过程装备密封技术教学大纲
过程装备密封技术
时间匆匆而逝，就这样度过了愉快的一个学期，本学期《过程装备密封技术》课中的重点内容是静密封和动密封，而其中最为重要的是填料密封和机械密封。
密封可分为静密封和动密封两大类，其他按密封件与其作相对运动的零部件是否接触，可分为接触式密封和非接触式密封；按密封件和接触位置又可分为圆周密封和端面密封，端面密封又称为机械密封。
动密封中的离心密封和螺旋密封，是借助机器运转时给介质以动力得到密封，故有时称为动力密封。
密封是防止流体或固体微粒从相邻结合面间泄漏以及防止外界杂质如灰尘与水分等侵入机器设备内部的零部件或措施。
静密封指严密地封闭密封舱密封容器用于密封函件。
静密封主要有垫密封、密封胶密封和直接接触密封三大类。
根据工作压力，静密封又可分为中低压静密封和高压静密封。
中低压静密封常用材质较软宽度较宽的垫密封，高压静密封则用材质较硬接触宽度很窄的金属垫片。
动密封可以分为旋转密封和往复密封两种基本类型。
按密封件与其作相对运动的零部件是否接触，可分为接触式密封和非接触式密封；按密封件和接触位置又可分为圆周密封和端面密封，端面密封又称为机械密封。
动密封中的离心密封和螺旋密封，是借助机器运转时给介质以动力得到密封，故有时称为动力密封。
根据密封结构的类型、密封机理、密封件形状和材料等，密封的分类情况为：静密封通常是指两个静止面之间的密封，密封办法主要是使用垫圈。
填料装入填料腔以后，经压盖对它作轴向压缩，当轴与填料有相对运动时，由于填料的塑性，使它产生径向力，并与轴紧密接触。
与此同时，填料中浸渍的润滑剂被挤出，在接触面之间形成油膜。
由于接触状态并不是特别均匀的，接触部位便出现“边界润滑”状态，称为“轴承效应”；而未接触的凹部形成小油槽，有较厚的油膜，接触部位与非接触部位组成一道不规则的迷宫，起阻止液流泄漏的作用，此称“迷宫效应”。
这就是填料密封的机理。
显然，良好的密封在于维持“轴承效应”和“迷宫效应”。
也就是说，要保持良好的润滑和适当的压紧。
过程装备密封技术
•表明弹性体密封的接触应力σp总比介质压 力高σ0，因此具有自动适应流体压力变化 的能力。
过程机械的动密封
4.1.2 往复轴密封 4.1.2.1 液压密封 (2) 弹性体密封的基本原理
b. 液压往复运动用O形密封圈
弹性体O形密封圈用作往复运动密封件时，其预密 封作用和自密封作用与用作静密封时一样。但由于 活塞杆往复运动时容易将液体带到O形圈和活塞杆 之间，导致粘附泄漏，情况比静密封复杂。
(5)图4-24显示了在不同流体压力下的界面形状和接触压力分布，随着压力的增加， 靠近空气侧的浅锲逐渐减小，在高压下可能闭合，其接触压力分布仍维持理想的 三角形形状。
过程机械的动密封
4.1.2 往复轴密封 4.1.2.1 液压密封
d 活塞密封 •对于单作用活塞，其密封的原理与活塞杆密封并无太大区别，只不过密封唇口在 外侧，以实现活塞与液压缸壁的密封。
• 全封闭密封
过程机械的动密封
4.1 接触密封
4.1.1 软填料密封
4.1.1.1 引言
•软填料密封：压盖填料（Gland Packing)密封、盘根（Packing)密封。 •应用场合
旋转运动：离心泵、真空泵、搅拌机、反应釜。 往复运动：往复泵、往复压缩机的柱塞或活塞杆。 螺旋运动：阀门的阀杆与阀座。 (1) 基本结构 (图4-1)
• 一般的液压密封指液压缸活塞密封和活塞杆密 封。当范围更广、要求更严时，还包括防止灰尘 或外界液体进入系统的防尘密封。 • 对液压密封的基本要求如图4-12
(2) 弹性体密封的基本原理
a. 自密封机理
• 最常见的弹性密封件是橡胶O形圈.
