流体密封技术总结
流体密封技术——原理及应用
5、影响密封功能的因素：
被密封流体的物理、化学性能与密封自身的性质和部件的运动细节同样重要，见上图：
副密封：为补偿主密封位移（微粒的运动热膨胀效应等）弹性体与壳体沟槽之间的滑动表面称
副密封的滑动面。
闭合力：加在密封界面上的总压力，一般等于预压力＋流
体压力＋运动及摩擦合力（运动合力有可能为负值）
预载荷：动态密封间隙保持受控状态，密封必须紧密追随
对磨面，预载荷对确保与流体压力无关的主密封面上的密封是
必要的，是建立流体压力自紧密封的前提条件。
通常密封面总比压（闭合力/密封界面面积）不应小于被封的流体压力。副密封可能需要一个
单独预载荷。
压力载荷：为了允许预载荷保持合理的低值，从结构上用流体压力补充预载荷，并始终保持
比压（密封界面）高于密封液压力，这一自动密封原理尤其在高的流体压力下。
聚乙烯醇
85
氯丁橡胶
-40-50
聚丙烯
＞100
硅橡胶
-109
（4）压缩永久变形（断裂延伸率）
在负载作用下橡胶不仅是弹性体，也会出现永久变形，使 O 型圈在沟槽中的预压力降低，甚
至瞬间缺失（粘弹性和跟随性）造成漏油。
DVR＝（h0－h2）/（h0－h1）*100％ h0：压缩前原始直径 h1：压缩状态下的小径 h2：释放后的小径 即不可恢复直径减小值与压缩量值的比值（不可恢复量与压缩量的比值百分数）
斯来圈
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三种液压元件油口连接方式 ①法兰油口
流体密封技术
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②平面螺纹孔接口
流体密封技术
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③锥口螺纹孔接口
流体密封技术
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平面 O 型圈管孔与接头连接形式
流体密封技术
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液体密封知识点总结
液体密封知识点总结一、液体密封的分类液体密封按照其结构、封闭方式和使用范围可以分为多种类型，常见的液体密封包括静态密封、动态密封、旋转密封、往复密封等。
静态密封和动态密封是根据密封部件的运动方式分类的，而旋转密封和往复密封是根据密封的工作方式分类的。
1.静态密封：静态密封是指密封部件在工作状态下不会发生相对运动的密封形式，主要应用在管道、容器、泵、阀门等设备的连接处。
常见的静态密封形式有橡胶密封圈、金属垫片密封、螺纹连接密封等。
2.动态密封：动态密封是指密封部件在工作状态下会发生相对运动的密封形式，主要应用在活塞、阀杆、旋塞等工作部件的密封处。
常见的动态密封形式有活塞环、O型圈、密封垫等。
3.旋转密封：旋转密封是指用于旋转轴的密封形式，常见的旋转密封形式有油封、机械密封等。
4.往复密封：往复密封是指用于往复运动活塞的密封形式，主要应用在活塞式泵、液压缸等设备中。
常见的往复密封形式有活塞环、密封环等。
二、液体密封的材料液体密封材料的选择对于密封效果和密封件的寿命具有重要影响，合适的材料能够有效地提高密封件的性能和使用寿命。
常见的液体密封材料包括橡胶、塑料、金属、织物等，不同的材料在密封性能、耐磨性、耐高温性、耐腐蚀性等方面有着不同的特点。
1.橡胶密封材料：橡胶是一种常见的密封材料，具有良好的密封性能、弹性和耐磨性，主要应用在静态密封和动态密封中。
常见的橡胶密封材料有丁腈橡胶、氟橡胶、丙烯橡胶等，根据不同的工作条件和要求选择合适的橡胶密封材料。
2.塑料密封材料：塑料密封材料具有良好的耐腐蚀性、耐高温性和化学稳定性，主要应用在化工设备、食品机械等领域。
常见的塑料密封材料有聚四氟乙烯（PTFE）、聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）等。
3.金属密封材料：金属密封材料具有良好的耐磨性、耐高温性和抗压性，主要应用在高压密封和高温密封领域。
常见的金属密封材料有不锈钢、铜、铝等。
4.织物密封材料：织物密封材料具有良好的柔韧性和耐磨性，主要应用在车辆、机械设备等领域。
流体机械的密封知识概述
流体机械的密封知识概述简介流体机械是指能够将流体能量转换为机械能和动力的机器设备。
在流体机械的设计和运行中，密封是一个非常重要的问题。
