机械密封的基本结构作用原理和特点
机械密封相关知识点汇总
机械密封相关知识点汇总机械密封是一种常见的工程密封形式，广泛应用于各种旋转设备中，例如泵、压缩机、搅拌器等。
它的主要作用是防止介质泄漏，确保设备的安全运行。
本文将对机械密封的相关知识点进行汇总，包括密封原理、常见故障及维护保养等内容。
一、密封原理机械密封的工作原理可以简述为“静密封、动密封、两者结合”。
其中，“静密封”指的是静止环、动环和密封面之间的紧密接触，形成密封界面；“动密封”指的是动环与轴或轴套之间的接触，以及动环与静止环之间的摩擦，形成密封效果。
两者结合起来，保证了密封件的可靠性和密封效果。
二、常见故障1.泄漏：泄漏是机械密封最常见的故障之一。
泄漏的原因可能是密封件磨损、松动、损坏等。
解决泄漏问题的办法通常是更换密封件或调整密封面的接触压力。
2.磨损：机械密封在长时间运行后，由于摩擦和磨损，密封面可能出现磨损现象。
磨损会导致泄漏和密封效果下降。
定期检查和更换磨损严重的密封件是解决这一问题的有效方法。
3.渗漏：渗漏是指介质透过密封面进入密封腔或透过密封面泄漏到外部环境中。
渗漏的原因可能是密封面间隙过大、密封面表面粗糙等。
通过调整密封面间隙和提高密封面的加工精度，可以减少渗漏问题。
三、维护保养1.定期检查：定期检查机械密封的工作状态是确保其正常运行的重要措施。
检查密封件磨损情况、松动情况以及泄漏和渗漏情况，并及时采取相应的维修措施。
2.保持清洁：保持机械密封的清洁是延长其使用寿命的重要方法。
定期清洗密封面和密封腔，清除杂质和沉积物，确保密封面的平整度和密封效果。
3.润滑：适当的润滑可以减少机械密封的磨损和摩擦，提高其密封效果。
在使用过程中，根据密封件的材质和工作条件，选择合适的润滑剂进行润滑。
4.及时更换：机械密封是一种易损件，其使用寿命有一定的限制。
当检查发现密封件严重磨损或损坏时，应及时更换新的密封件，以确保设备的正常运行。
综上所述，机械密封是一种常见的工程密封形式，其密封原理包括静密封和动密封。
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。
机械密封的工作原理
机械密封的工作原理机械密封是现代工业中常用的一种密封方式，其主要作用是防止液体或气体在机器设备中泄漏。
机械密封的工作原理是利用密封面之间的摩擦力和压力，使得液体或气体无法穿过密封面而泄漏出来。
本文将详细介绍机械密封的工作原理、结构和应用。
一、机械密封的工作原理机械密封的工作原理是利用密封面之间的摩擦力和压力，防止液体或气体穿过密封面而泄漏出来。
一般来说，机械密封的密封面是由两个旋转的金属面组成，其中一个是固定的，另一个是动态的，随着机器设备的运转而旋转。
当液体或气体从密封面之间流过时，由于密封面之间的摩擦力和压力，使得液体或气体无法穿过密封面而泄漏出来。
机械密封的密封面通常采用硬质合金、陶瓷等材料制成，以增加密封面的硬度和耐磨性。
同时，机械密封还需要使用润滑剂来降低密封面之间的摩擦力，从而减少密封面的磨损和热量的产生。
二、机械密封的结构机械密封的结构通常分为单端面机械密封和双端面机械密封两种。
1. 单端面机械密封单端面机械密封是指只有一个密封面的机械密封，通常用于轴封的密封。
其结构简单，安装方便，但是密封效果相对较差，容易出现泄漏。
2. 双端面机械密封双端面机械密封是指有两个密封面的机械密封，通常用于泵、压缩机等设备的密封。
其结构比单端面机械密封复杂，但是密封效果更加可靠，泄漏率更低。
双端面机械密封的结构通常由静环、动环、弹簧、密封座等部件组成。
其中静环和动环分别安装在固定部件和转动部件上，静环和动环之间形成密封面；弹簧用于保持密封面之间的压力，从而增加密封效果；密封座用于支撑静环和动环，防止其相对位移。
三、机械密封的应用机械密封广泛应用于各种机器设备中，如泵、压缩机、搅拌器、搅拌机、离心机等。
其中，泵是机械密封应用最广泛的设备之一。
机械密封的应用可以有效地防止液体或气体泄漏，从而保证机器设备的正常运转和生产效率。
同时，机械密封的应用还可以降低设备维修成本和环境污染程度，提高企业的经济效益和社会效益。
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。
机械密封结构及检修全解
按弹性元件分类： 弹簧压缩式和波纹管式
波纹管型密封在轴上没有相对滑动， 对轴无磨损，跟随性好，适用范围 广。