• 弹性体密封的“自动密封”或称“自密封”是依 靠弹性体材料的弹性、并存在初始装配过盈量或预 紧加载荷来实现的。
《过程装备密封技术》第一章 概论
2. 在结合表面加入垫片、填料等，通过压紧应力实现接合表面之间紧密 吻合。
3. 利用流体动压、静压力或磁场的作用，在接合间隙处形成阻碍 流体泄漏的阻力。（比如非接触式机械密封：浮环密封、迷宫密封、 螺旋密封、磁流体密封等）
3. 摩擦、磨损和密封的关系
在经济方面的影响也很大，1986年全世界炼油工业 维修花了60亿美元，其中用于转动设备中的轴封占 了69%。
泄漏的危害
化工生产与密封
化工生产的特点：
化工生产技术复杂、多样。
化工生产具有明显的制约性。
化工生产过程具有严格的比例性和连续性。
化工生产对对密封的主要要求：
密封可靠、泄漏少。 耐腐蚀性。 密封件要有一定的使用寿命。 安装调整方便。 密封件品种多样，便于选取。
• 密封管理的重要性
综上所述，抓好密封管理，消除泄漏，是保 证安全生产的重要措施之一。
泄漏问题
1. 泄漏的描述
泄漏是机械、化工设备常发生的
故障之一。造成泄漏的主要原因：
密封面间隙的泄漏
1. 机械加工结果，机械产品的表面必然存在各种缺陷和形状及尺寸 的偏差。
2. 在石油化工生产中，很多设备是用焊接连接的，焊接过程中形成 的各种裂纹、气孔等缺陷也会造成泄漏。
胶密封
非金属垫片密封
垫片密封
半金属垫片密封
金属垫片密封
2. 密封的分类
动密封
往复轴密封 旋转轴密封
填料密封 隔膜密封 唇形密封 活塞环密封 接触密封
非接触密封
2. 密封的分类
按照工作压力 中低压密封：非金属或半金属垫片
静密封
高压密封：金属垫片，透性垫
《过程装备密封技术》教学大纲
《过程装备密封技术》教学大纲课程编号：C064140760课程名称：过程装备密封技术课程类型：专业必修课英文名称：Package Technology of Process Equipment适用专业：过程装备与控制工程专业总学时：32学分：2一、课程的性质、目的和任务《过程装备密封技术》是过程装备与控制工程专业的一门专业必修课程，在过程装备与控制工程专业的教学中有着重要地位。
它涉及过程装备和机械设备的密封技术，具有实用性强、理论和实践结合等特点。
目的：本课程设置的目的就在于让学生了解过程装备所使用的密封技术类型，各种密封的基本结构和工作原理，使高年级学生了解相关专业领域内常用的流体密封技术（包括流体静密封、流体动密封等）及其最新进展。
为将来从事密封技术工作的学生奠定理论技术基础。
任务：通过本课程的学习，使学生能够掌握流体密封技术的基本理论和基本知识，培养学生运用基本的理论知识来理解和掌握各种流体密封装置的原理、结构特点、设计方法和选用原则，了解密封控制的新技术，提高分析与解决工程实际问题的能力，进而得以开拓视野、提高科学研究及工程开发能力。
二、课程教学的基本要求1．教学基本要求⑴掌握流体密封的机理、密封类型及方法，掌握密封流体力学和密封摩擦学的基本理论、基本知识和分析方法。
⑵掌握垫片密封、法兰密封、高压密封、密封胶及胶粘剂等各种流体静密封技术的基本原理、基本类型、主要性能参数、设计计算方法及其应用。
⑶掌握流体动密封技术特别是软填料密封、接触式机械密封、非接触式机械密封（气膜密封、液膜密封等）、弹性体密封等接触式密封、浮环密封等非接触式密封、密闭式密封等的工作原理、技术特征和使用中存在的问题，为诸多流体动密封技术的正确选用、技术改造、故障分析和使用维护打下坚实的基础。
⑷了解不停车堵漏技术、泄漏检测技术等相关技术。
2．能力培养要求培养学生运用基本的理论知识来理解和掌握各种流体密封装置的原理、结构特点、设计方法和选用原则，提高分析与解决工程实际问题的能力。
教学日历—过程装备密封技术
第1章概论
2
2
9.24
3
