机械密封介绍
机械密封的简单介绍及分类
机械密封的简单介绍及分类
机械密封
机械密封也称端面密封，主要用于泵、压缩机、液压传动和其他类似设备的旋转轴的密封。
机械密封由一对和数对动环与静环组成的平面摩擦副构成的密封装置。
机械密封的分类：
按弹簧元件旋转或静止可分为：旋转式内装内流非平衡型单端面密封，简称旋转式；静止式外装内流平衡型单端面密封，简称静止式。
按静环位于密封端面内侧或外侧可分为：内装式和外装式。
按密封介质泄漏方向可分为：内流失和外流式。
按介质在端面引起的卸载情况可分为：平衡式和非平衡式。
按密封端面的对数可分为：单端面和双端面。
按弹簧的个数可分为：单弹簧式和多弹簧式。
按弹性元件分类：弹簧压缩式和波纹管式。
按非接触式机械密封结构分类：流体静压式、流体动压式、干气密封式。
按密封腔温度分类：高、中、普、低温密封。
按密封腔压力分离：超高、高、中、低压机械密封。
机械密封的用途
机械密封的用途一、前言机械密封是一种常用的密封方式，其在化工、石油、冶金、造纸等行业中应用广泛。
本文将从机械密封的定义、结构、工作原理等方面全面介绍机械密封的用途。
二、机械密封的定义机械密封是指采用机械力将两个接触面紧密结合，以防止介质泄漏或外界杂质进入的一种密封方式。
相比于传统的填料密封，机械密封具有更好的耐磨性和耐腐蚀性，能够承受更高压力和更高温度，且不易泄漏。
三、机械密封的结构1. 基本结构机械密封由静环、动环、填料盒和弹簧等部件组成。
其中，静环通常固定在设备上，动环则随着轴心旋转。
填料盒则负责固定静环和动环，并填充适当的填料材料以增强密封效果。
弹簧则起到压紧填料材料和保持动环与静环接触的作用。
2. 结构分类根据结构形式的不同，机械密封可分为单端面机械密封、双端面机械密封和波纹管机械密封等多种类型。
其中，单端面机械密封适用于低压、低温、小流量的场合；双端面机械密封则适用于高压、高温、大流量的场合；波纹管机械密封则适用于高速旋转设备。
四、机械密封的工作原理1. 压缩填料材料当设备运转时，填料盒中的填料材料被弹簧压紧，使动环与静环之间形成一定的接触压力。
这种接触压力可以有效地防止介质泄漏，同时还能够承受一定的轴向位移和角度偏差。
2. 摩擦阻力当设备运转时，动环与静环之间会产生一定的摩擦阻力。
这种摩擦阻力可以通过增加弹簧预紧力或改变填料材料来调节。
3. 冷却润滑为了避免填料材料过热而导致损坏，机械密封通常需要冷却润滑。
冷却润滑可以通过外部冷却水或内部循环润滑油等方式实现。
五、机械密封的用途1. 化工行业在化工行业中，机械密封广泛应用于各种反应釜、蒸馏塔、离心机、压缩机和泵等设备中。
这些设备通常需要承受高温、高压和强腐蚀性介质的作用，因此需要具有较高的密封性能和耐久性。
2. 石油行业在石油行业中，机械密封主要应用于各种离心泵、柱塞泵和齿轮泵等设备中。
这些设备通常需要承受高温、高压和含有杂质的介质的作用，因此需要具有较好的耐磨性和耐腐蚀性。
机械密封的工作原理
机械密封的工作原理机械密封是一种常见的密封方式，广泛应用于各种机械设备中。
它的主要作用是防止机器内部的液体或气体泄漏，保证机器的正常运转。
本文将介绍机械密封的工作原理及其在实际应用中的优缺点。
一、机械密封的工作原理机械密封是一种利用机械方式实现密封的方法。
它由两个相对运动的密封面组成，其中一个密封面固定在机器的静止部分，另一个密封面则固定在机器的旋转部分。
当机器开始运转时，旋转部分的密封面与静止部分的密封面开始接触，形成一定的接触压力，从而防止液体或气体泄漏。
机械密封的密封面通常由两种材料制成：一种是硬质材料，如陶瓷、碳化硅等；另一种是软质材料，如橡胶、聚四氟乙烯等。
硬质材料的密封面具有良好的耐磨性和耐腐蚀性，但密封性能较差；软质材料的密封面则具有较好的密封性能，但耐磨性和耐腐蚀性较差。
因此，在实际应用中，通常采用硬质材料和软质材料相结合的方式制造密封面，以兼顾密封性能和耐久性。
机械密封的工作原理可以归纳为以下几个步骤：1.接触：当机器开始运转时，旋转部分的密封面与静止部分的密封面开始接触，形成一定的接触压力。
2.润滑：为了减小接触面之间的摩擦，通常需要在密封面之间加入润滑剂，如油脂、水、液体等。
3.密封：接触面之间的润滑剂可以在一定程度上填补密封面之间的微小间隙，从而形成有效的密封。
4.散热：密封面之间的接触会产生一定的热量，需要通过散热方式将其散发出去，以免密封面过热而导致损坏。
二、机械密封的优缺点机械密封具有以下优点：1.密封性能好：机械密封的密封性能比较稳定，可以在较大的压力范围内实现有效的密封。
2.适用范围广：机械密封适用于各种不同的液体和气体，可以应用于各种机械设备中。
3.寿命长：机械密封可以经受较长时间的使用，具有较长的寿命。
4.操作简单：机械密封的安装和维护比较简单，不需要过多的专业知识和技能。
但机械密封也存在一些缺点：1.容易磨损：机械密封的密封面容易受到磨损，需要定期更换。
2.需要润滑：机械密封需要加入润滑剂才能发挥较好的密封效果，而润滑剂的使用也会带来一定的成本。
机封简单介绍
关于机械密封的简单介绍1机械密封的定义机械密封是一对或数对垂直于轴作相对滑动的端面在流体压力和偿机构的弹力作用下保持贴和并配以辅助密封而达到阻漏的轴封装置。
机械密封通常由四个部分组成：静环；动环；弹簧加载装置（由弹簧；弹簧座；驱动元件）；辅助密封圈（静环密封圈；动环密封圈；端盖密封圈），销子固定在端盖上，用以防止静环转动。
通常机械密封一般有四个密封点。
