【精品】机械密封设计制造与使用
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。
【机械设计】7种机械设计中常用的密封形式
【机械设计】7种机械设计中常用的密封形式机械设计时，如何选择密封的方式？本文带您了解机械设计中常见的动密封形式。
分别是填料密封、机械密封、干气密封、迷宫密封、油封密封、动力密封和螺旋密封。
01填料密封填料密封按其结构特点可分为：软填料密封、硬填料密封、成型填料密封。
1、软填料密封软填料类型：盘根盘根通常由较柔软的线状物编织而成，通过截面积是正方形的条状物填充在密封腔体内，靠压盖产生压紧力，压紧填料，迫使填料压紧在密封表面(轴的外表面和密封腔)上，产生密封效果的径向力，因而起密封作用。
软填料适用场合：盘根填料所选择的制造材料，决定了盘根的密封效果，一般来说盘根制造材料要受工作介质温度、压力及酸碱度的限制，且盘根所工作的机械设备的表面粗糙程度、偏心及线速度等，也会对盘根的材质选择有所要求。
石墨盘根能耐高温、高压，是解决高温、高压密封问题的最有效的产品之一。
耐腐蚀，密封性能优异，且作用稳定、可靠。
芳纶盘根是一种高强度的有机纤维，编织成的盘根再经浸渍聚四氟乙烯乳液和润滑剂。
聚四氟乙烯盘根是以纯聚四氟乙烯分散树脂为原料,先制成生料薄膜,再经过捻线,编强织成盘根.可广泛用于食品、制药、造纸化纤等有较高清洁度要求，和有强腐蚀性介质的阀门、泵上。
2、硬填料密封硬填料密封有开口环和分瓣环两类。
02机械密封机封总是由旋转部件（黄色部分）和静止部件（橙色部分）两大部分组成，两相对运动的动，静环面成为密封的主密封面。
机械密封亦称端面密封，按国家有关标准定义为：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的弹力（或磁力）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。
03干气密封干气密封即“干运转气体密封”是将开槽密封技术用于气体密封的一种新型轴端密封，属于非接触密封。
特点：密封性能好，寿命长，不需密封油系统，功率消耗少，操作简单及运行维护费用低。
干气密封作为不需任何密封端面冷却和润滑用油的无维修密封系统，正取代浮环密封和迷宫密封而成为石化行业高速离心压缩机轴封的主体密封。
工程机械密封方案设计
工程机械密封方案设计1. 工程机械密封方案的分类在工程机械中，有许多不同类型的密封方案可供选择，其中包括静态密封、动态密封和旋转密封。
静态密封用于防止液态或气体流出，例如管道连接处的垫片。
动态密封主要用于防止流体从一个运动部件到另一个运动部件的泄漏，例如活塞环。
旋转密封主要用于防止转动轴处的润滑油或液体泄漏，例如轴承处的密封圈。
2. 工程机械密封方案的设计原则工程机械密封方案的设计需要考虑以下几个原则：（1）适应工作环境。
工程机械通常需要在高温、高压、高速和重负荷的工作环境下工作，密封材料和结构必须能够适应这些恶劣条件。
（2）确保密封性能。
密封方案必须具有良好的密封性能，能够有效防止液态或气体泄漏。
（3）耐磨损和耐腐蚀。
工程机械常常需要长时间运行，密封件必须具有良好的耐磨损和耐腐蚀性能，以保证设备的长期可靠运行。
（4）易于安装和更换。
密封方案的安装和更换应该方便、快捷，以减少设备停机时间和维护成本。
3. 工程机械密封方案的材料选择密封材料的选择对于工程机械密封方案的设计至关重要。
常见的密封材料包括橡胶、聚四氟乙烯（PTFE）、聚乙烯（PE）、尼龙等。
（1）橡胶密封件。
橡胶密封件具有良好的弹性和变形能力，适用于各种工程机械的密封应用。