③、堆焊硬质合金 在碳钢、铬钢和铬镍钢的密封面上堆焊硬质合金，优点是硬度
高，耐腐蚀性好，耐温性好（500℃以下），耐腐蚀或汽蚀性好。 缺点是易产生气孔、夹渣和表面硬度不均匀。
④、碳化钨合金 由碳化钨、碳化钛等硬度高、熔点高的金属碳化物，是用加粘结
剂粉末冶金的办法，压制烧结成型。优点是硬度、强度都很高，耐 磨、耐高温、耐腐蚀，线膨胀系数低，
氟橡胶
海氏合金B 钛钼合金 （Ti32Mo）
介质 氨水 碱
尿素
使用温度
动环
静环 辅助密封圈
弹簧
20～沸点
石墨浸渍呋 喃树脂
氮化硅 钢结硬 质合金
小于120℃ 碳化钨 碳化钨
140℃
碳化钨、铬 浸树脂石
钢堆焊
墨填充聚
钴铬钨、铸 四氟乙烯
铁
酚醛塑料
硅橡胶
聚四氟乙烯 硅橡胶
聚四氟乙烯 聚硫橡胶
1Cr18Ni12M o2Ti
1Cr18Ni9Ti
1Cr18Ni12 Mo2Ti
3Cr13 4Cr13
5.机械密封的特点 （1）密封性好：在长期运转中密封状态很稳定，泄漏量很小，据统 计约为软填料密封泄漏量的1%以下。JB4127.1-1999《机械密封技 术条件》中规定，泄漏量的要求是当被密封介质为液体时，平均泄漏 量规定如下：轴（或轴套）外径大于50mm时，泄漏量不大于 5ml/h,外径不大于50mm时，泄漏量不大于3ml/h，特殊条件及密 封介质为气体时不受此限制。 （2）使用寿命长：机械密封端面由自润滑性及耐磨性较好的材料组 成，还具有磨损补偿机构。因此，密封端面的磨损量在正常工作条件 下很小，一般的可连续使用12年，特殊的可用到5年左右。
机械密封的组成和原理
机械密封的组成和原理
一、机械密封的组成
机械密封主要由密封面、二次密封组件、密封装配件三部分组成。
二、密封面
是实现密封作用的直接部件,材质有金属、橡胶、塑料、木材等。
也可涂覆密封液。
三、二次密封组件
主要包括弹簧、止推环等,可压紧密封面,增强密封性能。
四、密封装配件
如螺栓、铆钉等将密封面和设备主体连接固定的部件。
五、密封原理
1.利用密封面材料的形变性填平表面缝隙,阻隔两侧介质交换。
2.密封面之间的接触压力产生摩擦力,增大渗透阻力。
3.软密封材料可变形适形,更贴合表面,提高密封性能。
4.二次密封组件提供的顶压力,使密封面紧贴,密封更可靠。
5.合理的密封结构设计,可以在环境变化时自动调整和补偿。
6.表面处理如抛光、镀层等减小缝隙,也能增强密封效果。
7.密封材料自身低渗透性,可阻隔液体和气体渗透。
六、工作条件
密封性能与压差、速度、温度和介质成分相关。
需匹配适宜的密封材料。
综上所述,机械密封通过科学的设计选择材料和结构,利用各种原理充分发挥密封作用,把介质严密隔离在两侧。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2021/1/23
机械密封发展概况
19711974年由于宇航和核电方面的特殊要求，在结构上 出现了多级密封，1977年出现了螺旋—机械密封组合的密 封、改进的中间浮动环密封、浮环—机械密封组合密封等 新结构，从而使机械密封达到新的水平。
20世纪80年代随着人们环境保护意识的提高，出现了新结 构、新概念、新技术、新工艺和新材料的新型机械密封。 如研制出了“零泄漏”机械密封，打破了非接触式密封总 是泄漏的旧概念；开发出了上游泵送机械密封。
2021/1/23
从结构上看，机械密封主要是将极易泄漏的轴向密封，改 变为不易泄漏的端面密封。 由动环端面与静环端面相互贴合而构成的动密封，是决定 机械密封性能和寿命的关键。据统计，机械密封的泄漏大 约有80%~95%是由于密封端面摩擦副造成的。 对动环和静环的接触端面要求很高，我国机械行业标准 JB/T 4127.1—2013 《机械密封 第1部分：技术条件 》中 规定：密封端面平面度公差应不大于0.0009 mm；硬质材 料密封端面粗糙度Ra值应不大于0.2m，软质材料密封端 面粗糙度Ra值不大于0.4m。
2021/1/23
机械密封的基本结构、作用原理和特点
4.特点 （6）耐振性强。机械密封由于具有缓冲功能，因此当设备或转轴在一
定范围内振动时，仍能保持良好的密封性能。 （7）密封参数高，适用范围广。当合理选择摩擦副材料及结构，加之
