机械密封的结构形式
机械密封
机械密封
Mechanical Seals
Main Content
机械密封的工作原理 机械密封的类型 机械密封的主要参数 机械密封设计 机械密封材料 机械密封的辅助措施 机械密封失效分析
机械密封
定义：
机械密封是一种旋转机械，如离心 泵、离心机、反应釜和压缩机等的轴封 装置。机械密封，又叫端面密封 (Mechanical End Face Seal)．按国 家有关标准定义：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。
机械密封材料
（一） 摩擦副材料 根据统计，机械密封的泄漏大约有80％一95％是 由于密封端而摩擦副造成的。除了要保持密封面平 行之外，主要是摩擦副的材料问题。
摩擦副材料应具备下列条件： 机械强度高．能耐压和耐压力变形； 具有耐严磨性，耐高载荷性，自润滑件好； 配对材料的磨合性好，无过大的磨损和腐蚀； 耐磨性好，寿命长； 导热件和散热性好； 耐高温性能好。 Continue
情况之一者，则认为密封失效： ① 从密封系统中泄漏出大量介质； ② 密纣系统的压力大幅度降低； ③ 封液大量进入密封系统（如双端面机械
密封）。
密封失效的外部特征和具体表现形式(P146)
机械密封失效泄漏的原因分析
机械密封失效的主要形式是静、动环之间的磨损失 效。动、静环端面摩擦副通常靠弹簧椎力来压紧， 阻止泄漏。动、静环压得越紧越不易泄漏，但其间 的摩擦力也随之增大，接触端面在较大摩擦力的作 用下会很快磨损，最后失效泄露。
4）过滤
冲洗液、冷却液或封液中混有杂质，必 须过滤后才能使用。分离杂质可采用普 通过滤器。为不影响机器运转，应并联 安装两个，交替使用。也可以采用磁性 过滤器，使铁屑等杂质吸附在过滤器的 磁套上。旋液分离器结构简单，不易堵 塞，广泛用于分离杂质。
c3机械密封形式
c3机械密封形式C3机械密封是一种广泛应用于化工行业的密封形式，属于接触式机械密封。
它由静止环和旋转环两个主要部分组成，其中静止环通常固定在泵的出口端，而旋转环则与泵轴一起旋转。
在工作过程中，旋转环和静止环紧密接触，形成一层极薄的密封面，从而防止介质泄漏。
工作原理C3机械密封的工作原理基于流体静压力和弹性元件的共同作用。
当旋转环在泵轴的带动下旋转时，由于流体静压力的作用，静止环与旋转环之间形成一层非常薄的液膜。
这层液膜起到润滑和缓冲的作用，减少了摩擦和磨损。
同时，弹性元件（如弹簧或波纹管）提供合适的初始压力，确保两环之间的紧密接触。
优点高密封性能：C3机械密封具有出色的密封性能，能有效防止介质泄漏。
长寿命：由于其设计和材料选择，C3机械密封具有较长的使用寿命。
低维护成本：虽然初始成本可能较高，但因其长寿命和低更换频率，长期看具有较低的维护成本。
广泛的应用范围：C3机械密封适用于各种不同的化工介质和温度条件。
应用场景C3机械密封特别适用于高粘度、含有固体颗粒或腐蚀性强的介质。
在化工、石油化工、制药等领域，C3机械密封广泛应用于离心泵、混流泵、轴流泵等设备。
设计和制造过程中的注意事项材料选择：根据介质性质（如腐蚀性、黏度等）选择合适的材料，如碳化硅、硬质合金等。
结构设计：合理的结构设计能确保稳定运行和较长的寿命。
例如，适当的流体通道和平衡型密封面可减少应力集中和摩擦。
制造精度：确保高精度的加工和装配，以实现两环之间的稳定接触和减少泄漏的可能性。
辅助系统的考虑：有时需要配备循环冲洗、真空或压力保护等辅助系统，以增强密封性能并延长使用寿命。
维护和检查的重要性在化工生产中，由于介质的腐蚀性、高温或高压等因素，机械密封很容易受损。
因此，定期的维护和检查至关重要。
以下是一些建议：定期检查：按照操作规程定期检查机械密封的泄漏情况、温度和声音等指标，及时发现潜在问题。
清洁与润滑：保持密封面的清洁，避免硬物划伤；定期添加润滑剂以减少摩擦。
机械密封及干气密封基础知识问答30题
机械密封及干气密封基础知识问答30题术语定义：密封端面：密封环在工作时与另一个密封环相贴合的端面补偿环：被施加补偿作用的密封环非补偿环：未被施加补偿作用的密封环机械密封典型结构：机械密封定义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。