常见的橡胶材料包括丁腈橡胶、乙丙橡胶、氯丁橡胶和氟橡胶等。
（2）聚四氟乙烯密封件。
聚四氟乙烯具有优异的耐高温、耐腐蚀和低摩擦系数的特性，适用于高温、腐蚀性液体的密封应用。
（3）聚乙烯密封件。
聚乙烯具有良好的耐磨损性能，适用于一些高负荷、高速的工程机械密封应用。
4. 工程机械密封方案的应用案例以下是一些工程机械密封方案的应用案例：（1）混凝土搅拌车的密封方案。
混凝土搅拌车需要在高压、高速、高温的环境下工作，密封方案需要具有良好的耐磨损和耐高温的性能。
（2）挖掘机的液压缸密封方案。
挖掘机的液压缸需要在高负荷、高速、高温的环境下工作，密封方案需要具有良好的耐磨损和密封性能。
约翰克兰机械密封产品与应用
Rotating assembly
Stationary assembly
Secondary Seals
Face, Seat and Springs
The seal faces are lapped very flat ( 1 to 2 lightbands). A very thin fluid film ( 3 to 5 microns) is formed and served the following purposes:
3. A secondary sealing element 二次密封 4. A mechanical loading device to press primary sealing
elements 1 and 2 against one another, and 使件1和件2相互贴合的机械装置 5. Auxiliary components to complete seal 辅助密封
Snap Ring卡环
Anti-X Ring 挡环 O-Ring O型圈
Disk推环 Springs弹簧
动环：石墨 静环：碳化硅/碳化钨
Retainer传动套
Set Screw定位螺丝
O-Ring O型圈
Mating Ring 配质
• 动环：石墨 • 静环：碳化硅/碳化钨
约翰克兰机械密封产品与应用
密封面接触变形分析
热量引起的 变形
压力引起的 变形
平行面接触 稳定运行状态
约翰克兰机械密封产品与应用
热量引起变形的趋势
集合于点（线）接触泄露通道
约翰克兰机械密封产品与应用
特点及优点： •“O”形推进式机械密封设计 •低泄漏的密封设计 •可组合为单级，双级串联集装式密封 •根据不同介质工况选择应用不同的动，静环及结构设计 •多种规格，不同优质材料组合应用
机械密封的安装和使用
机械密封的安装和使用一、密封失效原因中哪些属于使用不当在“问答178"的“密封失效原因统计”表37中属“介质本身”的原因占25 .7%，就是说它们是介质及工作条件不好，直接属于使用方面的原因。
例如介质腐蚀、介质中含有固体颗粒、介质中有结晶析出、介质粘度太大，以及泵抽空等。
此外，由于各种原因造成的泵振动过大之类的“泵的问题”和“安装问题”，实质上仍然是使用方面的原因。
在“问答178“的表中，“铺助设施”例如“没有冲洗”、‘冲洗管堵塞”以及“冷却水结垢”等也是使用方面的原因。
如此说来，除了密封本身方面的原因外其余65.5%的失效原因都是“使用不当”。
上述统计是I982年的数字，近几年使用技术水平有所提高，但是因使用不当引起的密封失效仍不低于50%。
这个数字可能让人大吃一惊，但事实如此，只是没有引起人们的注意。
二、泵的振动是怎样影响密封性的由于制造和安装精度等原因，所有的离心泵都存在着振动，所有的密封端面和轴中心都存在一定的垂直度误差。
垂直度误差使动环旋转时产生一轴向振摆，振摆的幅度取决于误差的大小，而其频率则取决于弹簧刚度及动环组件的质量，与泵的转速无关。
