第五章机械密封.

劲向双 端面
径向双端面机械密封结构较轴向双端面机械密封紧凑
4）单级和双级机械密封
单级—使密封介质处于一种压力状态 单级
与单端面机械密封相同
双级—使密封介质处于两种压力状态
双级
二级密封串联布置，介质压力依次递减，可用于高 压工况。如介质压力很高，可以将多级密封串联， 成为多级机械密封
4.3 机械密封的设计（简单介绍） 1. 机械密封的设计原则 1）必须始终有液体与密封端面入口处保持接触（润滑） 2）液体在端面入口处的温度必须低于在该处压力下液体 沸点
组成: 1. 密封端面：动环、静 环─摩擦副 2. 缓冲补偿机构：由弹 性元件(圆柱弹簧、圆锥 弹簧、波片弹簧、波纹 管等)构成。—使密封断 面紧密贴合; 3. 辅助密封圈：包括动 环密封圈、静环密封圈 等 4. 使动环随轴旋转的传 动机构
2. 密封机理
（1） 4个密封点（亦称4个泄漏点，如上图） 泄漏点1—摩擦端面泄漏点，依靠弹力和介质压力 保持贴和（动密封点,两个摩擦副之间有相对转动） 泄漏点2—补偿环密封圈，静密封点，密封圈与轴 或轴套之间有微动; 泄漏点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; 泄漏点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.
缺点：
Biblioteka Baidu1）结构较复杂，对加工制造要求高
2）安装和更换比较麻烦，要求工人有一定的技 术水平
3）发生偶然性事故时，处理较困难 4）价高
4. 主要参数
机械密封的使用性能主要取决于由两密封端面构成的 主密封。其主密封作用的密封端面是由一层极薄的流 体膜来润滑的。下图为机械密封端面力学分析的示意 图。
密封环带面积 A——
3）补偿环（动环）必须处于自由补偿状态，能进行轴向 的自我调节
4）补偿环和非补偿环必须有可靠的防转措施，防止在扭 转载荷的作用下，发生相对于轴或壳体的周向滑动或 转动
5）必须具有足够的弹簧力始终维持密封端面的接触
为了提高密封的可靠性，某些其他要求也应尽量满 足，如： 1）至少一个密封环应采用高导热材料 2）高压流体处于密封环的外周围，即密封结构采用 内流式 3）一个密封端面的材料必须耐磨，且在磨损过程中 能保持端面的平滑 4）对高速场合，非补偿环旋转，采用静止式结构， 并且旋转环的外周尽量简洁，避免对流体的激烈搅 动 5）窄环的端面宽度不超过2~3mm 6）密封采用平衡式结构，载荷系数K=0.7~0.8 7）避免大的拉伸应力和冲击载荷
弹簧比压 Ps——
密封流体压力有效作用面积 Ae——
db为滑移直径，也称平衡直径，指密封流体压力作 用在补偿环辅助密封圈处的轴的直径
密封流体压力作用比压 Pe——
载荷系数 K——
K≥1时，既Ae ≥A，密封流体压力作用面积大于或等 于密封环带面积（承载面积），称为非平衡型机械 密封；当K＜1时，称为平衡性机械密封。
（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（动环）
压盖──防转销8─非补偿环6（静环）
（3）原理 轴通过紧定螺钉、弹簧座、弹簧带动补偿环 （动环）旋转；非补偿环（静环）由于防转销的作 用静止与压盖内；动环在弹簧力和介质压力的作用 下，与静环的端面紧密贴合，并发生相对滑动，阻 止的介质的泄漏。 摩擦副表面磨损后，在弹簧的推动下实现补偿。
第四章 机械密封
1. 机械密封的基本原理
2. 机械密封的分类（介绍）
3. 机械密封的设计（简单介绍）
4.机械密封材料（简单介绍）
主要内容 5. 机械密循环保护系统
6. 机械密封性能与实验
7. 机械密封的选择与使用 8. 机械密封的失效分析
次重点
4.1 机械密封的基本原理
1. 定义与组成
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。） 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。
平均流体膜压力 Pm——
反压系数

——
闭合力 Fc——
开启力F0——
端面比压 Pc——
上述分析是针对基本结构而进行的，不同的具体 结构，某些参数计算式会有所不同。
4.2 机械密封的分类
机械密封可按不同的方法分类。
1）按使用密封的工作主机可分为：泵用、釜用、 压缩机用机械密封等
2）可按不同的工作参数分类，如课本P150表4-9 3）按结构型式分类，如课本P151表4-10
3）单端面和双端面机械密封
单端面—由一对密封端面组成 单端面
结构简单，制造和安装容易，一般用于介质本身润滑 性好和允许有微量泄漏的情况，是最常用的机械密封 型式。但当介质有毒、易燃、易爆以及对泄漏量有严 格要求时，不宜使用。
双端面—由一对密封端面组成
轴向双 端面
适用于介质本身润滑性差、有毒、易燃、易爆、易 挥发、含磨粒及气体等。
补充内容： 1）静止式和旋转式机械密封 静止式—弹簧不随轴一起旋转 静止式
静止式机械密封的弹簧不受离心力影响，常用于高 速机械密封中
旋转式—弹簧随轴一起旋转的为旋转式 机械密封
旋转式
旋转式机械密封的弹性元件装置简单，径向尺寸小， 是常用的结构，但不宜用于线速度较高的轴。
2）内置式和外置式机械密封
内置式—弹簧与动环安装在密封箱内与介质接触 内置式
内置式密封可以利用密封箱内介质压力来密封，端面的 受力状态以及冷却和润滑情况好，是常用的结构型式
外置式—弹簧与动环安装在密封箱外不与介质接触
外置式
外置式密封的大多数零件不与介质接触，暴露在设 备外，便于观察、安装及维修。但是，介质压力与 弹力方向相反，当介质压力有波动，而弹簧补偿量 又不大时，会导致密封不稳定甚至严重泄漏。仅用 于强腐蚀、高粘度和易结晶介质以及介质压力较低 场合
3. 与填料密封的比较 优点： 1）密封可靠，在长期运转中密封状态很稳定，泄漏 量很小，其泄漏约为软填料密封的1% 2）使用寿命长 3）摩擦功率消耗小，仅为软填料的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， 6）抗震性好，对旋转轴的震动、偏摆以及轴对密封 腔的偏斜不敏感 7）适用范围广，高温、高压、低温、真空以及各种 腐蚀介质等场合