第2章流体在密封空隙中的流动2.1引言2.2分子流
2
3
9.29
4
2.3不可压缩流体的层流2.4可压缩流体的薄膜管道的静密封3.1垫片密封3.1.1前言
2
5
10.3
5
3.1.2中低压设备和管道的垫片密封
2
6
10.6
5
3.1.3高压设备和管道的垫片密封
河北工程大学2015/2016学年第1学期教学日历
第1页共1页填表时间2015.9.9系部主任签字院部领导签字
课程编号
C064140717
课程名称
过程装备密封技术
考核类型
考查课
任课教师
崔好选
总学时
32
讲课学时
32
实验学时
0
上机学时
0
设计学时
0
其他
0
上课地点
A06-202
上课时间
3-9周，周二4、5节；周四4、5节
9
4.2非接触转轴密封4.3全封闭密封
2
14
10.31
9
第5章泄露检测技术5.1引言5.2检测方法和分类
2
合计
32
注：⑴、“考核类型”栏填“考试课”或“考查课”；⑵、在“其他要说明的问题”栏内可填写授课时间段、实验地点、考试安排等内容；⑶、教师连续教授两节课为一个授课单元，即为一个“讲次”；⑷、“日期”栏填写到月日即可，如“6.1”；⑸、“周次”为校历中的第几周。
2
7
10.8
6
3.2胶密封3.2.1带压注剂密封技术
2
8
10.13
6
3.2.2带压粘接密封技术
过程装备密封技术课件
《过程装备密封技术》蔡仁良等主编化学工业出版社出版讲课教师：王启立学时：32学分：20 本课程简介：一、课程的性质、任务：《过程装备密封技术》是作为过程装备与控制工程专业的选修课而开设的一门课程，其任务是研究工业部分的过程装备和机械设备的密封技术。
二、教学目的：根据本课程教学大纲要求，本课程的教学目的是培养学生运用基本的理论知识来理解和掌握各种流体密封装置的原理、结构特点、设计方法和选用原则，了解密封控制的新技术。
三、教材本教材由过程装备与控制工程专业教材编写委员会编写，由蔡仁良主编，化学工业出版社出版。
四、内容本课程系统全面地介绍过程工业装置中流体静、动密封的主要内容和最新进展。
重点阐述密封的基本概念、流体密封理论、动、静密封技术以及泄漏检测技术。
五、课程框架及学时安排：课程内容分为5章，32学时，内容框架及学时分布如下：1 概论（2学时）1.1 过程装备的密封问题1.2 泄露与逸出1.3 密封方式与分类1.4 摩擦磨损与密封2 流体在密封间隙中的流动（4学时）2.1 引言2.2 分子流（1学时）2.3 不可压缩流体的层流（2学时）2.4可压缩流体的薄膜流动（1学时）3 过程设备和管道的静密封（10学时）3.1垫片密封（6学时）3.2胶密封（4学时）4 过程机械的动密封（10学时）4.1接触密封（6学时）4.2非接触转轴密封（4学时）5 泄漏监测技术（6学时）5.1引言（1学时）5.2检测的方法和分类（1学时）5.3压力检测法（2学时）5.4真空检测法（2学时）六、考试及成绩评定考试为闭卷考试。
成绩计算方法：平时成绩占20％，期末考试卷面成绩占80％。
七、参考文献：1胡国祯等，《化工密封技术》，化学工业出版社，19902顾永泉，《流体动密封》，石油大学出版社，19903张向钊等，《密封垫片与填料》，机械工业出版社，19944顾永泉，《机械端面密封》，石油大学出版社，19945李继和，《机械密封技术》，化学工业出版社，19881 概论本章框架：1.1 过程装备的密封问题1.2 泄露与逸出1.3 密封方式与分类1.4 摩擦磨损与密封教学目标及基本要求：(1)了解过程装备密封问题的重要性、特点及发生泄漏问题的主要原因；(2)了解过程装备密封的分类，摩擦与磨损的概念。
密封技术课程标准
1“密封技术”课程标准1.1课程基本信息表1-1 密封技术课程基本信息1.2课程性质与任务1.2.1课程性质《密封技术》是培养化工类专业学生工程素养的一门必修课，是学生从事化工生产必不可少的知识与技能。