弹簧非补偿环补偿环归类而言，机械密封结构分为端面密封副（动静环）、弹性元件、辅助密封、传动件、紧固件、防转件几部分，其依靠弹性构件与密封介质的压力，在旋转的动环与静环的接触面，产生适当的压紧力，使两个端面紧密贴合，密封端面之间维持一层极薄的液体膜而达到密封的目的。
下图为正常状况下的密封端面。
1.何时使用带压密封？何时使用不带压密封？答：带压密封的特征是密封液压力高于工艺介质的压力，如果密封泄露，密封液会进入泵内，确保泵内介质不会泄漏到外界；而不带压密封的密封液压力等于或低于工艺介质压力，密封泄露时，泵内介质会进入密封液系统。
两种密封方式的选择，主要考虑是否允许工艺介质泄漏到外界。
2.何时应用非补偿环旋转方案？答：通常而言，我们习惯将密封环分为动环、静环，其中跟随轴一起旋转的密封环是动环，安装在静止部件的密封环是静环。
在大多数泵体上，动环属于补偿环，静环是非补偿环，而在压缩机上，动环是非补偿环，静环则是补偿环。
这样的布置方式是考虑到转速的影响，在高转速下，如果补偿环旋转，弹簧、驱动零件等部分将在离心力作用下被破坏。
当线速度在30m/s以上，采用非补偿环旋转方案。
3.机械密封液膜厚度对密封的影响？答：液膜过薄，会造成密封表面磨损，进而导致密封过早失效；液膜过厚，液体泄漏量明显。
4. 密封腔中含有气体，当轴高速运转时会出现什么现象？答：气体集中到轴周围，密封液在外层。
5. 机械密封的密封面，何时会出现凹面变形？何时出现凸面变形？对于密封有什么影响？答：受高压影响出现凹面变形，受高温影响出现凸面变形，将会导致密封不稳定。
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。
机械密封全面讲解ppt课件
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目 录
一、机械密封原理 二、机械密封的基本零件 三、机械密封的计算 四、机械密封用材料 五、机械密封辅助系统 六、机械密封性能的影响因素 七、石化行业典型泵的密封 八、机械密封的安装和使用 九、机械密封故障分析 十、补充内容
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性好，密封圈不易失效。
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（八）静环(不旋转)
非补偿静环（不旋转不补偿）：主要有三种安装方式： 浮装式、托装式、夹固式。
补偿静环（不旋转只补偿）：其辅助密封圈情况和补 偿动环基本一致。
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（九）密封环的种类
整体式（用同一种材料制造）、组合式（如镶嵌）、 表面堆焊、表面喷涂
（1） 内装式：静环装在压盖内侧，静环端面面向工作腔。
（用于温度、压力较高，腐蚀性不强的场合）
（2） 外装式：静环装在压盖外侧，静环端面背向工作腔。
（用于低压、腐蚀性强的场合）
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（八）内流式和外流式机械密封 （一般和内装式、外装式一致）
（1）内流式：泄漏方向朝向轴心。（一般密封都采用这 种结构）
（2）泄漏量与摩擦副端面宽度关系不大 （3）窄的端面摩擦热少，温度梯度小，热变形小，磨损均匀； （4）从受力角度出发，窄的端面整体强度和刚度差，易损坏
或变形。因此应综合考虑。对于普通密封，端面宽度推 荐值如下：
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轴 径 ≤16
≤35
≤55
≤70
≤100 ≤120
双端面机械密封和单端面机械密封
双端面机械密封和单端面机械密封
双端面机械密封，也叫双端法兰，是液压高压及其他介质，如油、水、气等，特别是油压高压系统中，在法兰端面重叠部位采用的一种结构形式。
它具有密封性极强、密封究极充分的优点，是液压高压及其他介质的阀门
密封的最佳形式，被广泛应用于石油、冶金、电力、煤矿、火力发电厂、
轻工机械、汽车、矿山机械、环保设备等行业。
单端面机械密封，也叫单端法兰，是液压高压及其他介质，如油、水、气等，特别是油压高压系统中，在法兰端面采用的一种结构形式。
它与双
端面机械密封相比，在某些方面存在有限的密封要求，但可以更加安全可
