体从轴上泄漏出来，同时避免外界物质进入机械设备内部。
机械密封由两个主要部分组成：固定环和旋转环。
固定环被安装在机械设备上，而旋转环则附在旋转轴上。
当旋转轴转动时，旋转环会随之旋转。
两个环之间通过轴向压力和摩擦力的作用来实现有效的密封。
机械密封的密封性能主要依赖于以下几个因素：
1. 密封面：固定环和旋转环的接触面通常是由耐磨材料制成，如碳化硅、陶瓷等。
这些材料具有良好的摩擦性能和耐磨性，能够确保密封面的完整性。
2. 密封剂：在密封面上通常需要涂抹一层密封剂，以填补微小的间隙并增加密封性能。
常用的密封剂有聚四氟乙烯（PTFE）和润滑油等。
3. 压力：通过调节密封装置的压力，可以控制密封的紧密程度。
一般来说，较高的压力能够获得更好的密封效果，但过高的压力可能导致密封件的损坏。
4. 温度：机械密封对温度的适应性也是一个重要因素。
一些高温或低温环境下的机械密封需要采用特殊材料来保证其性能。
总之，机械密封结构通过利用摩擦力和压力来实现旋转轴与外界环境的密封，广泛应用于各种机械设备中，确保其正常运转和安全可靠。
典型机械密封介绍
典型机械密封介绍
一、典型机械密封的简介
机械密封（mechanical seal）是一种密封件，其主要用于防止流体（如液体、气体或蒸汽）的渗透，从而达到设备的密封完成。
机械密封的
主要技术特点是它需要产生一个动态摩擦来达到密封的要求。
它的表面传
动类型有滚动式、擦伤式、滑动式、油封式、消蚀式、拉伸式、转动式等；它的温度范围一般在0—250摄氏度之间，在一些特殊的条件下，可以到
达高达600摄氏度的高温状态。
二、典型机械密封的结构
机械密封由几个组件组成，主要有：静止环、动环、垫圈、密封圈、
支撑圈和盖板。
1.静止环：它是机械密封的基本组件，通常由硬质合金或碳钢制成，
其特点是抗腐蚀性强和耐磨性好。
2.动环：它也称为活动环，其原理是将静止环和动环的表面使用一个
柔性介质进行接触，产生摩擦，从而达到密封的目的。
3.垫圈：它用于在静止环和动环之间形成一个柔性介质层，用以缓冲
静止环和动环的摩擦，起到缓冲和减少摩擦的作用。
4.密封圈：它是一个密封接头，主要用于防止流体从动环的表面渗透
出来。
5.支撑圈：它用于支撑和固定动环，避免它在操作中产生不必要的位
移和振动。
机械密封介绍
Plan 21 用于温度稍高的介质。
Standard Mechanical Seals
56
Plan 23 用于温度稍高的介质，在给水泵密封、停堆泵密封
中常用。使用条件特点：介质流动性好，泵转速1500rpm 以上，转速低，很难做到自循环。 Plan 52（系统无压）
串联密封常用的一种系统。 Plan 53（系统加压）
b. 高温作业。当摩檫面积储高温不易散发时，引起树脂 析出焦化，石墨呈粉状脱落，由系统故障或冷却效能 不足引起。
Standard Mechanical Seals
59
，
c. 高速。高速很容易在摩檫面积储高温，冷却不充分 立即引起故障。
d. 颗粒、结晶物，通常二个面都是硬材料。 e. 盐类溶液，须保持封液的温度、浓度，使无盐粒析
标准的密封系统是API682（原API610）
Standard Mechanical Seals
38
冲洗方案PLAN01
Standard Mechanical Seals
39
冲洗方案PLAN02
Standard Mechanical Seals
40
冲洗方案PLAN11
Standard Mechanical Seals
21
密封面液膜反压力 Pa=（0.5P1+Pm+Pa)XAf P1 液体压力 Pm 表面接触力 Pa 滑动时产生的动压力
Standard Mechanical Seals
22
A形间隙密封，由密封承受高压产生 。常在摩擦面外缘产生摩擦沟槽，严重 时，石墨环外缘会产生崩角和剥落。
Standard Mechanical Seals
27
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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。
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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。
一般动环的硬度比静环的硬度大。动环的材料可用 铸铁、硬质合金、高合金钢等，在有腐蚀介质的条 件下可用不锈钢或不锈钢表面（端面）堆焊硬质合 金、陶瓷等；静环的材料可用铸铁、磷青铜、巴氏 合金等，也常用浸渍石墨或填充聚四氟乙烯。
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
