机械密封定义
机械密封基础知识

机械密封基础知识1.机械密封1.1 机械密封的定义机械密封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,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。
1.2 机械密封的组成(1)主要部件,包括动环和静环;(2)辅助密封件,主要是指密封圈;(3)弹力补偿机构,主要包括弹簧和推环;(4)传动件,弹箕座以及键或者是各种各样的螺钉。
1.3 机械密封的分类按照弹簧元件是旋转还是静止,可分为旋转型和静止型两;按照密封介质泄漏方向划分,可分为内流式和外流式两类;按照介质于端面所引起卸载情况,可划分为平衡式和非平衡式两类;按照静环位置划分,可分为内装式和外装式;按照密封腔内温度划分,可分为高温密封、中温密封、普温密封和低温密封四类;按照密封腔内压力,可分为超高压机械密封、高压机械密封、中压机械密封和低压机械密封;按照弹簧个数划分,可分为单弹簧式和多弹簧式;按照非接触式机械密封结构,可划分为流体静压式、流体动压式和干气密封式;按照弹性元件划分可分为弹簧压缩式和波纹管式。
2.机械密封基本元件及作用(1)动、静环保持紧密贴合组成密封面防止介质泄漏。
要求动、静环具有良好的耐磨性动环可以轴向移动,自动补偿密封面磨损,使之与静环良好地贴合,静环有浮动性,起缓冲作用。
(2)弹性元件(弹簧、波纹板、蛇形套等)主要起补偿、预紧及缓冲作用,也是对密封端面产生合理比压的因素.要求始终保持弹性来克服辅助密封和传动件的摩擦,启动环补偿作用。
材料要求耐腐蚀。
(3)辅助密封(0形环、V形环、楔形环及其他异形密封环)主要起到静环和动环的密封作用,同时也起到浮动性和缓冲的作用。
要求静环的辅助密封元件保证静环与压盖之间的密封性,使静环有一定的浮动性;动环的辅助密封元件保证动环与轴或轴套之间的密封.材料要求耐热、耐寒方面与介质接近。
(4)传动件传动件包括传动销、传动环、传动座、传动套、传动键、传动突耳或牙嵌式联接器,其作用是将轴的转矩传给动环。
机械密封知识

机械密封知识一、机械密封概述机械密封(端面密封)是一种用来解决旋转轴与机体之间密封的装置。
它是由至少一对垂直于旋转轴线的端面的流体压力和补偿机构弹力(或磁力)的作用及辅助密封的配合下保持贴合下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,也用于齿轮箱、船舶尾轴等密封。
因此,机械密封是一种通用的轴封装置。
机械密封结构多种多样,最常用的机械密封结构是端面密封。
端面密封的静环、动环组成一对摩擦副,摩擦副的作用是防止介质泄漏。
它要求静环、动环,具有良好的耐磨性,动环可以在轴向灵活的移动,自动补偿密封面磨损,使之与静环良好的贴合;静环具有浮动性,起缓冲作用。
为此,密封面要求有良好的加工质量,保证密封副有良好的贴合性能。
构成机械密封的基本元件有静环、动环、压盖、推环、弹簧、定位环、轴套、动环密封圈、静环密封圈轴套密封圈等。
弹性元件(弹簧、波纹管)它主要起预紧、补偿和缓冲的作用,要求始终保持足够的弹性来克服辅助密封和传动件的摩擦和动环等的惯性,保证端面密封副良好的贴合和动环的追随性,材料要求耐腐蚀、耐疲劳。
辅助密封(0形圈、V形圈、U形圈、楔形圈和异形圈等)它主要起静环和动环的密封作用,同时也起到浮动和缓冲作用。
要求静环的密封元件能保证静环与压盖之间的密封性,静环有一定的浮动性,动环的密封元件能保证动环与轴或轴套之间的密封性和动环的浮动性。
材料要求耐热等。
1、基本结构1)端面密封摩擦副2)缓冲补赏和压紧机构3)辅助密封(二级密封挠性元件)4)传动机构2、基本密封点1)端面主密封点2)静环与端盖辅助密封点3)动环与轴(轴套)辅助密封点4)端盖与泵体连接密封点二、机械密封的优缺点1、优点(1)结构可靠,泄漏量可以限制到很少,只要主密封面的表面粗糙度和平直度能保证达到要求,只要材料耐磨性好,机械密封可以达到很少泄漏量,甚至肉眼看不见泄漏。
