机械密封材料介绍
机械密封原理介绍和特点及材料选择

机械密封原理介绍和特点及材料选择1、机械密封的工作原理机械密封是靠一对或数对垂直于轴作相对滑动的端面在流体压力和补偿机构的弹力(或磁力)作用下保持贴合并配以辅助密封而达到阻漏的轴封装置。
2、机械密封常用材料的选用清水;常温;(动)9Cr18,1Cr13 堆焊钴铬钨,铸铁;(静)浸树脂石墨,青铜,酚醛塑料。
河水(含泥沙);常温;(动)碳化钨,(静)碳化钨海水;常温;(动)碳化钨,1Cr13 堆焊钴铬钨,铸铁;(静)浸树脂石墨,碳化钨,金属陶瓷;过热水100度;(动)碳化钨,1Cr13 堆焊钴铬钨,铸铁;(静)浸树脂石墨,碳化钨,金属陶瓷;汽油,润滑油,液态烃;常温;(动)碳化钨,1Cr13 堆焊钴铬钨,铸铁;(静)浸树脂或锡锑合金石墨,酚醛塑料。
汽油,润滑油,液态烃;100度;(动)碳化钨,1Cr13 堆焊钴铬钨;(静)浸青铜或树脂石墨。
汽油,润滑油,液态烃;含颗粒;(动)碳化钨;(静)碳化钨。
3、密封材料的种类及用途密封材料应满足密封功能的要求。
由于被密封的介质不同,以及设备的工作条件不同,要求密封材料的具有不同的适应性。
对密封材料的要求一般是:1)材料致密性好,不易泄露介质;2)有适当的机械强度和硬度;3)压缩性和回弹性好,永久变形小;4)高温下不软化,不分解,低温下不硬化,不脆裂;5)抗腐蚀性能好,在酸,碱,油等介质中能长期工作,其体积和硬度变化小,且不粘附在金属表面上;6)摩擦系数小,耐磨性好;7)具有与密封面结合的柔软性;8)耐老化性好,经久耐用;9)加工制造方便,价格便宜,取材容易。
橡胶是最常用的密封材料。
除橡胶外,适合于做密封材料的还有石墨等,聚四氟乙烯以及各种密封胶等。
4、机械密封安装、使用技术要领1)、设备转轴的径向跳动应≤0.04毫米,轴向窜动量不允许大于0.1毫米;2)、设备的密封部位在安装时应保持清洁,密封零件应进行清洗,密封端面完好无损,防止杂质和灰尘带入密封部位;3)、在安装过程中严禁碰击、敲打,以免使机械密封摩擦付破损而密封失效;4)、安装时在与密封相接触的表面应涂一层清洁的机械油,以便能顺利安装;5)、安装静环压盖时,拧紧螺丝必须受力均匀,保证静环端面与轴心线的垂直要求;6)、安装后用手推动动环,能使动环在轴上灵活移动,并有一定弹性;7)、安装后用手盘动转轴、转轴应无轻重感觉;8)、设备在运转前必须充满介质,以防止干摩擦而使密封失效;9)、对易结晶、颗粒介质,对介质温度>80oC时,应采取相应的冲洗、过滤、冷却措施,各种辅助装置请参照机械密封有关标准。
常用机械密封材料详解

100℃)
1.2
(纵向
100℃)
11.2
抗拉)
20.1
吸水率
O.77%
-80
~250
增加导热性
氧
化
铝
陶
瓷
含95%
氧化铝
(95瓷)
3.3
78~82
16.75
5.8~8
220~
360
2.3
线胀系数小,有良好的导热性,硬度高、耐磨性好,耐腐蚀性强,但不耐氢氟酸、磷酸、浓碱的腐蚀,能耐一定的温度急变,制造工艺简单、价格低,但脆性大,加工困难
含99%
氧化铝
(99瓷)
3.9
85~90
16.75
5.3
1200~1500
340~540
3.5
O
1300~
1700
反应烧结
碳化硅
3.O5
91~92
100~
125
4.3~5
350~
370
3.6~
3.8
0.3
2400
硬度高、热胀系数小、热
性好、耐腐蚀性好,但耐氢氟酸、发烟硫酸、强碱的腐蚀,有自润滑性,摩擦系数小(F=0.1),耐热性好,抗热震性与碳化钨相当,优于氧化铝陶瓷