落实本门课程的培养目标，是石油和化工高技能人才培养的基本要求之一。
1.2.2课程任务本门课程的基础课程主要是：机械制图、机械设计基础、化工设备基础。
本门课程的教学任务，即通过教学让学生能够进一步理解化工设备的相关理论知识，同时，在掌握各理论知识的基础上，认识到密封技术的重要意义，掌握化工设备的选择、安装、使用、及维修的知识。
不断提升学生的综合素质，从而为其走上工作岗位，从事化工行业生产奠定必需的职业基础。
1.3课程内容及目标1.3.1课程内容本门课程主要系统全面介绍过程工业常用的密封技术的主要内容和最新进展。
重点阐述了垫片密封、填料密封、机械密封、非接触型密封、注剂式带压堵漏等的基本概念、基本理论、结构形式、密封特性、材料、使用维护和故障处理等基本知识，并简要介绍泄漏检测技术。
这些重点知识要求参照国家化工工艺类相关岗位高级工职业技能标准确定。
在学时考虑上3个课程教学重点各占用6学时，其他内容每个教学模块2学时。
考试2学时，总学时为32学时。
根据各专业学时安排从打“*”内容中适度选择。
1.3.2课程目标通过本课程学习，使学生掌握有关常用密封技术的基本概念、基本理论和基本知识，以及密封故障的分析、密封件的安装、维修和改进。
注重理论与实际相结合，着重培养学生分析和解决工厂实际问题能力。
为学生将来从事专业的常规技术和管理工作打好基础。
总体上说，本门课程的学习对于化工设备的选择、安装、使用、及维修方面有很重要的指导作用（1）知识目标A1：了解密封技术的重要性；A2：了解密封的种类与密封指标；A3：了解中低压管道密封垫片密封的结构和原理；A4：熟悉垫片密封的种类；A5：了解高压设备密封的分类及典型结构；A6：了解软填料密封结构和原理；A7：熟悉软填料密封常用材料及特点；A8：了解活塞环与活塞杆平面填料密封原理；A9：了解成型填料及油封定义和类型；A10：了解O形圈与V形圈的特点；A11：了解机械密封结构与原理；A12：熟悉机械密封的分类方式；A13：了解机械密封端面摩擦状态与机理；A14：熟悉机械密封主要零件结构形式；A15：了解机械密封循环保护系统功能；A16：了解机封失效定义、外部症状相关知识；A17：了解机封的失效形式；A18：了解密封环、迷宫密封形式；A19：了解浮环密封原理和结构；A20：熟悉动力密封的类型及特点；A21：了解磁流体密封的特点；A22：了解注剂密封基本原理；A23：了解密封注剂的品种与性能相关知识；A24：了解泄漏检测技术的基本概念；A25：了解泄漏检测方法的分类；（2）能力目标B1：掌握密封机理与常用方法；B2：掌握垫片密封选择、使用、安装、保管技术；B3：掌握软填料密封材料的选择；B4：掌握软填料密封材料的安装、使用与保管；B5：掌握根据端面磨损痕迹分析失效原因；B6：掌握机械密封的选择、保管方法；B7：掌握机械密封的安装、运转与维修注意事项；B8：掌握离心泵结构及密封位置；B9：掌握离心密封技术；B10：掌握螺旋密封技术；B11：掌握停车密封技术；B12：掌握磁流体密封技术；B13：掌握带压密封的注剂工器具的使用方法；B14：掌握带压密封的安全施工注意事项；B15：掌握常用的检漏方法及其选择；（3）素质目标C1：培养学生从事化工企业工作时细致的工作态度；C2：培养学生对化工设备正常运转维护的责任意识；C3：能够严格执行化工厂管理办法、工作规范和正确操作流程；C4：培养学生对化工设备泄漏事故的原因的分析、解决、防护的能力；C5：培养自主学习摄取知识和信息的能力。
第三章 过程装备与管道的静密封
2.法兰连接标准
（1）法兰类型
容器法兰 用途
管道法兰密封面宽窄Fra bibliotek金属法兰
制造材料
连接方式
非金属法兰
宽面法兰 窄面法兰 焊接法兰 非焊接法兰