经对国产104和B104型机械密封初步估算，其振摆频率在1000~1800次/分，也就是说这两种型号的密封用在1475r/min时追随性尚可，用在2950r/min 时追随性较差。
泵振动的原因很多，振动原因主要为转子不平衡，也有其它原因，例如泵和电机不同心、滚动轴承故障等。
振动原因不同振动频率也不同，绝大部分泵振动频率等于工作转速，而振动幅度差别很大，从轴承箱表面测到的最大振幅不能大于0.06mm，超过该值就要停泵处理。
振动可分解为三个方向，即垂直、水平和轴向，其中以轴向振动对密封的危害最大。
大多数工艺流程泵的转速在2950r/min左右，由于密封的追随性较差，泵的振动加剧了动静环的分离。
瞬间的分离在液膜压力作用下致使密封面开启，出现大量泄漏，这种情况在平衡型密封中更容易发生。
机械密封技术要点及专业分析
机械密封技术要点及专业分析一、引言机械密封是一种广泛应用于各类机械设备的重要部件，其作用是防止流体介质泄漏，确保设备安全、稳定运行。
本文将介绍机械密封的基本结构、工作原理、特点及选用原则，同时对机械密封技术的发展趋势进行展望。
二、机械密封的基本结构与工作原理1.基本结构机械密封主要由静环、动环、密封圈、弹簧、推环等组成。
其中，静环固定在设备上，动环则安装在轴上，随轴一起转动。
密封圈一般采用石墨、陶瓷等材料制成，用于在动静环之间形成密封面。
弹簧和推环的作用是施加压力，使动静环紧密贴合。
2.工作原理机械密封的工作原理基于流体静压力和弹性元件的弹力共同作用。
在设备运行过程中，动环随轴一起旋转，静环保持静止。
由于流体静压力的作用，动静环之间形成一层极薄的液膜，阻止了流体的直接泄漏。
同时，弹簧的弹力作用使动静环紧密贴合，进一步增强了密封效果。
三、机械密封的特点及选用原则1.特点机械密封具有密封性能好、摩擦功耗低、使用寿命长等优点。
同时，由于其结构紧凑，适应性强，可用于各种不同类型和规格的机械设备。
2.选用原则在选用机械密封时，需要考虑以下因素：（1）密封介质：根据介质性质选择合适的密封材料和结构。
（2）工作条件：考虑工作压力、温度、转速等条件，选择适合的机械密封类型。
（3）设备结构：根据设备结构特点选择合适的机械密封结构形式。
（4）经济性：在满足使用要求的前提下，尽量降低成本。
四、机械密封技术的发展趋势与展望1.高性能密封材料的研究与应用随着科技的发展，新型的高性能密封材料不断涌现。
如碳化硅、氮化硅等陶瓷材料具有耐高温、耐腐蚀、强度高等优点，可用于恶劣工况下的密封。
同时，高分子材料如聚四氟乙烯（PTFE）等也因其优异的化学稳定性、耐磨性和低摩擦系数等特点而在机械密封中得到广泛应用。
2.智能控制技术的应用随着智能控制技术的发展，机械密封的控制方式也在逐步升级。
通过引入传感器和执行器，实现对机械密封的实时监控和自动调节，提高了设备的运行效率和安全性。
机械密封设计制造与使用_图文
1）、背对背式双端面机械密封 2）、面对面式双端面机械密封
b、径向双端面机械密封：指沿径向布置得双端面机械密封
※对于工作介质有毒、易爆、易燃、易挥发、易结晶、高温、低温、或工 作介质是气体、高度真空度的密封采用双端面机械密封。此时双端面之间的密封腔 需引入洁净和润滑性好的封液进行堵封、润滑、冷却。
组成,在流体压力及补偿机构弹力(或磁力)共同作用下,以及辅助密封 圈
的配合下, 该对端面保持贴合并相对滑动，而构成的防止流体泄漏
1.2机械密封的组成：
1、密封端面：动环 1 和静环 6
密封端面的作用是使密封面紧密贴合，防止介质泄漏。
2、缓冲补偿机构：由弹性元件3（圆柱弹簧、圆锥弹簧、波片弹簧、波纹管等）构 成
1.3.4.2串联机械密封：指由两套或两套以上同向布置得但端面机械密封