密封的质量直接影响着流体机械的效率和安全性能。
本文将从流体机械的密封原理、常见的密封形式以及密封材料等方面进行概述。
密封原理在流体机械中，密封的主要作用是防止流体泄漏或外界杂质进入机械内部，保证机械的正常运行和使用寿命。
不同类型的流体机械采用不同的密封原理，常见的密封原理包括：静密封静密封是通过材料本身的弹性变形或与配对零件相互压紧来实现的。
静密封一般适用于低速、低压、无轴向力和无轴向位移的密封要求，如法兰密封、垫片密封等。
动密封动密封是通过与旋转或摆动的轴配合的密封结构实现的。
动密封适用于高速、高压、有轴向力和有轴向位移的密封要求。
常见的动密封形式包括机械密封、活塞环密封等。
静动结合密封静动结合密封是静密封和动密封的结合形式。
它既具备了静密封的简单性和可靠性，又有动密封的密封性能。
常见的静动结合密封形式包括O型圈密封、活塞杆密封等。
常见的密封形式在流体机械中，常见的密封形式包括：法兰密封法兰密封是通过将两个法兰连接并用密封垫片或密封圈进行密封的形式。
法兰密封广泛应用于管道系统和容器设备中，具有密封可靠、安装方便等优点。
机械密封机械密封是通过两个相对旋转的密封面之间的摩擦来实现的。
机械密封主要由一个旋转部分和一个静止部分组成。
机械密封适用于高速、高压、有轴向力和有轴向位移的密封要求。
活塞环密封活塞环密封是通过活塞环与气缸壁之间的间隙来实现密封的形式。
活塞环密封适用于活塞式压缩机、内燃机等设备，具有良好的密封性能和耐用性。
O型圈密封O型圈密封是通过O型圈与配对零件之间的间隙来实现密封的形式。
O型圈密封通常用于静动结合的密封要求，具有密封可靠、安装方便等特点。
密封材料密封材料的选择对于流体机械的密封性能至关重要。
常见的密封材料包括：橡胶是一种广泛应用于密封件的材料，其具有良好的弹性和抗压缩性能，适用于一般的密封要求。
磁流体密封技术的发展及应用综述
磁流体密封技术的发展及应用综述1、磁流体
磁流体也称磁液或铁磁流体(英文为MagneticFluid或Ferrofluid),它是将铁磁性纳米微粒掺入到载液中,并用表面活性分散剂使其均匀地分散到载液中,从而形成的一种固液相混的悬浮状的胶体。磁流体具有以下特点:①在磁场的作用下,磁化强度随外加磁场的增加而增加,直至饱和,而外磁场去除以后又无任何磁滞现象,磁场对磁流体的作用力表现为体积力。②与一般纳米粒子相同,具有小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应。③具有液体的流动性,在通常的离心力和磁场的作用下,既不沉降,也不凝集。
磁流体是一种在工程技术甚至生物医学领域具有广泛用途的高科技材料。20世纪60年代中期,美国首先成功用于解决宇航服可动部分的真空密封以及在失重状态下宇宙飞船液体燃料的固定问题。此后磁流体技术逐渐被人们所认识,其研究应用一直是世界各国十分关注的前沿课题,我国科研工作者经过数年的潜心研究,于1997年生产出首批产品。目前国际上仅美、中、俄、日等少数国家能够生产。
磁流体密封结构具有以下特点:
(1)密封性能好:目前采用的酯基磁流体可对介质进行严密的高度稳定的动密封或
Байду номын сангаас
2、磁流体密封
磁流体密封是利用在外加磁场作用下磁流体具有承受压力差的能力而实现的密封。磁性回路由永久磁铁、极靴和转轴组成。放置在导磁性良好的转轴与极靴顶部之间的制作精良的磁流体在高性能的永久磁铁产生的磁场作用下高度集中,形成一个液体o型密封圈,当磁流体受到压力差作用时,磁流体在非均匀磁场中略微移动,产生了对抗压力差的磁力,从而达到新的平衡,进而将转轴与极靴间的缝隙堵死而达到密封的目的。
磁流体密封中的转轴可以是磁性体,也可以是非磁性体。前者的磁束集中于转轴与极靴间的缝隙处,通过转轴构成磁性回路;后者的磁束并不通过转轴,而是通过缝隙中的磁流体构成磁性回路。磁流体单磁铁双极靴密封结构的耐压能力差(小于0.1MPa),所以实践中大量采用的是多磁铁多极靴结构。磁流体密封采用多块磁铁,每块磁铁与其对应的一对极靴构成各自独立的磁性回路,各回路间采用绝磁材料隔开。只使用了一块磁铁,这是一种单磁路多级磁流体密封结构。在理想情况下,所有磁流体密封在每一级中充入的磁流体保证在转轴和极靴之间的每一级建立起一系列液体o型密封圈,每一级需可以承受的压力差为0.015～0.02MPa,整个区域的承压能力为各级密封圈承压能力的总和。3、磁流体密封的特点
流体机械的密封知识概述
二.浮环密封