靠的完成某些能量的转移，可以在高压环境下使用，是否的优点是它拆装
比较简单且损耗小，因此被广泛应用于石油、冶金、电力、煤矿、火力发
电厂、轻工机械、汽车、矿山机械、环保设备等行业。
三级动压机械密封的结构分析
三级动压机械密封的结构分析摘要：随着机械密封技术的成熟，轴封主泵机组的效率可以达到79%以上。
综合密封技术的特点及其成本，目前机械轴封泵已经成为大流量主泵的首选泵型。
轴封泵由于其在设计上的独特优势和易维护的特性，将长期占据国际核电市场。
关键词：三级动压机械;密封;结构三级动压机械密封采用三级结构相同并串联在一起的水润滑流体动压机械密封的结构形式（见图1）。
现通过对主泵工作原理、结构特点及功能部件三个方面进行简要介绍，从而间接说明其密封结构的优越性。
1、工作原理主泵三级串联机械密封是主泵的关键部件，其性能好坏直接关系到泵的安全运行。
因此，保证其正常工作至关重要。
主泵正常运行工况下，系统压力通过三级串联机械密封降低到大气压力。
通常，由核电站rcv系统的离心式上充泵提供的流量为2000l/h、压力为159bar的高压轴密封注水进入轴密封系统后，由于轴密封注入水的压力高于一回路系统压力，导致注入水分成三个流向：一个流向以注量800l/h流至水润滑径向轴承进入到一回路系统内；另外两个流向分别以流量600l/h进入第二级机械密封和第三级机械密封（见图2，工作原理图），其压力分别为106bar和53bar。
该分向流是由节流器1、2、3、4来完成。
注入水经过节流器1压力降为106bar时，第一级轴密封前后端的压力差为53bar，其主要供密封面的润滑和散热作用。
这5l/h的泄漏量流到第二密封前，压力已降为106bar。
同样原理，经过2、3级密封和节流器的共同作用，压力为159bar的高压密封注入水的压力也降到2-3bar，分别注入核电站rcv系统，且从第三级轴密封密封面泄漏出来的5l/h泄漏流量流入低泄漏系统。
解析工作原理可看出轴封有以下特点：①三级流体动压密封几乎每级承受三分之一的系统压力（约53bar）；②流经每级流体动压密封密封面的低压泄漏量均为5l/h，因为这是考虑到如果低压泄漏量太小，对流体密封面的散热和润滑不利，会影响密封寿命；如果低压泄漏流量太大，会增加对核电站低压泄漏系统的的排液量。
机械密封的结构
四、 机械密封的典型结构形式
机械密封的基本型式多种多样，分类的方法很多我们这里只介
绍石油化工企业的一些常用的接触式机械密封结构。接触式机械密
封泄漏量小，结构简单，使用范围广。分类方法各有差异，常用的
有内装式机械密封、外装式机械密封等。
1、内装式机械密封， ⑴ 内装内流多弹簧静止式接触机械密封 特征：只有一对摩擦副和多只小弹簧。 载荷系数K小于1能平衡介质压力对端面的作用。 结构简单，制造及拆装容易。详见图 2-3
弹簧不旋转
锁紧环
压缩量定位片
动环 压盖
弹簧
静环
多点冲洗
轴套
锁紧环 付压盖
主压盖
弹簧座
动环
动环密封圈
轴套密封圈
10、集成式集装机械密封
动环
1、内装内流静止型机械密封
弹簧静止接触机械密封
波纹管静止接触机械密封
2、内装内流旋转型机械密封
弹簧密封
弹簧密封
弹簧有旋向要求：弹簧的旋向与电机 的旋向一致。
波纹管密封不受转 向要求
3、内装单端面单弹簧平衡型密封。
轴套加工成带台阶， 能平衡一部分介质压力
轴套加工成带台阶， 能平衡一部分介质压力
有弹簧盒密封弹簧不 受旋转方的向要求
（3）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。
（4）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。
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机械密封的结构形式
名 称
结 构 简 图
备 注
单 端 面
非平衡式 (U型)
主要尺寸见表主要结构尺寸
平衡式 (B型)
主要尺寸见表主要结构尺寸
双 端 面
两端均为非平衡式结构 (UU型)
主要尺寸标注见本表U型图寸标注见本表B型结构图 主要尺寸选取见表主要结构尺寸
一端为平衡式结构 另一端为非平衡式结构 (UB型)
主要尺寸标注分别见本表U型及B型结构图 主要尺寸选取见表主要结构尺寸其公称轴径(或轴套直径)的配置见表U、B型机械密封公称轴径(或轴套直径)配置