※只有在压力很高时采用，使密封腔压力逐级降低。
1.3.1.5内流式机械密封和外流式机械密封 a、内流式机械密封：指密封流体在密封断面与离心力方向相反的机械
密封；
※用于内装式机械密封
图4：内流式
b、外流式机械密封：指密封流体在密封断面与离心力方向相同的机械 密封；
※1、用于外装式机械密封 2、用于压力和温度不高、 强腐蚀性介质中
图5：外流式
1.3.2按端面比压分类：
机械密封具有性能好、使用寿命长、运转可靠等特点，是现代 企业流体输送机械应用最广、最有前途的密封形式，对于减少环境
目录
1.1：机械密封定义 1.2：机械密封组成
1.2.1密封机理
1.3：机械密封分类
1.3.1按结构布置分类 1.3.2按端面比压分类 1.3.3按初始闭合力分类 1.3.4按端面组合分类
《机械密封技术》课件
重要组成部分
密封面、密封剂、密封结 构和密封辅助系统。
机械密封的工作原理
接触式机械密封
非接触式机械密封
通过密封面的接触实现密封， 适用于高温、高压和腐蚀介质。
通过气体或液体形成薄层，避 免密封面直接接触，适用于高 速旋转设备。
整体式机械密封
密封件和密封腔作为一个整体， 方便安装和更换。
常见的机械密封类型
可能原因：密封面与轴配合不良、密
封剂老化。解决方法：调整密封面配
合度、更换密封剂。
3
过热
可能原因：摩擦力过大、润滑不良。 解决方法：减小摩擦力、改善润滑条 件。
机械密封技术的发展趋势
智能化与自适应
可持续发展
引入传感器和自适应控制技术， 实现故障预警和自动调节。
推广使用低摩擦材料、减少能 耗和资源消耗。
《机械密封技术》PPT课 件
欢迎来到《机械密封技术》PPT课件。本课程将带您深入了解机械密封的概 述、工作原理、类型、应用领域、优点与局限性、故障及解决方法以及发展 趋势。
机械密封技术的概述
定义与作用
机械密封是将旋转轴与静 止部件隔离并连接的装置， 用于防止介质泄漏和外界 杂质进入。
基本原理
通过两个相对运动的密封 面之间的接触力和摩擦力 来实现密封效果。
电力和能源工业
用于防止发电机、涡轮等设 备的介质泄漏，提高设备运 行效率。
机械密封的优点与局限性
优点
良好的密封性能、适用于高温、高压和腐蚀 介质、易于维修和更换。
局பைடு நூலகம்性
密封面容易磨损、摩擦力产生热量、对工作 环境要求高。
常见的机械密封故障及解决方法
1
泄漏
可能原因：密封面磨损、密封面不平
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传动机构：弹簧座4用紧定螺栓5固定在轴上，
弹簧装在弹簧座4和动环1的台阶上， 靠过盈 配合带动动环旋转； 防转机构：防转销81密封机理
一：4个密封点（亦称4个泄漏点，如图1-1） 泄漏点1：密封端面泄漏点，依靠弹力和介质压力保持贴和；（动密封点,两个 摩擦福之间有相对转动） 泄漏点2：动环密封圈，依靠密封圈的过盈量实现密封；（静密封点，密封圈 与轴或轴套之间有微动）
4
1.1机械密封定义：
机械密封是一种用于旋转流体机械的轴封装置。（用于离心泵
、离心机、反应釜、压缩机等设备，轴和设备腔体间存在一个圆周间
隙，设备介质从中泄漏，因此必须设一道阻漏装置。因机械密封具有
Evaluation only. 泄漏少、寿命长等优点，成为了主要的轴密封方式,又叫端面密封。） ted with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2 在国家有关标准中的定义：由至少一对垂直于旋转轴线的端面 Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.