密度
/(g/
cm3)
硬度
HRA
热导率/(m·
K)]
热胀
系数
/0-6
℃-l
抗压
强度
/MPa
抗弯
强度
/MPa
弹性模
量/l0 5MPa
气孔率/%
使用
温度
/℃
特 性
石
墨
浸渍材ຫໍສະໝຸດ 料浸渍酚醛1.75~1.9
机械密封的基本零件与材料

(1)足够的强度和刚度 保证在工作条件(如压力,温度,滑动速度等)下不损
坏,变形小,工作条件波动时影响小。 (2)端面有足够的硬度、耐腐蚀性能确保使用寿命。
29
(3)耐热冲击力 高的导热系数,低的线膨胀系数。
(4)较小的摩擦系数,良好的自润滑性,材料与介质有 2024/6/27 很好的浸润性短时间干摩擦,不损伤端面。
3
(十一)补偿机构形式 (十二)双端面机械密封 (十三)串联式机械密封 (十四)波纹管机械密封 2024/6/2(7 十五)集装式机械密封
4
二、机械密封的基本零件
(一)对摩擦副密封环的要求 (二)摩擦副匹配要考虑的因素 (三)密封端面宽度 (四)密封环的主要技术要求
2024/6/27
(五)摩擦副端面平面度检测 (六)密封端面的粗糙度要求 (七)动环(旋转环) (八)静环(不旋转) (九)密封环的种类 (十)整体式密封环
(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,依靠密封圈的过盈量实现
密封;(静密封点,密封圈与相配合件之间相对静 止)
13
2、 传动关系 轴或轴套───紧固螺钉5──弹簧座4──弹簧3─补偿环1 压盖──防转销8─非补偿环6 3、 原理
通过一系列零件将径向密封转化为轴向密封,在弹
种结构)
2024/6/27
(2)外流式:泄漏方向朝向离心力方向。(泄漏量大, 只有在压力、温度都不高的腐蚀性介质中用)
21
(九)多弹簧和单弹簧机械密封 (1)多弹簧:(又叫小弹簧,轴向尺寸小,轴向弹力均
匀)宜用于高速,不宜用于腐蚀性介质。 2024(/6/227)单弹簧:(又叫大弹簧,轴向尺寸大,轴向弹力不
机封介绍

机械密封介绍
碳石墨
1、特点 (1)具有较高导热性。 (2)具有低的线膨胀系数。 (3)具有良好的耐腐蚀性,在空气中400℃以下稳定,除 强氧化性介质(如王水、铬酸、浓硫酸及卤族元素) 外,可耐其它酸、碱、盐及一切有机化合物的腐蚀。 (4)具有极好的自润滑性和低的摩檫系数。 (5)石墨的抗拉强度较低,抗压强度较高,属脆性材料, 易于加工。
SiC陶瓷
SiC 重量轻,比强度高,摩擦系数小,硬度略高于硬 质合金,抗辐射性好,具有一定的自润滑性,组对性好, 化学稳定性、耐热性、热传导性都很优异。在500℃以下, 几乎耐所有的酸和碱,除振动冲击大,或有颗粒介质场 合外,几乎所有的硬质合金都可用它取代,价格略比WC 便宜。
缺点:脆性材料,抗机械冲击性稍差。
密封面上有环状沟纹是由于密封表面汽化的结果(密 封腔中仍为液态),那么,表面灼伤,产生热裂纹则是密 封腔中液体已经汽化或抽空,即摩擦副属于干或半干摩擦, 表面温度急剧升高,摩擦副过热,一旦液体重新出现,摩
擦副被急剧冷却,产生很大的温度应力。对于导热性好和
强度高的材料(如WC),出现擦亮和变色的痕迹。有时在 密封表面出现裂纹,对导热性差,强度低的材料(堆焊) 表面出现径向裂纹。 无论哪中材料在环表面都会出现环状 沟纹。
阶,轴向力太大,造成石墨断裂。
(十)石墨环出现蚀坑(大小不等1~5mm,形状不规则)
多发生在高粘度介质(如100℃左右的渣油)泵上,因