压缩机浮环密封通常是在转轴上 安装两个以上的浮环，在浮环之间 引入高于工艺气压力的密封油，运 转时封油在浮环与轴套之间形成油 膜，产生节流作用，阻止工艺气外 泄而达到阻漏的目的。
2021/7/20
1.浮环密封的密封机理
套于轴上的圆环，其内壁与轴存 在一定的间隙。轴旋转时，轴表面带 动密封液进入偏心的楔形间隙内。在 楔形间隙内产生流体动压效应，使环 浮动抬升，环内壁脱离轴表面而变成 非接触状态。在此状态下利用周向狭 长间隙的节流作用而达到阻漏的目的 。
环和静环接触端面紧密配合，从而实现对
流体密封的目的。
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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 B—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D—是一种静密封通常用垫 片或”O“环处理，通常不会失效。
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下图所示是典型的干气密封螺旋槽端面的示意图 。密封面上加工有一定数量的螺旋槽，其深度小 于10微米。密封运转时，被密封气体周向吸入螺 旋槽内，径向分量由外径朝中心（即低压侧）流 动，而密封坝限制气体流向低压侧。气体随着螺 旋槽截面形状的变化被压缩，在槽根部形成局部 的高压区，使端面分开几微米而形成一定厚度的 气膜。
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常用的冲洗、冷却措施有：冲洗型冷却（ 分为自身冲洗-一般机泵都采用这种方式 和外部冲洗）、静环背部冷却、静环外周 冷却、冲洗与静环背部组合冷却、冲洗、 静环背部及水冷夹套组合（104J)。
磁性流体密封技术
■磁性流体密封技术磁性流体密封技术是在磁性流体的基础上发展的，当磁性流体注入具有磁场的间隙中时，它可以充满整个间隙，成为一种液体“O型密封圈”。
磁性流体真空进给装置是一种把旋转运动传入真空容器的装置，其基本构成为一个永久磁场，两个磁极，一个磁性转动轴和磁性流体。
传动轴是一个多级结构，由磁极和转轴组成。
在每级环形间隙中，充满了磁性流体。
在理想状态下，所有磁性流体密封在每一级极间与磁极之间，形成一系列的“磁性流体密封圈”。
每级“磁性流体密封圈”能随的压差0.15-0.2个大气压，整个区域的随能力为密封圈子总的承压能力，为适应真空环境，磁性流体密封圈标准设计压力大于两个大气压，所以说是绝对安全的。
Magnetic fluid Sealing TechniqueSealing techniques of magnetic fluid take advantage ofresponse of Magnetic fluids. When a Magnetic fluid is placed intoa gap between the surfaces of rotating and stationary elementsin the presence of magnetic fluid, it assumes the shape ofa"Liquid O-ring" to comple电话y fill the gap.The magnetic fluid vacuum rotary feed through is a device thattransmits rotary motion into a vacuum chamber. The basiccomponents are permanent magnet, two pole pieces, a magneticallypermeable shaft and Magnetic fluid. The shaft (of pole pieces)contains a multistage structure, completed bye the pole pieces and the shaft, concentrating magnetic flux in the radial gap under each stage. In the ideal situation, all flux lines are confined under each stage, and none are in interstate region. The magnetic fluid is trapped andheld in