密封点1—摩擦端面密封点，依靠弹力和介质压力保持贴（动密封点,两个摩擦副之间有相对转动）密封点2—补偿环密封圈，静密封点，密封圈与轴或轴套之间有微动;密封点3—非补偿环密封圈，静密封点，密封圈与相配合件之间相对静止;密封点4—压盖与腔体间的密封圈，静密封点，密封圈与相配合件之间相对静止.相对旋转密封点在弹簧和流体压力的作用下，使具有相对运动的动环和静环接触端面紧密配合，从而实现对流体密封的目的。
在机械密封工作的过程中，要求密封端面之间保持一层液膜，这样会使密封效果好，使用寿命长；静环和压盖之间的密封点通常采用各种形式的辅助密封圈，我厂的设备此处密封主要用“O”环，其作用防止流体从静环与压盖之间流出，这是一种静密封；动环和轴套之间的密封是一种相对静止的密封，要求在动、静环工作一段时间磨损后能后做微量的轴向移动，压盖上的密封点是一种静密封通常用垫片或“O”环处理，通常不会失效。
2.机械密封的分类由于生产实践所提出的要求不同，因此便产生了不同结构形式的机械密封，虽然它们结构上有些区别，但是密封原理却大同小异。
机械密封的分类方法很多，大致分类如下：（1）、平衡型与非平衡型这是按照介质压力在动静环端面上所引起的比压的卸载情况来分类的，由于密封装置的结构形式不同，所以介质的压力在动静环端面上所引起的作用也就不同。
内装非平衡型机械密封。
在这种结构形式下，介质的压力就会使端面压紧，并且在端面上产生的比压要大于介质压力，由于这种形式的机械密封不产生卸荷作用，故称为非平衡型，由于它没有卸荷作用，所以当工艺参数波动，介质压力升高时，密封面的比压也会随着增加，从而促使密封端面的液膜被破坏，造成端面过度磨损或烧伤，致使密封作用失效，因此一般非平衡型密封，一般多用在介质压力在0.3—0.5MPa的情况下。
机械密封的工作原理
机械密封的工作原理
机械密封是将两个相对旋转的轴向之间的间隙封闭起来，以防止液体或气体泄露和外界物质进入。
其工作原理主要包括以下几个方面：
1. 主要密封方式：机械密封通常采用摩擦密封的方式，使用两个相对旋转的密封环来实现密封效果。
其中，一个密封环固定在固定部件上，另一个密封环固定在旋转部件上。
2. 密封元件：机械密封通常由密封环、密封面、弹簧、填料等组成。
密封环通常采用耐磨损、耐腐蚀的材料制成，如碳化硅、硬质合金等。
密封面的质量直接影响着密封效果，通常需要保持一定的光洁度和平整度。
弹簧用于提供压紧力，确保密封环与密封面之间的接触良好。
填料则用于密封部件之间的填充，以防止泄漏。
3. 密封环的作用：旋转密封环与固定密封环之间形成一个微小的间隙，该间隙通过填充物保持一定压力。
液体或气体从高压侧进入间隙后，受到填充物的阻挡，从而形成一定的密封效果。
同时，密封环的旋转也能帮助排出间隙中的润滑剂，减少磨损和泄漏。
4. 密封效果的评价：常见的密封效果评价指标包括泄漏率和摩擦功。
泄漏率指的是通过密封间隙泄漏的液体或气体的数量，通常用单位时间内泄漏量来表示。
摩擦功是指旋转密封环所需的功率，其大小直接影响着密封件的磨损情况。
总的来说，机械密封通过密封环的相对旋转和填充物的作用，在两个轴向之间形成一定的密封效果，以实现防止泄漏和外界物质进入的目的。
它广泛应用于各类旋转设备和机械设备中，如泵、压缩机、搅拌机等。
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 第五章 机械密封
平均流体膜压力 Pm——
反压系数
——
闭合力 Fc——
开启力F0——
端面比压 Pc——
上述分析是针对基本结构而进行的，不同的具体 结构，某些参数计算式会有所不同。
4.2 机械密封的分类
机械密封可按不同的方法分类。
1）按使用密封的工作主机可分为：泵用、釜用、 压缩机用机械密封等
2）可按不同的工作参数分类，如课本P150表4-9 3）按结构型式分类，如课本P151表4-10
机械密封系统的功能单元流程
1）冲洗 根据冲洗液的来源和走向，冲洗可分为自冲洗、 外冲洗和循环冲洗。 利用被密封介质本身来实现对密封的冲洗称为自 冲洗。 正向 直通 冲洗
正向旁通
反向旁通
利用另外一种外来的冲洗液来实现对密封的冲洗 称为外冲洗。
利用循环轮（套）、压力差、热虹吸等原理实现冲 洗流体循环使用的冲洗方式称为循环冲洗
组成: 1. 密封端面：动环、静 环─摩擦副 2. 缓冲补偿机构：由弹 性元件(圆柱弹簧、圆锥 弹簧、波片弹簧、波纹 管等)构成。—使密封断 面紧密贴合; 3. 辅助密封圈：包括动 环密封圈、静环密封圈 等 4. 使动环随轴旋转的传 动机构
2. 密封机理
（1） 4个密封点（亦称4个泄漏点，如上图） 泄漏点1—摩擦端面泄漏点，依靠弹力和介质压力 保持贴和（动密封点,两个摩擦副之间有相对转动） 泄漏点2—补偿环密封圈，静密封点，密封圈与轴 或轴套之间有微动; 泄漏点3—非补偿环密封圈，静密封点，密封圈与 相配合件之间相对静止; 泄漏点4—压盖与腔体间的密封圈，静密封点，密 封圈与相配合件之间相对静止.
3）补偿环（动环）必须处于自由补偿状态，能进行轴向 的自我调节
4）补偿环和非补偿环必须有可靠的防转措施，防止在扭 转载荷的作用下，发生相对于轴或壳体的周向滑动或 转动
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。
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克兰公司给了一张密封泄漏表