(2)寿命长。
在机械密封中,主要磨损部分是密封摩擦副端面,因为密封端面的磨损量在正常工作条件下不大,一般可以连续使用1~2年,特殊场合下也有用到5~10年。
机械密封的种类划分

机械密封的种类划分
机械密封是指通过机械装置实现的,用于阻止流体在旋转轴或者固定轴上泄漏的密封装置。
根据不同的结构和工作原理,机械密封可以分为以下几种类型:
1.单端面机械密封:也称为单端面密封,是最常见的一种机械密封。
其结构包括一个旋转环和一个固定环,通过轴向压力和摩擦力来实现密封。
常见的单端面机械密封有填料密封、弹性元件密封和气体密封等。
2.双端面机械密封:也称为双端面密封,是在旋转轴两端都设置密封装置的一种密封形式。
它通常由两个单端面密封组成,通过中间的液体或者气体来实现密封。
双端面机械密封适用于高压、高速、高温和腐蚀性介质等工况。
3.波纹管机械密封:波纹管机械密封利用波纹管的柔性特性,通过波纹管的弹性变形来实现密封。
它具有较好的适应性和自适应性,能够补偿轴向和径向的偏心和振动。
4.磁力密封:磁力密封利用磁力场作用,将旋转轴与固定轴之间形成一个无接触的密封区域,实现无泄漏的密封效果。
磁力密封具有无摩擦、无磨损、无润滑等优点,适用于高速、高温、易燃易爆和有毒有害介质的密封。
5.液体密封:液体密封是通过液体填充密封腔,通过液体的静压力和摩擦力来实现密封。
液体密封适用于高压、高速、高温和腐蚀性介质等工况。
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

机械密封
机械密封是一种旋转机械的轴封装置,依靠弹性元件对静、动环端面密封副的预紧和介质压力与弹性元件压力的压紧而达到密封的轴向端面密封装置,故又称端面密封。
其中动环和静环的端面组成一对摩擦副,动环靠密封室中液体的压力和弹性元件的推力使其压紧在静环端面上,并在两环端面上产生适当的比压和保持一层极薄的液体膜而达到密封的目的。
特点
机械密封性能可靠,泄漏量小,使用寿命长,功耗低,无需经常维修,且能适应于生产过程自动化和高温,低温,高压,真空,高速以及各种强腐蚀性介质,含固体颗粒介质等苛刻工况的密封要求。
主要部件
动环和静环。
辅助密封件
密封圈(有O形、X形、U型、楔形、矩形柔性石墨、PTFE包覆橡胶O圈等)
弹力补偿机构
弹簧、推环。
弹簧座及键或各种螺钉。
优点
(1)密封可靠,在长期运转中,密封状态很稳定,泄漏量小,其泄漏量为软填料密封的百分之一
(2)使用寿命长,在油,水的介质中,一般可达1-2年甚至更长,在化工介质中一般能工作半年以上
(3)摩擦功率消耗小,其摩擦功率仅为软填料密封的10%-50%
(4)轴或轴套基本上不磨损
(5)维修周期长,端面磨损后可自动补偿,一般情况下不需经常维修
(6)抗振性好,对旋转轴的振动以及轴对密封腔的偏斜不敏感
(7)适用范围广,机械密封能用于高温,低温,高压,真空,不同旋转频率,以及各种腐蚀介质和含磨粒介质的密封。
(8)对现今许多工厂的“0泄漏”需要,盘根无法达到此要求,根本适应范围广,随意性更大,但对于在工厂,经常
更换或维护将对工厂造成很大损失。
机械密封的定义

机械密封的定义机械密封是指通过机械装置将两个或多个相对运动的零件连接在一起,并且能够阻止或减少液体、气体等介质泄漏的一种密封方式。
机械密封广泛应用于工业领域的各个行业,如化工、石油、制药、食品等。
它具有密封可靠、寿命长、适用于高温高压等特点,在工业生产中发挥着重要的作用。
机械密封的基本原理是通过两个平面之间的接触来实现密封。
常见的机械密封结构包括单端面机械密封、双端面机械密封和多端面机械密封。
其中,双端面机械密封是最常见的一种形式,它由固定环、活动环、弹簧等部件构成。
当机械密封处于工作状态时,通过弹簧的压力,活动环与固定环之间形成一定的接触压力,从而实现密封。
机械密封的密封性能主要由以下几个方面决定。
首先是材料的选择,机械密封的材料需要具备耐磨损、耐腐蚀、耐高温等特性。