each-stage, forming a series of " Liquid Oring" with intervening regions that are filled with air. Each stage can typically sustain a pressure differential of 0.15-0.2 atmospheres. All stages act in series to provide a total pressure capability for the seal. For vacuum applications Magnetic fluid seals are normally designed to sustain a pressure differential of greater than two atmospheres, thus allowing a safety margin.■特性密封圈特性：磁性流体包围整个转轴，成为一隔绝空气，水气，烟雾等元素的密封圈，几乎无泄漏的特性，密封圈的泄漏微弱到已无法测量，甚至使用质谱仪也无法测量（1*10-11Torr/e/sec）Hermetic sealing: The Magnetic fluid surrounding the shaft provides a hermetic seal against gas, vapor, mist and other contaminants.长寿命特性："液体O型密封圈"由一个稳定的磁性流体构成，其装置可长期使用10年无需维修。
流体密封技术在工程的作用及进展
PI FO FI
工艺气去火炬
火炬 放空
氮气去大气
干气密封的气体调节单元 －GCU设计
压缩机状态：运行中 正常运行中，气体正向流动
外部气体
过滤器
工艺气体
FI
过滤后的工艺气体
FI
压缩机出口处的工艺气体
压缩过程使工艺气温度超过露点
压缩机状态：停车 停车时，没有密封气流动
C2
kVL
e D
C1
（3）碳环密封
浮环密封及其发展
（1）浮环密封
（2）TBS 密封
（3） 螺旋浮环密封
高压氢气15.7-17.4MPa(扬子芳烃)
3. 机械密封及其发展
（1） 高速机械密封
（2）油膜螺旋槽密封
干气密封典型结构
静环 (碳石墨) (Cranite 2000)
弹簧座
(410 S.S.)
在表面张力（Surface Tension）作用下通过毛 细管引起的渗漏（Seepage ）
在浓度差（Differential Concentration）作用下 引起的扩散（Diffusion）
2. 流体密封的作用及重要性
（1）作用
维持设备的正常工作条件（如高压、高真空等） 保证设备及人身的安全 防止或减轻环境污染 防止或减少物料和能源的消耗，提高设备的效率
机械密封 Mechanical / Face Sealing /Seals
干气密封 Dry (Running) Gas Seals （气体润滑的非接触式机械密封）
离心密封 Centrifugal Seals 螺旋密封 Helical /Screw Seals
迷宫螺旋密封 Labyrinth Helical Seals （双螺旋）
磁流体密封技术的发展及应用综述
磁流体密封技术的发展及应用综述
磁流体密封技术的发展始于20世纪50年代，最早被应用在航空航天
领域。
当时的磁流体密封技术主要用于阻止液体燃料在火箭发动机中泄漏。
随着科学技术的进步，磁流体密封技术逐渐得到改进和发展，形成了成熟
的应用体系。
1.汽车行业：磁流体密封技术广泛应用于汽车发动机、变速器以及其
他传动系统中。
它能够有效减少能源的浪费和污染物排放，提高汽车的性
能和可靠性。
2.航天航空领域：磁流体密封技术在航空航天领域的应用主要集中在
液体推进器和液氮系统中。
它能够有效阻止燃料和液氮在高温高压环境下
的泄漏，确保航天器的安全性和可靠性。
3.化工工业：磁流体密封技术在化工工业中的应用主要集中在泵、压
缩机、搅拌机等设备的密封系统中。
它能够有效防止泄漏和污染，提高生
产效率和产品质量。
4.船舶工业：磁流体密封技术在船舶工业中主要用于舷窗、机舱和设
备的密封。
它能够有效防止海水和空气的渗透，提高船舶的安全性和可靠性。
磁流体密封技术的发展面临一些挑战，包括密封性能的提升、适应更
高温高压环境的要求、磁流体的制备和稳定性等。
为了解决这些问题，研
究人员不断进行创新和改进，提出了一系列新的理论和方法，使磁流体密
封技术得以不断发展和完善。