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同一种密封,由于制造差异(如:密封 面 光洁度、平面度、弹簧力、轴的跳动,机组 振动等）泄漏量有很大差异。 按国家标准要求， 常规密封的泄漏率≤4ml/h。
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第五节 密封摩擦热
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V形间隙密封
V形间隙会造成增加泄漏或突然脱开失效。
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第四节
密封面的泄漏 流体交换理论
从理论上讲，机械密封都有一定程度的泄 漏，只是泄漏比其他密封少得多，有些密封我 们看不到泄漏，那是泄漏的液体在流出密封面 时已经汽化，我们看不到。 从微观看，二个密封面存在波峰和波谷， 峰谷之间存在液膜，但峰谷之间并不连通，所 以静态时，一般不泄漏
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温度影响磨损的最好解决办法是想办法降温。
解决的附加办法是在密封背面冲水,即quench,翻译为 骤冷．
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第二章 密封系统
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密封系统是密封的一部分,有了密封系 统的保护,密封的应用范围和寿命可以扩大 很多,足以应对各种恶劣的工况。 标准的密封系统是API682（原API610）
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K>1
称非平衡型密封
0.5<K<1
称平衡型密封
K<0.5 称过平衡型密封 它是一种不稳 定状态,密封面容易脱开泄漏。
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按习惯用法
平衡型密封 用于高压，压力 高于 1.2MPa及轻烃类。 非平衡型密封 用于低压，压力 1.2 MPa以下。 密封表面由于粗糙度存在，而留有间 隙，液体渗入密封面后产生反压。 不同的密封面形状,产生不同的反压。
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密封的型式很多，有不同的分类方法
按结构区分：
橡胶波纹管密封 弹簧O形圈型密封 金属波纹管密封 四氟波纹管密封
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橡胶波纹管密封
•橡胶波纹管 • 阻环 • 弹簧 • 动环 • 静环 • O-形圈或 L- 垫
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典型的有形故障例证 1. 卸压时大量泄漏，是压力变形的表现，拆检密封面可 见V形间隙。 可用增强环强度，调整平衡度解决。 2. 密封面磨损快 a. 当封压超过30bar时，密封面的磨损显著加快，若允许 有点泄漏，密封厂大多会制成动力密封。 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。
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机械密封这些优点，已在泵. 压 缩机、釜等得到广泛应用。 它的泄漏率远比填料、浮环、迷宫 等密封要少。
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第二节
结构
机械密封的结构型式很多，但结 构原理都一样，通常由四部份组成： 一对摩擦环:由二个精密的平面接触 来达到非常小的泄漏率。 次级密封圈,通常是橡胶O形圈或四氟 圈。 弹簧 : 保持二平面的可靠接触。 结构、传动件。
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冲洗方案PLAN62
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最常用的系统方案
Plan 01 , Plan 11 这是大多数泵采用的方案，简单、方便、效果好。
Plan 02
这是对无法用冲洗冷却介质的一种权宜方法。如沥青 、重油、高温热水等。
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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
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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。
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第三节
液压平衡
密封处在压力流体的包围之中,除 了外径(或内径)受压外,密封面的接触 压力也与被密封流体压力有关,根据被 密封流体压力的大小,密封选择用平衡 型或非平衡型,并引入平衡系数K。K 是指密封载苛面积Ah与接触面积Af之 比
K=Ah/Af
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密封在运转中产生摩檫功率,消耗的功率以热的形式散 出。 密封的摩檫功率以下式给出: PR=(Δp×K+Pf)×Vg×A×f