其次是密封面的加工质量,密封面需要经过精密的加工,确保两个接触面的平整度和光洁度,从而达到更好的密封效果。
此外,密封环境的温度、压力等因素也会对机械密封的性能产生影响。
机械密封的使用寿命与其工作条件、材料质量、密封面加工质量等因素密切相关。
在实际应用中,为了延长机械密封的寿命,需要注意以下几个方面。
首先是正确的安装和调试,保证机械密封的安装质量。
其次是良好的润滑和冷却,通过给机械密封提供足够的润滑和冷却,减少摩擦和磨损。
此外,还需要定期进行维护保养,检查机械密封的工作状态,及时更换磨损的部件,确保其正常运行。
机械密封的应用范围非常广泛。
在化工行业中,机械密封被广泛应用于泵、搅拌器、压缩机等设备中,用于防止介质泄漏,保证生产安全。
在石油行业中,机械密封被用于石油钻井和输送系统中,用于保证油气不泄漏,提高工作效率。
在制药和食品行业中,机械密封被用于搅拌设备、反应釜等设备中,用于保持洁净的生产环境。
然而,机械密封也存在一些问题。
首先是摩擦和磨损问题,由于机械密封处于高速旋转状态下,密封面会受到较大的摩擦力和磨损,导致密封性能下降。
其次是泄漏问题,由于机械密封的接触面不可避免地存在微小的间隙,使得介质有可能泄漏出来。
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1、机械密封基本原理及特点2.1.1、定义一两个平直圆环端面,在弹力和被密封介质压力共同作用下紧密贴合并可相对转动,和辅助密封一同阻止泄漏的密封装置。
故机械密封又称端面密封。
2.1.2定义二一种依靠弹性元件对动、静环端面密封副预紧和介质压力与弹性元件压力压紧而达到密封的轴向端面密封装置。
2.2、机械密封与滑动推力轴承机械密封原型为滑动推力轴承。
相同点,两个端面作为工作承载面,端面间需要润滑;不同点,轴承是载荷决定润滑,机械密封则是泄漏决定载荷。
机械密封国内标准规定:当轴颈不超过50mm时,泄漏量最大为3ml/h,超过50mm 时,最大泄漏量为5ml/h。
国外标准基本如此。
2.3、基本构成及工作原理2.3.1、密封环,提供平直端面的部件,旋转的称为动环,静止的为静环。
端面接触部分称为摩擦副。
端面精度直接决定了机械密封的性能,故端面制造者精度极高。
机械密封国内标准规定:密封端面平面度不大于0.0009 mm,硬质材料密封环密封端面粗糙度值Ra 不大于0.2 μm,软质材料密封环密封端面粗糙度值Ra 不大于0.4 μm。
实际制造精度一般可达到端面平面度不大于0.0003mm,粗糙度值Ra 不大于0.04μm。
因平面度存在误差,机械密封端面间存在着缝隙,这是机械密封泄露的根本,也是其能够工作的根本,泄漏用来润滑。
端面是机械密封主要泄漏点,占整体泄漏量的80~90%。
2.3.2、辅助密封,也称付密封、补偿密封,为密封环相对回转轴的运动提供密封和位移补偿的部件。
2.3.3、弹性元件,提供弹力的原件。
2.3.4、传动原件,实现端面能相对转动的零部件。
2.4、按照功能特点分类2.4.1、按端面接触状态2.4.1.1、接触式工作时两端面机械接触。
端面结构及工艺简单,泄漏量小,有磨损,功耗高,适用于密封液体介质。
轻载时可密封蒸汽、气体及混合状态介质。
端面可加工一定形状,工作时产生动或静压力,降低端面载荷,但泄漏量会增加。
2.4.1.2、非接触式工作时两端面不接触。
端面结构及工艺复杂,泄漏量大,无磨损,功耗低,理论上寿命无限,适合密封液体或气体介质。
按端面分离分离原理分为动、静压型,前者依靠端面间流体动压力实现,后者则为流体静压力实现。
2.4.2、按辅助密封2.4.2.1、推进式辅助密封为独立的密封元件,一般为成型填料,在压力和弹力的作用下保持与被密封件间的密封和位移补偿。
因材料限制,目前多为橡胶或塑料(如PTFE)制造,使用温度受限,但可耐高压。
目前最好的橡胶材料为全氟橡胶,最高使用温度可超过300℃,但此时磨损特性不佳,只适合做静密封。