总的来说，磁流体密封技术在各个领域都具有广泛的应用前景。
随着科学技术的进步和发展，磁流体密封技术将会变得更加成熟和可靠，为各个行业的发展提供更好的支持。
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1.刷式密封
最初研制的刷式密封用于军用飞机的发动机。
刷式密封由牢固地固定在一个后板和侧板之间的浓密排列的金属丝鬓毛组成。
鬓毛径向向内伸展，将其末端加工以适合转子表面，为了适应转子的径向运动，鬓毛沿轴旋转方向布置成450倾角。
当发动机变热时，鬓毛与转子表面轻微软接触，其弹性能使其追踪转子的径向偏移。
在下游侧，后板限制鬓毛因压力导致的挠曲，通常在冷发动机上，鬓毛的尖端恰好离开转子，且其间隙恰好在运行中通过热膨胀和/或压力闭合。
转子与后板之间的间隙时确定刷式密封压力能力的一个关键参数，此间隙必须保持最小，但又大到足以在任何运行条件下避免接触转子。
实验表明一个精心设计的刷式密封的气体泄漏率不大于更大的传统迷宫密封泄漏率的20%。
实验室试验和飞行经验表明径向偏移在0.5mm以下的刷式密封能在0.3MPa压力、100m/s转子线速度和5000C气体温度下工作。
一般的地，最小间隙30μm的浮动衬套密封的气体泄漏量预计最多为精心设计的刷式密封泄漏率的一半，或者低于迷宫密封的泄露量的15%。
从原则上看，浮动衬套又向低泄漏气体密封迈进了一步，但由于在控制窄间隙密封方面的困难，特别是在发动机转速和温度处于瞬变情况下，这一潜力还难以实现。
看来将来在军用和商用飞机气轮发动机中，传统的
迷宫密封将逐渐被刷式密封代替。
2、气膜密封
是一个薄的稳定气膜将密封端面分开，然而，气体黏度低需要更强大的流体动压机构来产生使端面脱离实际接触所需的压力，并提供抵抗瞬间载荷变化的必需的刚度。
把膜控制气体密封应用于现在飞机气轮机上，将提高发动机的总功率，因为在发动机的许多部位都需要把高度压缩的气体的泄漏率减到最小，此外，极热的空气过量流入轴承腔会招致着火的危险。
在现代喷气发动机内，在某些密封部位的条件是特别严峻的：空气压力可高达3.5MPa，温度为6500C，滑动速度范围可达250m/s。
在未来的开发品中设想甚至更高速度和温度，也许500 m/s和750~8000C。
传统的解决方案是使用迷宫密封，更现代的措施是使用刷式密封和浮动衬套。
自20世纪60年代中期以来已经投入很大努力来开发飞机汽轮机用气膜控制技术。
早期的形式具有较大的密封环，有时为扇形，这些环都配有流体静压孔板或是螺旋槽和加强流体动力学用雷利阶梯。
虽然在飞机发动机上的应用中这些环中没有一个得到认可，但是在20世纪80年代，膜控制气体密封在不足13.0MPa、2000C和100m/s的工业气体压缩机上的应用得到认可。
膜控制气体密封引起注意是其耐高温和高压能力大大高于刷式密封，这一点使这种密封在飞机压缩
机的应用方面具有特殊的吸引力。
在20世纪90年代早期重新开始研制混合膜控制压缩机排气密封，
3．磁流体密封
人们早在研究磁性液体离合器时就有磁性流体密封的设想，Razdowitz于1948年就申请了英国专利,其基本构思是将运动部件之间的液体“固化”以防止泄漏,但因所配制的磁性流体粘度太大且不稳定而没有实用价值。
本世纪六十年代初,为了解决宇宙飞船和宇宙服可动部分的密封及在空间失重状态下的燃料补充问题,美国国家航空和航天管理局（NASA）开发了磁性流体这是一种对磁场敏感而且可以流动的液体磁性材料。
1965年,Papell获得了世界上第一项具有实用意义的制备磁性流体的专利。
1966年，日本也研制成功了磁性流体，磁性流体问世后仅短短几年就走出实验室而应用于科学实验和工业装置中。
六十年代末,美国成立了磁性流体公司,日本、前苏联和英国也都相继开展了磁性流体及其应用的研究。
磁性流体是由基液、固体磁性微粒和包覆磁性微粒与分散剂组成的一种胶体溶液。
磁性流体密封的原理：永久磁铁在磁路中产生强磁场,将磁性流体保持在密封间隙内形成液体“O ”形密封环，磁场力与外加压差相平衡，磁性流体密封没有磨损,故其具有无泄漏和无需维修等优点
密封结构设计分为永久磁铁设计和密封参数设计,首先进行永久磁铁设计,其主要目的是根据磁源性能,计算永久磁铁尺寸,以期使永久磁铁得到最佳利用,并通过永久磁铁工作点的选择,确定最佳永久磁铁形状,提高密封能力其次进行密封参数设计,主要需确定的参数有密封间隙、磁极形状级间宽度、磁极斜角、密封级数和齿槽尺寸密封间隙、齿宽、槽宽和齿高等然后, 根据使用要求,进行密封结构中各零部件的形状、结构、性能、和尺寸设计。