表面受挤压应力,同时又处于滑动状态。石墨表面内部受剪 切应力。粘度越大,摩擦力越大,剪切应力越大,当超过石 墨强度时,表面发生剥落,表现出来就出现蚀坑。
(十一)硬质合金表面灼伤和裂纹
1、 反应烧结SiC,不耐强碱和氧化性介质。收缩率小,耐 热冲击性好,成本低,适于批量生产。
常用的机械密封材料和密封材料的性能要求

常用的机械密封材料和密封材料的性能要求机械密封材料是用于工业设备的密封部件,用于防止液体或气体泄漏。
它们通常由柔性材料制成,具有良好的弹性和耐化学性能。
以下是几种常用的机械密封材料以及它们的性能要求:1.橡胶密封材料:橡胶密封材料是由橡胶混合物制成,具有良好的弹性和耐化学性能。
其主要性能要求包括耐磨损、耐腐蚀、耐温性能、抗压缩变形、抗老化和低温柔韧性。
2.聚丙烯密封材料:聚丙烯密封材料是由聚丙烯制成,具有良好的耐腐蚀性能和耐酸碱性能。
其主要性能要求包括耐磨损、耐温性能、抗压缩变形和低温柔韧性。
3.聚四氟乙烯密封材料:聚四氟乙烯密封材料是由聚四氟乙烯制成,具有极佳的耐腐蚀性能和耐高温性能。
其主要性能要求包括耐磨损、耐温性能、抗压缩变形和低温柔韧性。
4.金属密封材料:金属密封材料通常由不锈钢、铜合金等金属制成,具有良好的耐腐蚀性能和高温性能。
其主要性能要求包括耐磨损、耐高温性能、耐压缩变形、耐腐蚀性能、高气密性和高强度。
5.石墨密封材料:石墨密封材料是由纯石墨制成,具有极好的耐高温性能和耐腐蚀性能。
其主要性能要求包括耐磨损、耐高温性能、耐压缩变形、耐腐蚀性能、高气密性和高强度。
在选择密封材料时,还需考虑物料的性质、工作条件和密封要求。
例如,对于化工设备,需要选择耐腐蚀性能好的密封材料;对于高温设备,需要选择耐高温性能好的密封材料;对于高压设备,需要选择耐压缩变形的密封材料。
总之,不同的机械密封材料具有不同的性能要求,根据具体的使用条件和要求进行选择和应用,以保证密封效果和设备的正常运行。
机械密封的材料

• 端面材料: 浸呋喃树脂石墨、浸锑石墨、碳化硅、镍 基硬质合金、钴基硬质合金
• 辅助密封材料: 聚四氟乙烯、柔性石墨、铝、铜
• 结构件及波纹管材料: 1Cr18Ni9Ti、2Cr13、 0Cr17Ni12Mo2(316) 、 4J42、4J43、 00Cr17Ni14Mo2(316L)、 Hastalloy C、 Inconel718(GH4169)
18.08.2020
.
1
机械密封的材料——端面
• S浸呋喃树脂石墨 :耐酸碱温 、适用温度小于 160℃
• C浸铜石墨 :耐高温、适用温度小于400℃
• T浸锑石墨 :耐高温、适用温度小于450℃
• G反应烧结碳化硅:耐高温、腐蚀、适用温度小 于1000℃
• O常压烧结碳化硅 :耐高温、腐蚀、适用温度 小于1000℃
18.08.2020
.
4
克隆机封常用材质代号
• 环片、环座材质组合 • 160 ℃ :W8、U8、O8、S8 、W3、U3、O3、
S3 、S2 • 200 ℃ :W2、U2、O2、 T2 • 400 ℃ :W4、U4、O4、T4 • 波纹管组件材质 • 260 ℃:6、1 • 370 ℃:5、9
18.08.2020
• U镍基硬质合金 :耐高温、耐酸、适用温度小 于400℃
• W钴基硬质合金 :耐高温、耐碱、适用温度小
18.08.2于020 400℃
.
2
机械密封的材料——弹性元件
• 8-1Cr18Ni9Ti——中等腐蚀、适用温度小 于260℃
• 6- 00Cr17Ni14Mo2(316L)——中等腐蚀、 适用温度小于260℃
.