PR 摩檫功率
K 平衡系数 Vg 平均摩檫速度 f 摩檫系数
Δp 压差
Pf 弹簧力
bar
A 摩檫面积
摩檫功率+搅拌功率而产生的热量以各种方式散出。
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h3
Q=
ηln( D )
d
[1.885×10-4 ΔP-7.752×10-19 r×n 2×(D2 –d2 )]
h 密封间隙 μm
D 密封面外径 mm
r 流体重度
ΔP
η 流体动力粘度 Pa.S
d 密封面内径 mm
n 转速 min-1
27
Kg/m3
压差
bar
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双端面密封常用的一种系统。
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第三章
机械密封的故障诊断
密封产生故障，首先要对故障进行诊断，知道了故障 的原因，也就是找到了解决办法。密封故障五花八门，没 有定式，一些故障现象、排除方法，是前人经验，不能作 为依据硬套。故障主要靠维修人员现场判断、分析，提出 解决办法。作为维修人员，一切从实际出发，要顾及到安 全，可行、有效地解决问题，全凭自己独立思考、独立判 断。可能的话，多几个人现场观察讨论，找出行之有效的 解决办法。 故障可分为有形和无形二种。 有形故障比较好找，也容易寻到病根。
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用冲洗方式散热效果最好
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第六节 密封面的磨损
现在的密封材料都相当耐磨,条件好的密封有的能磨上 几年。
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冲洗方案PLAN52
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冲洗方案PLAN53
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冲洗方案PLAN54
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冲洗方案PLAN61
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当运转时，峰谷之间会互相连通,流体从此谷跑向那谷, 当跑出密封面时,就产生了泄漏。
流体存储在密封面的峰谷中
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密封的泄漏量，从理论上分析是可以计数的 博格曼公司给了一个正常密封的泄漏量公式：
Plan 21
用于温度稍高的介质。
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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）
初装的密封,泄漏量往往要大些,以后逐渐趋向正常,这一 磨合过程很长,往往要几十个小时.如果密封泄漏量偏大,靠自 身磨合的方式须作综合评估,看泄漏对环境是否允许、密封 拆装的简繁,并确准泄漏由密封面不平引起,才能下断。通常 是泄漏越大,磨合时间越长. 影响磨损率的最大因素是含颗粒介质和温度。对含颗粒 的介质,密封设计的办法往往两个密封面都是硬材料。
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冲洗方案PLAN31
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冲洗方案PLAN32
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48冲洗方案PLAN41源自Standard Mechanical Seals
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冲洗方案PLAN51
第一章
密封原理
Standard Mechanical Seals 1
第一节
绪论
机械密封是通过结构转换,将 伸出轴与静止部件的密封结构，由 填料的径向接触、转换成轴向接触 的一种结构。
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2
它的优点是
二个接触平面可以做得很精确. 平面磨损后，可以自动补偿。 转轴的跳动对平面影响较少，可维 持很好的接触。 平面易于加工，可选用很耐磨、很 硬的材料。 可以精确控制二个平面的压紧力
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，
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 出 f. 气体、半气体，配双端面密封。 g. 低沸物质，有时比干摩檫更厉害。尽可能保持低温 ，或配双端面密封。 高温的水，综合了高压、高温、低沸和气体特 性。解决的最好办法是在密封区域尽可能地降温。 运行要求，离开沸点20℃以上。