180～450ml/h
一般为软填料密封的１％
机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
11
2、内装式和外装式（如图3-3） 按弹簧是否与介质接触分为内装式和外装式。 内装式是弹簧置于工作介质之内，外装式是弹簧置于工作介 质之外。
12
外装式特点：一般来说大部分机械密封零件不与介质接触， 且暴露在设备外，便于观察及维修安装。但是由于外装式结 构的介质作用与弹簧力相反（指常用结构）。当介质压力有 波动或升高的情况下，弹簧力余量又不大时，会出现密封不 稳定的情况以致产生泄漏。当介质压力降低时，因弹簧力不 变，在摩擦面上受负荷增大，特别在低压起动时，摩擦副的 表面间尚未构成液膜，此时比压又是最大，容易擦伤端面。
➢ 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。
3
2.密封原理
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
机械密封主要是将较易泄漏的轴向密封改为不易泄漏的 端面密封。如图3-1所示，当轴转动时，带动了弹簧座、 弹簧压板、动环等零件一起转动，由于弹簧力的作用使 动环紧紧压在静环上。轴旋转时，动环与轴一起旋转， 而静环则固定在座架上静止不动，这样动环与静环相接 触的环形密封面阻止了介质的泄漏。
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。
（3）辅助密封元件 型式：O形、V形、矩形等
8
4.机械密封的优缺点：（与软填料密封比较）
① 密封可靠，在一个较长的使用期中，不会泄漏或很少
优
泄漏；
点 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；
③ 维修周期长，在正常工作的情况下，不需要维修；
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。
① 结构较复杂，对制造加工要求高；
缺 ② 安装与更换比较麻烦，要求工人有一定的安装技术水平； 点 ③ 发生偶然事故时，处理比较困难；
④ 一次性投资高。
9
表3-1机械密封与填料密封的比较
一、密封原理和特点
1.结构
（1）组成
1
2 3 4
9ห้องสมุดไป่ตู้
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
2
（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
4
机械密封一般有四个密封处： A、动环与静环之间的密封——动密封 B、动环与轴或轴套之间的密封——相对静密封 C、静环与静环座之间的密封——静密封 D、静环座（压盖）与设备之间的密封——静密封
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
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（2）弹簧加荷装置
作用：产生压紧力，保持动、静环端而后紧密接触， 且是一个缓冲元件，可以补偿轴的跳动及加工误差而 引起的摩擦面不贴合。 再进一步，如果我们把弹簧施加到密封环带单位面积 上的压紧力称为弹簧比压ps，那么ps的作用有两点： ①起动停车或介质压力波动时，使密封面维持足够的 比压；②克服密封圈与轴的摩擦力，保持动环沿轴向 移动，以补偿端面的磨损。 因此有人把机械密封定义为：机械密封是一种带有缓 冲机构，并通过与旋转轴大体垂直并做相对转动的密 封端面进行密封的装置。
第三章 机械密封
教学重点： （1）机械密封结构、原理； （2）机械密封与软填料密封比较时的优缺点； （3）内（外）流式单端面机械密封的端面比压计算。 教学难点： （1）机械密封的设计计算； （2）机械密封的冷却、冲洗与安装； （3）特殊工况下机械密封的设计要点。 （4）密封技术与润滑的关系 。
1
第一节 机械密封原理和基本结构型式
可以
加苛求一般，填料更换方便
动、静环表面粗糙度及平直度 要求高，不易加工，成本高， 装拆不便
一般
动、静环要求较高
10
二、结构类型
1、内流式和外流式（图3-2） 按介质泄漏方向分为内流式和外流式。 内流式：介质沿半径方向从端面外周向内泄者称为内流式。 外流式：介质沿半径方向从端面内周向外泄者称为外流式。 内流式的泄漏方向与离心力方向相反，离心力阻碍着流体的 泄漏，因而内流式泄漏比外流式泄漏量小。于是，有固体颗 粒的情况尤其应该采用内流式。这样可防止固体颗粒进入摩 擦面。
6
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。