5
常用国产橡胶圈材质
机械密封的结构和材料选择

机械密封的结构和材料选择Title: 机械密封的结构和材料选择Introduction:机械密封是工业领域中常用的封闭装置,用于防止液体或气体在机械装置的运动过程中泄漏。
作为一种关键部件,机械密封的结构和材料选择对于提高设备的性能和寿命至关重要。
本文将对机械密封的结构和材料选择进行深入探讨,旨在帮助读者更全面、深刻地理解这一关键技术。
I. 机械密封的基本结构1. 静密封环:静密封环主要由金属或非金属材料制成,常见的有橡胶、石墨等。
它位于机械密封的固定端,起到密封作用,防止液体和气体泄漏。
2. 动密封环:动密封环与静密封环相接触,在运动过程中承受较大的工作压力和摩擦力。
材料的选择需要考虑耐磨、耐腐蚀和耐高温等性能。
3. 弹性填料:弹性填料是机械密封的关键部件,起到填充密封空隙的作用。
常见的填料材料有聚四氟乙烯(PTFE)和柔性石墨等。
4. 密封盖和密封座:密封盖和密封座是机械密封的重要组成部分,起到固定密封环和填料的作用。
II. 材料选择的考虑因素1. 工作环境:机械密封一般用于各种工业设备中,不同的工作环境对材料的要求也不同。
在高温环境下,需要选择耐高温材料,如陶瓷,以保证密封性能的稳定。
2. 工作介质:机械密封接触到的工作介质可能是液体、气体或固体颗粒等,不同的介质对材料的腐蚀性和耐磨性有不同要求。
根据介质的性质选择合适的材料可以延长机械密封的使用寿命。
3. 工作压力:机械密封在工作过程中需要承受不同的工作压力,材料的选择应该考虑其耐压性能,以保证密封效果和安全性。
4. 经济性:材料的成本和可获得性也是选择的考虑因素之一,既要保证密封性能,又要尽可能降低成本,提高设备的经济性。
III. 常用的机械密封材料1. 橡胶类:橡胶类材料具有良好的密封性和柔韧性,常用于一般工业设备的机械密封中,如氯丁橡胶和聚氨酯等。
2. 聚四氟乙烯(PTFE):PTFE是一种优良的非金属密封材料,具有极强的耐腐蚀性和低摩擦系数,在化工、冶金等工业领域得到广泛应用。
机械密封材料 (3)

机械密封科技名词定义中文名称:机械密封英文名称:mechanical seal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。
应用学科:机械工程(一级学科);机械零件(二级学科);机械密封(三级学科)以上内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布求助编辑百科名片机械密封引机械密封(mechanical seal)是指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)的作用下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。
弹力加载机构与辅助密封是金属性纹管的机械密封我们称为金属波纹管密封。
在轻型密封中,还有使用橡胶波纹管作辅助密封的,橡胶波纹管弹力有限,一般需要辅以弹簧来满足加载弹力。
―机械密封‖通常被人们简称为―机封‖。
目录机械密封的基本组成主要部件辅助密封件弹力补偿机构传动件什么是机械密封对密封环的要求有足够的强度和刚度有良好的耐热冲击能力较小的摩擦系数良好的自润滑性结构简单密封环要容易加工制造机封工作应注意问题安装时注意事项安装时技术要求拆卸时注意事项机封的维护问题启动前的准备工作安装与停运运转机封故障及失效原因故障原因密封失效的原因及分析机封的精致产品类型HU1型机械密封HU3型机械密封HU5型机械密封HU7型机械密封HUU803型机械密封HBM1型机械密封HBM5型机械密封HQ901型机械密封HQ902型机械密封HG9型机械密封HU21型机械密封