推进式密封的辅助密封工作时处于微动状态,故属于动密封范围,除端面外另一个主要泄漏点,其摩擦运动增加动态阻力,影响端面跟随性,影响泄漏和运行稳定性及耐久性。
2.4.2.2、波纹管式辅助密封为波纹管,利用弹性管原理实现密封和运动补偿。
按使用材料可分为金属波纹管和有机材料两种。
前者按制造分为成型和焊接两种,后者一般采用塑料如聚四氟乙烯(PTFE)或橡胶制造。
金属波纹管介质及温度适应性好,故金属波纹管密封可用于高温,目前高温机械密封多属此类。
波纹管因制造结构及工作原理限制不适合高压,目前焊接金属波纹管机械密封标称最高工作压力为 6.9Mpa,实际应用一般不差过2.1Mpa。
因波纹管为一个整体,故较推进式密封少一个主要泄漏点,泄漏量低;另波纹管运动时无摩擦,动态特性好,对泄漏影响小,工作稳定性与持久性较推进式高。
2.4.3、按弹性元件2.4.3.1、弹簧式弹性元件为弹簧。
通常采用螺旋弹簧或波形弹簧,2.4.3.1.1、螺旋弹簧,分为单弹簧和多弹簧。
单弹簧采用一个包容旋转轴的弹簧提供轴向推力。
结构简单,适合中小轴颈,可以实现弹簧传动进一步简化结构,但须区分旋向;另因轴向弹力分布不均,不适合高性能产品;因单个弹簧尺寸相对大些,俗称大弹簧,轴向长度也较大,结构不够紧凑。
单弹簧节距及线径较大,杂质及腐蚀适应性好。
多弹簧采用多个较小弹簧按圆周点步,结构相对单弹簧复杂,不能实现弹簧传动,但因弹力均匀,性能较单弹簧稳定,且结构紧凑,布置灵活,适合中高性能产品。
杂质及腐蚀适应性差。
多弹簧俗称小弹簧。
2.4.3.1.1、波形弹簧波形弹簧属于单弹簧密封,具有单弹簧结构简单特点,同时兼顾多弹簧密封特点。
随着制造工艺及设备的成熟,在通用密封上应用更为普遍。
2.4.3.2、波纹管式弹性元件为波纹管。
因弹力及压缩率需要,目前基本为焊接金属波纹管。
随着材料的进步,金属成型波纹管也逐渐开始普及,且金属成型波纹管波距较大,杂质适应性要好于焊接的。
其它材料波纹管因弹力问题,只能作为辅助密封,需单独的弹性元件,如橡胶波纹管密封多采用单弹簧,聚四氟乙烯波纹管为多弹簧结构。
2.4.3.3、磁力密封利用磁性元件对某些金属的磁吸力作为弹力,结构简单紧凑。
但采用磁吸力原理时,端面恢复力差,且当介质中有铁磁性杂质时会失效,这些均制约其使用,目前多作为轴承密封。
2.4.3.4、高弹性体密封采用材料自身的高弹性提供弹力,如直接采用橡胶材料,目前在钻机中应用较多。
2、机械密封技术参数3.1、弹簧比压弹力作用在端面上的压强。
Kt = k * n * L /(D12-D22)其中k为弹簧的弹率n为弹簧数量D1 为摩擦副外径D2 为摩擦副外径弹簧比压为无压时端面载荷,表明端面初始贴合能力。
因为设计方法及理论差异,不同制造商取值不同,同时考虑密封的通用性及压力适用范围,差异更多。
按照顾永泉先生的理论及我公司实践,对于推进式密封,Kt一般选用0.2~0.3,对于金属波纹管密封一般选用0.15~0.25。
3.2、平衡系数3.2.1、平衡直径平衡直径之压力在端面上有效作用直径。
对推进式密封来说,平衡直径也称滑移直径,就是滑移面的直径。
滑移面是指辅助密封做轴向补偿时与其有相对位移的表面。
对于焊接金属波纹管密封,平衡直径理论上可视作为其有效作用中经。
这是因为焊接金属波纹管可简单看做是圆锥面的链接,受压时,按虚功原理计算,实际承压面积仅为全部面积的1/2。
3.2.2、平衡系数平衡系数也成面积比,是机械密封基本参数之一。
平衡系数为摩擦副实际承压面积与摩其面积比值,通常采用K表示。
K=(D12-Dm2)/(D12-D22)其中D1 为摩擦副外径D2 为摩擦副外径Dm 为平衡直径 3.2.3、平衡性及非平衡型密封按平衡系数大小可将机械密封分为两类,当K≥1时称为非平衡型,当0≤K<1时称为平衡性。
这种分类只适合于推进式密封。
因推进式密封为实现平衡性结构,滑移直径一定在摩擦副直径范围内,故需设计一个台阶方能实现,结构也复杂。