Evaluation only. ted with Aspose.Slides 基础篇 for .NET 3.5 Client Profile 5.2 Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.
制作人：yoyo_i
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序言
煤炭、食品、医疗、电力、纺织、环保等诸多领域。
机械密封具有性能好、使用寿命长、运转可靠等特点，是现代企
业流体输送机械应用最广、最有前途的密封形式，对于减少环境污染、 节约能源具有重大意义。
YoYo_i
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目录
1.1：机械密封定义 1.2：机械密封组成
技术方面取得一定突破。1975年机械工业部颁布《泵用机械密封标 准》，1978年化工部颁布《釜用机械密封标准》，1993年国家颁布
Evaluation only. 了GB/T 14211-1993《机械密封试验方法》，1999年国家机械工业局 ted with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2 修订了《机械密封技术条件》和《机械密封分类方法》，为机械密封 Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 产品接近国外产品提供了保证。机械密封广泛用于石油、化工、冶金、
机械密封最早于1885年在英国发明并获得专利，首先获得应用是在20世纪 20年代的冷冻机装置上，同时出现了研究和生产机械密封的专业公司（英国的 Crane公司、德国的Pacific公司等）。1930年以后，机械密封用于内燃机水泵的轴
封，此时，PV值达到了3.1MPa· m/s。1939~1945年由于石油化学工业的发展，石
墨、陶瓷、硬质合金等材料在机械密封动、静环制造中获得应用，同时粗糙度的控 制水平有了提高，PV值达到了15MPa· m/s。1956年出现了平衡型密封和中间环密
Evaluation only. PV值达到了 30MPa· m/s。1959 年 值达到了80MPa· m/s。1961~1963 年由于5.2 ted 封， with Aspose.Slides for 3.5 Client Profile 原子能工业的要求，在结构上出现了流体动压密封和流体静压密封，PV值达到 Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd.
167MPa· m/s，1969年达到266MPa· m/s。1971~1974年由于宇航和核电方面的要 求，在结构上出现了多级密封，在材料上出现了碳化硅和不同浸渍石墨，PV值达 到360MPa· m/s。1977年由于核电等特殊需要采用螺旋－机械组合密封，改进的中 间浮动环密封，机械浮环组合密封，PV值达到500MPa· m/s。1980~1990年，出现 了无泄漏密封、热流体动力楔密封和上游泵送密封。1990年以后，机械密封的PV 值达到了5700MPa· m/s。
2
我国在1966年以后才相继出现研究和生产机械密封的专业机构
（天津克兰），目前已有四十年历史，在普通机械密封领域技术及产 品日趋成熟，大部分地方已能替代进口产品，性能接近国外产品。目 前国内具有规模的研究、生产厂家已有十余个，并在高参数密封及新
作用：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 3、辅助密封圈：包括动环密封圈2、静环密封圈7等，有各种形式：如O型圈、V型圈、
Evaluation only. 楔形圈等 图1 ted with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2 作用：主要起静环和动环的密封作用， Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 同时也起到浮动和缓冲作用。
组成,在流体压力及补偿机构弹力(或磁力)共同作用下,以及辅助密封圈
的配合下, 该对端面保持贴合并相对滑动，而构成的防止流体泄漏的
装置。
5
1.2机械密封的组成：
1、密封端面：动环 1 和静环 6
密封端面的作用是使密封面紧密贴合，防止介质泄漏。
2、缓冲补偿机构：由弹性元件3（圆柱弹簧、圆锥弹簧、波片弹簧、波纹管等）构成
1.2.1密封机理
Evaluation only. ted with for .NET 3.5 Client Profile 5.2 1.3Aspose.Slides ：机械密封分类 Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 1.3.1按结构布置分类
1.3.2按端面比压分类 1.3.3按初始闭合力分类 1.3.4按端面组合分类