HQ3272型机械密封机械密封与软填料密封优点:缺点:常用英语汇总适用范围特点机械密封的基本组成主要部件辅助密封件弹力补偿机构传动件什么是机械密封对密封环的要求有足够的强度和刚度有良好的耐热冲击能力较小的摩擦系数良好的自润滑性结构简单密封环要容易加工制造机封工作应注意问题安装时注意事项安装时技术要求拆卸时注意事项机封的维护问题启动前的准备工作安装与停运运转机封故障及失效原因故障原因密封失效的原因及分析机封的精致产品类型HU1型机械密封HU3型机械密封HU5型机械密封HU7型机械密封HUU803型机械密封HBM1型机械密封HBM5型机械密封HQ901型机械密封HQ902型机械密封HG9型机械密封HU21型机械密封HQ3272型机械密封机械密封与软填料密封优点:缺点:常用英语汇总适用范围特点展开编辑本段机械密封的基本组成主要部件动环和静环。
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机械密封材料介绍机械密封由若干零件组成,各零件材料根据其所起的作用、结构特征和使用条件来进行选择或研制与开发。
机械密封材料包括摩擦副材料、辅助密封材料、加载弹性元件材料和其它结构件材料。
正确合理地选择各种材料,特别是端面摩擦副材料,对保证机械密封工作的稳定性,延长其使用寿命、降低成本等有着重要意义。
材料的选择往往成为一个十分关键的问题,甚至决定密封的成败。
(1)机械密封端面(摩擦副)材料(2)机械密封的辅助密封材料(3)机械密封其它结构材料(1)机械密封端面(摩擦副)材料①摩擦副材料的主要性能:物理力学性能、耐腐蚀性能和摩擦学性能。
1.1物理力学性能:强度、刚度、导热系数、热膨胀系数、耐腐蚀性能、摩擦学性能。
1.2耐腐蚀性能:摩擦副暴露于被密封流体,要使机械密封能正常发挥作用,其腐蚀性能必须加以考虑。
首先应考虑最耐蚀的材料。
机械密封端面材料中,从耐蚀性的角度考虑,优秀的材料有石墨材料、工程陶瓷材料、填充玻璃纤维聚四氟乙烯材料等。
值得注意的是许多耐腐蚀性能优良的金属材料,如哈氏合金B、哈氏合金C等用作摩擦副并不适宜,因为它们并没有伴随有良好的摩擦学性能。
1.3摩擦学性能:摩擦、磨损和润滑等是评价机械密封端面摩擦副材料的摩擦学性能的重要参数。
摩擦系数f,磨损速率可以反映端面的润滑状态。
润滑状态良好,则摩擦系数小、磨损速率低;摩擦系数大、磨损速率高。
密封寿命短,且端面发热严重、液膜汽化,严重时会导致端面热裂,造成密封迅速失效。
低摩擦系数的获得,依靠材料本身的自润滑能力和外界能提供的润滑条件。
②常用的端面摩擦副材料石墨、硬质合金、工程陶瓷、填充聚四氟乙烯、端面摩擦副材料1、石墨材料自然界中碳元素构成的三种物质形态:金刚石(结晶形炭)、石墨(结晶形炭)、煤炭(不具有晶体特征的无定形炭)石墨是机械密封中用量最大、应用范围最广的摩擦副组对材料。
它具有许多优良的性能,如良好的自润滑性和低的摩擦系数、优良的耐腐蚀性能,导热性好、线膨胀系数低、组对性能好,且易于加工、成本低。
机械密封用石墨一般是用焦炭粉和石墨粉(或炭黑)作基料,用沥青作粘接剂,经模压成型在高温下烧结而成。
根据所用原料及烧结时间、烧结温度的不同,可以制成具有各种不同机械物理性能的烧结石墨,常见的有炭素石墨和石墨化石墨两种,两者除材料的组分不一样外,主要区别是石墨化石墨是烧结需经2400-2800℃的高温石墨化处理。
炭素石墨:简称炭(碳)石墨,又称为高强石墨、硬质石墨等,其特点是强度高、硬度大、耐磨损,但脆性大、导热系数低。
它是机械密封常选的软环材料。
石墨化石墨:又称电化石墨、软质石墨,其特点是质软、强度低,自润滑性能好、加工容易。
它适宜于介质清洁,但润滑性能差,或易产生干摩擦的工况,如轻烃介质。