设置适当的冲洗、冷却等辅助系统的情况下，机械密封可广泛适用 于各种工况，尤其在高温、低温、强腐蚀、高速等恶劣工况下，更 显示出其优越性。目前机械密封技术参数可达到如下水平：轴径 51000mm；使用压力10680MPa；使用温度2001000℃；机器转 速可达50000r/min；密封流体压力p与密封端面平均线速度v的乘积 pv值可达1000MPa·m/s。 （8）结构复杂、拆装不便。与其它密封比较，机械密封的零件数目多， 要求精密，结构复杂。特别是在装配方面较困难，拆装时要从轴端 抽出密封环，必须把机器部分（联轴器）或全部拆卸，要求工人有 一定的技术水平。
第三章 机械密封
2021/1/23
机械密封发展概况
一、国外
机械密封的第一个专利1885年出现于英国，1900年开始应 用于轴承密封。
1913年出现了汽轮机上使用双端面密封的专利。1919年出 现了单端面机械密封专利。
20世纪20年代，机械密封才开始在许多冷冻装置上得到较 多的使用。
20世纪50年代后期，石化、宇航与核电等行业的迅速发展， 推动了机械密封的快速发展。机械密封获得了广泛的使用。 美国、西欧、日本、前苏联等国家都开始系列化生产机械 封的基本结构、作用原理和特点
4.特点 （1）密封性好。在长期运转中密封状态很稳定，泄漏量很小，据统计
约为软填料密封泄漏量的1%以下。 （2）使用寿命长。机械密封端面由自润滑性及耐磨性较好的材料组成，
还具有磨损补偿机构。因此，密封端面的磨损量在正常工作条件下 很小，一般的可连续使用12年，特殊的可用到510年以上。 （3）运转中不用调整。由于机械密封靠弹簧力和流体压力使摩擦副贴 合，在运转中即使摩擦副磨损后，密封端面也始终自动地保持贴合。 因此，正确安装后，就不需要经常调整，使用方便，适合连续化、 自动化生产。 （4）功率损耗小。由于机械密封的端面接触面积小，摩擦功率损耗小， 一般仅为填料密封的20%30%。 （5）轴或轴套表面不易磨损。由于机械密封与轴或轴套的接触部位几 乎没有相对运动，因此对轴或轴套的磨损较小。
国际水平，但在高参数、高性能材料和产品规格方面，仍 有很大差距。
2021/1/23
第一节 机械密封的基本原理
一、机械密封的基本结构、作用原理和特点
1.定义 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）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。
2.基本结构 机械密封一般主要由四大部分组成： ①由静止环（静环）和旋转环（动环）组成的一对密封端面，该密封
单端面 双端面 多端面
2021/1/23
2021/1/23
双端面机械密封
2021/1/23
3.按作用原理和结构分类
（2）
按密封流体所处 的压力状态分类
使密封流体 处于一种压
力状态
单级密封
与单端面机 械密封相同
双级密封 多级密封
两级密封 串联布置
2021/1/23
机械密封的基本结构、作用原理和特点
3.作用原理 （1）动环在弹簧力和介质压力的作
用下，与静环的端面紧密贴合，并 发生相对滑动，阻止了介质沿端面 间的径向泄漏（泄漏点1） ； （2）动环辅助密封圈阻止了介质可 能沿动环与轴之间间隙的泄漏（泄 漏点2） ； （3）静环辅助密封圈阻止了介质可 能沿静环与端盖之间间隙的泄漏 （泄漏点3）； （4）用O形圈或垫片来密封端盖与 密封腔体连接处的泄漏（泄漏点 4） 。
端面有时也称为摩擦副，是机械密封的核心； ②以弹性元件（或磁性元件）为主的补偿缓冲机构； ③辅助密封机构； ④使动环和轴一起旋转的传动机构。
2021/1/23
机械密封结构图
1—紧定螺钉；2—弹簧座；3—弹簧； 4—动环辅助密封圈；5—动环； 6—静环；7—静环辅助密封圈； 8—防转销
2021/1/23
2021/1/23
机械密封发展概况
二、国内
1956年兰州炼油厂、沈阳水泵厂等单位首先试制泵用机械 密封。
1966年天津机械密封件厂开始生产机械密封。 1970年出台了“泵用机械密封系列”标准。 1973年出台了“釜用机械密封系列”标准。 20世纪末，在常规机械密封的设计、生产方面已基本达到
2021/1/23
二、机械密封的分类
1. 按应用的主机分类 泵用机械密封、釜用机械密封、透平压 缩机用机械密封、风机用机械密封、冷 冻机用机械密封以及其它主机用机械密 封。
2021/1/23
二、机械密封的分类
2.按使用工况和参数分类
2021/1/23
3. 按作用原理和结构分类
（1）
按密封端面的 对数分类