本节主要介绍钢制圆形法兰和管道法兰
典型法兰的结构示意图（插图3-4）
螺纹法兰
松套法兰
板式平焊法兰
（2）法兰密封面型式
法兰密封面的型式与大小和垫片的型式、使用场合 和工作条件有关 根据标准，将法兰密封面分为以下常用的几种，如 图所示
由上图，垫片密封一般由（1）连接件（如法兰）、 （2）垫片、（3）紧固件（如螺栓、螺母等）等组成
决定某个接头的密封性时，必须将整个连接结构作 为一个系统进行考虑
垫片工作正常与否，除取决于垫片本身的性能外，还取 决于系统的刚度和变形、结合面的表面粗糙度和不平行 度、紧固载荷的大小和均匀性等
所以，研究密封：把系统的各个结构单独分析特性， 然后在整合到一起
自紧式—O形环密封面—主要用于金属或弹性体O形 环的密封，依靠工作时的压力挤压O形环变形达到密 封目的
“控制压缩垫片”—界面存在垫片，但螺栓预紧后，法 兰面会发生金属与金属的接触（如图所示）
特点：介质压力和温度波动时，垫片上的载荷不发 生改变，接头保持在最佳的泄漏控制状态，同时螺 栓也不承受循环载荷。
第三章 过程设备和管道的静密封
一.垫片密封 二.胶密封
1.中低压设备和管道的垫片密封 2.高压设备和管道的垫片密封 1.带压注剂密封技术 2.带压粘接密封技术
1.垫片的定义
前言
垫片是一种夹持在两个独 立的连接件之间的材料或 材料的组合，其作用是在 预定的使用寿命内，保持 两个连接件间的密封。
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《过程装备密封技术》教学大纲
修订单位：机械工程学院化工机械系
执笔人：郭会
一、课程基本信息
1．课程中文名称：过程装备密封技术
2．课程英文名称：The seal techniqul of the process materal
3. 适用专业：过程装备与控制工程专业
4. 总学时：32学时
5. 总学分：2学分
二、本课程在教学计划中的地位、作用和任务
密封技术是保证石油化工厂安全生产的主要技术手段，是装备及控制专业技术人员必须掌握的基本技术。
本课程设置的目的就在于让学生了解过程装备所使用的密封技术类型，各种密封的基本结构和工作原理，为将来从事密封技术工作的学生奠定理论技术基础。
三、理论教学内容与教学基本要求
1.第一章概述（1学时）
讲述过程装备的密封问题、密封方法与分类和摩擦磨损等。
2. 第二章流体在密封间隙中的流动（3学时）
讲述分子流、不可压缩流体的层流、可压缩流体的薄膜流动等。
本章重点为不可压缩流体的层流中的一维轴对称流动，难点为二维流动和一维轴对称流动的计算。
3.第三章过程设备和管道的静密封（10学时）
讲述中低压设备和管道的垫片密封、高压设备的法兰连接、带压注剂密封技术和带压粘接密封技术等。
本章重点为中低压设备和管道的垫片密封，难点为密封胶的密封机理。
4.第四章过程机械的动密封（16学时）
讲述旋转轴的填料密封和唇齿密封、机械密封、迷宫密封、浮环密封、离心密封、螺旋密封等。
本章重点为机械密封的基本原理，难点为机械密封的设计和失效分析。
5.泄漏检测技术（2学时）
讲述检漏的分类和特点、压力检漏法、真空检漏法。
本章重点为压降法和气泡检漏法，难点为集漏孔腔增压法。
四、考核方式
课堂和作业的平时考核和期末考试相结合的考核方法。
五、成绩评定
平时考核占总成绩的百分之五十，期末考试占总成绩的百分之五十。
六、本课程对学生创新能力培养的措施
将尽可能多的讲述生产实际的密封问题和解决方法，提高学生对密封技术的理解和兴趣。
七、教材与参考书
教材：蔡仁良等《过程装备密封技术》（1版）北京：化学工业出版社2002年
参考书：[1]顾永泉《实用密封技术》（1版）北京：机械工业出版社2002
[2]顾永泉《流体动密封》（1版）东营：石油大学出版社1999年。