2、硬质合金硬质合金是一类依靠粉末冶金方法制造获得的金属碳化物。
它依靠某些合金元素,如钴、镍、钢等,作为粘结相,将碳化钨、碳化钛等硬质相在高温下烧结粘合而成。
硬质合金具有硬度高(HRA87-94)、强度大(其抗弯强度一般都在1400MPa以上)、导热系数高而线膨胀系数小,且具有一定的耐蚀能力。
机械密封摩擦副常用的硬质合金有:钴基碳化钨(WC-Co)硬质合金、镍基碳化钨硬质合金(WC-Ni)、镍铬基(WC-Ni-Cr)碳化钨硬质合金、钢结碳化钛硬质合金。
3、工程陶瓷工程陶瓷是工程上应用的一大类陶瓷材料,其原料都是经过人工制备的,不像日用陶瓷材料和化工陶瓷直接取自天然原料,因此其成分和配方比较容易控制,制品质量稳定。
工程陶瓷的共同特点是均具有极好的化学稳定性,硬度高,耐磨损,但抗冲击韧性低,脆性大。
目前用于机械密封摩擦副的主要是氧化铝陶瓷(AI₂O₃)、碳化硅陶瓷(SiC)和氮化硅陶瓷(Si₃Ni₄)。
4、填充聚四氟乙烯聚四氟乙烯(PTFE)是化学稳定性最好的有机聚合物,几乎能耐所有强酸、强碱和强氧化剂的腐蚀。
目前仅发现熔融碱金属(或它的氨溶液)、元素氟和三氟化氯在高温下能与四氟乙烯作用。
在聚四氟乙烯的分子长链中,氟原子有效地遮蔽了碳原子,使分子间的内聚力降低,因而使表面分子彼此容易滚动或滑动,具有很低的摩擦系数,是一种极好的减摩、自润滑材料。
聚四氟乙烯存在的最大的问题就是具有冷流性,即在载荷的作用下,随时间增长而产生永久变形,产生蠕变。
此外,聚四氟乙烯的热膨胀系数大(8-25)×10¯5/℃,约为钢的10倍;导热性能很差(0.244W/m.K),仅为钢的1/200。
为克服这些缺点,通常是在聚四氟乙烯中加入适量的各种填充剂,构成填充聚四氟乙烯。
最常用的填充剂有玻璃纤维、石墨等。
填充聚四氟乙烯密封环常用于腐蚀性介质环境中。
填充玻璃纤维20% 的聚四氟乙烯环可以与多种陶瓷材料组对,如与铬钢玉陶瓷组对,在稀硫酸泵中应用效果很好。
填充15%玻璃纤维、5%石墨的密封环常与氧化铝陶瓷组队。
用于强腐蚀介质。
填充15% 钛白粉、5%玻璃纤维的密封环与碳化硅组对适用于硫酸、硝酸介质等。
5、端面摩擦副材料用作机械密封摩擦副的材料还有铸铁、碳钢、铬钢、铬镍钢、铬镍钼钢、工具钢、轴承钢、青铜等。
我过炼油行业最早的机械密封就是铸铁对石墨。
铸铁具有良好的减摩、耐磨特性,且价格低、加工制造容易。
普通铸铁耐蚀性差,只适用于油类和中性介质。
加入合金元素形成的合金铸铁,提高了耐蚀性,可用于许多工况。
某著名国际公司的某些机械密封就采用合金铸铁做非旋转环,使用效果很好。
(2)机械密封的辅助密封材料机械密封的辅助密封包括旋转环辅助密封、非旋转环辅助密封,也包括端盖与密封腔体间的密封、轴套与轴的密封。
从端面形状看,有O形圈、方形圈(垫)、平垫、V形垫、楔形垫、包裹垫、包裹O形圈等。
根据辅助密封的作用,要求材料具有良好的弹性、低的摩擦系数,能耐介质的腐蚀、耐溶解和溶胀,耐老化,在压缩后及长期的工作中有较小的永久变形,在高温下使用具有不粘着性,在低温下不硬脆而失去弹性,具有一定的强度和抗压性。
辅助密封常用的材料有合成橡胶、聚四氟乙烯、柔性石墨、金属材料等。
合成橡胶橡胶是一种弹性很好的高分子材料,具有良好的弹性和一定的强度,具有较好的气密性、不透水性、耐磨、耐温、耐压、耐腐蚀,是一种被广泛采用的辅助密封材料。
不同种类的橡胶有不同耐腐蚀性能、耐溶剂性能和耐温性能,在选用时要加以注意。
机械密封辅助密封常用的合成橡胶有丁腈橡胶(NBR)、氟橡胶(FPM)、乙丙橡胶(EPM)、硅橡胶。
1.1丁腈橡胶最常用的辅助密封圈材料,它以优异的耐油、耐老化著称,也具有良好的耐磨性能。
丁腈橡胶的性能与丙烯腈的含量有关,丙烯腈含量高,耐油性能好,强度、硬度、耐磨性、耐水性增加,但耐蚀性、弹性和低温性变差。