平衡型密封可有效降低端面载荷,实现更高性能,故当压力超过1.0~1.5Mpa时,推进式密封多采用平衡型结构。
波纹管密封平衡直径为其有效作用中经,故波纹管密封可不需此台阶而直接设计为平衡性密封。
3.3、膜压系数3.3.1、泄漏与膜压机械密封端面存在间隙,按标准最大可以为0.0018mm,实际上可能更大或更小。
按顾永泉先生的理论,接触式机械密封端面在工作时大多处于混合摩擦状态,端面间实际接触面积不超过名义面积的2%,故端面间实际存在连续流体膜,这是泄漏根本。
当摩擦副内外径存在压差时,流体膜即形成压力流,从而形成液膜压力。
但液膜压力是不均匀的,对于水、油不可压缩流体,压降可视为线性,对于气体及粘稠流体(非牛顿流体),压降不符合线性。
对于端面来说,膜压属于正压力,会使端面打开。
3.3.2、膜压系数密封端面间流体膜平均压力与摩擦副内外侧压差的比值。
一般的,对于平行端面,纯液相,如常温的水、油等,膜压系数取0.5;对于闪蒸烃类,如液化气,膜压系数取0.7,对于原油、胶类等非牛顿流体,可取0.35。
3.4、端面比压3.4.1、端面贴合力作用在端面上的力F包括弹簧力,两端压差的有效作用面积,膜压力及惯性力和摩擦力(请参照顾永泉先生《密封技术》第75页,PDF第86页)。
当外侧压力高于内测时:F=Ft+P2*A*K+P1*A*(1-K)-P1*A-Km*A ±Fg±Fm 整理为F=Ft+P2*A*K-P1*A*K-Km*(P2-P1)*A ±Fg±Fm F=Ft+Ps*A*(K-Km)±Fg ±Fm 其中Ft为弹簧力P2为外侧压力P1为内侧压力A为摩擦副面积K为面积比Km为膜压系数Fg为惯性力,Fm为摩擦力(当稳定工作时,此两项可忽略),Ps=P2-P1,为内外侧压差3.4.2、端面比压端面比压Pb就是作用在端面上的力和摩擦副面积的比值,也称接触比压。
Pb=Kt+Ps*(K-Km)任何时候,Pb必须大于0,否则断面变化打开。
3.5、平衡系数的取值对于非平衡型密封,因K一定比Km大,故考虑的不是端面如何打开,而是如何减小Pb以降低载荷。
所以对于非平衡型密封,只要结构允许,摩擦副内径越小越好。
对于平衡性密封,理论上K可以比Km小已获得更高的承载能力,但考虑到非稳定工作状态,一般通用产品取在0.7~0.85间。
因不存在摩擦力,金属波纹管密封比其它类型的可低些。
3.6、PV值当泄漏和寿命一定时,衡量密封性能的参数就是PV值,这是密封压力和端面平均速度的乘积,单位为Mpa.m/s。
3.6.1、PsV值机械密封性能参数。
Ps为密封压差,目前单机密封超过1000Mpa.m/s。
3.6.2、PbV值机械密封端面载荷情况。
Pb为端面比压,设计PbV值需小于许用【PbV】值。
许用【PbV】值是按不同材料配对在一定条件下试验确定的,表明材料的摩擦及磨损特性,相同条件时,许用【PbV】值高,说明材料性能好。
3.6.3、一般的,供应商只提供密封产品的需用温度、压力和速度三个参数,但不表明这三个参数可以同时达到。
这三个参数是相互影响的,除非每种情况都能得到实验,需更多实践验证,积累经验以补充,这也是机械密封技术专业性特点之一。
4、机械密封系统机械密封装系统指设备中与机械密封有关的设施。
机械密封系统一般分为机械密封总成和冲洗及保护系统(通常也称作密封辅助系统)两大部分。
4.1、机械密封总成机械密封总成分为机械密封(主体)和连接部件两部分。
机械密封总成即通常所说的集装密封。
这里的集装是指产品范围而非产品结构。
注意:美国石油协会标准API 682 《离心旋转泵的轴封系统》规定的可以作为一个整体进行安装的机械密封总成称为集装式密封不同,这种集装式密封的轴套和压盖间带有集成部件,如限位板或集成块,保证静止和旋转部分集成在一起。
机械密封(主体)即通常所说的非集装密封,一般包含机械密封的四大功能部件——端面、辅助密封、弹性元件和传动部件,是机械密封实现其密封功能的核心部件。
集装部分除非集装外的部件称为连接部件,主要为非集装在设备上定位和固定,类似设备基座功能。