辅助密封圈一般采用中、高丙烯腈含量(丙烯腈含量为26¯40%,即丁腈-26、丁腈-40)的丁腈橡胶,尤其以丁腈-40橡胶应用最为广泛,但低温工况辅助密封圈材料应选用丁腈-26橡胶。
丁腈橡胶对矿物油、动植物油、脂肪烃有优良的耐蚀性,但值得注意的是,它不耐磷酸酯系液压油,不耐强酸、芳烃、酯、酮、醚、卤代烃等介质的腐蚀。
1.2氟橡胶通常所说的氟橡胶是指含氟烯烃共聚物,是产量最大的一种氟橡胶,有两种类型,即23型氟橡胶。
23型氟橡胶是偏氟乙烯与三氟氯乙烯的共聚物,有优异的耐强酸性能,特别耐发烟硝酸,但加工困难。
26型氟橡胶是目前最通用的氟橡胶品种,为适应各种用途,其生产牌号繁多,但基本品种有氟橡胶-26和氟橡胶-246。
1.3乙丙橡胶具有优异的耐老化性能、耐热性能,能在150℃下长期使用而物理机械性能变化缓慢。
它耐磨损性、耐腐蚀性能较好,但对碳氢化合物油类稳定性差,因而不可用于矿物油中。
如果借助于润滑脂、润滑油来安装机械密封,也得考虑这一因素的影响。
但它特别耐硅油、磷酸酯液压油合成润滑剂,耐酮、醇溶液、中等强度的酸碱,同时也耐高压水蒸汽。
1.4硅橡胶具有很宽的温度是使用范围(﹣100¯350℃)和很高的热稳定性,一般可在200¯300℃下长期使用。
硅橡胶无毒、无味,对人体无不良影响,但耐溶剂性差,且易在酸碱作用下发生离子性裂解,在高压水蒸汽中会产生分解,机械强度低、不耐磨。
主要用于各种高、低温、高速旋转等场合下的动植物油、矿物油、氧、弱酸、弱碱等介质,不适用于苯、甲苯、丙酮等溶剂性介质,也不适用于高压水蒸汽。
1.5聚四氟乙烯几乎能耐所有强酸、强碱和强氧化剂的腐蚀;因具有很低的摩擦系数,是一种极好的减摩、自润滑材料,但其导热性能很差,仅0.244W/(m.K)。
添加青铜粉、二硫化钼、石墨等,可改善其导热性和自润滑性。
聚四氟乙烯有很高的耐热性和耐寒性,使用温度范围为-180¯250℃。
耐水性、耐老化性、不燃性、韧性及加工性能都很好。
常制成V形圈,作旋转环和非旋转环的辅助密封。
另外,可用聚四氟乙烯包覆其它材料,如聚四氟乙烯包覆不锈钢、聚四氟乙烯包覆橡胶,形成复合材料辅助密封,由于它们结合了两种或两种以上材料的优点,具有更加良好的密封效果。
1.6柔性石墨既有普通石墨的优良热稳定性、化学稳定性和高导热性,同时又具有独特的可压缩性和回弹性。
它能耐高低温,在输送介质温度不低于200℃时,辅助密封材料应优先采用柔性石墨。
但柔性石墨的强度较低,应注意加强和保护。
模压成矩形圈、楔形圈、垫片的柔性石墨常用于机械密封非旋转环辅助密封圈、旋转环辅助密封圈、金属波纹管密封的波纹管组件与轴套连接的静密封垫。
1.7金属材料在高压下,尤其是高压和高温同时存在时,前述几种材料并不能胜任,这时只有选用金属材料来制作辅助密封。
根据不同的工作条件有不同的金属材料供选用,金属空心O形圈的材料有OCr18Ni9,OCr18Ni12Mo2Ti、1Cr18Ni9Ti等,对于端面为三角形的楔形垫,则常采用铬钢,如OCr13。
对于平垫则多采用紫铜或铝垫。
对于高压高温条件下,上述材料的强度和弹性模量会明显下降,此时应采用耐热合金,如因科镍合金(Inconel)。
(3)机械密封其它结构材料弹性元件材料机械密封的弹性加载元件有压缩螺旋弹簧、波形弹簧、金属波纹管等。
要求材料耐腐蚀、耐疲劳、耐高低温,强度极限高、弹性极限高,长期工作仍有足够弹力维持密封端面的紧密贴合。
其它结构件材料机械密封的其它结构件,如弹簧座、推环、旋转环座、非旋转环座、紧定螺钉、传动销等,虽非关键部件,但其设计选材也不能忽视,除应满足机械强度要求外,还要球耐腐蚀。
一般情况下用2Cr13,在腐蚀性介质中,需要分别选用1Cr18Ni9Ti、OCr18Ni12Mo2Ti、蒙乃尔合金等。