机械密封全面讲解课件
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机械密封PPT课件
机械密封
湖北华电电力工程有限公司 -----赵胜华
2021/3/7
CHENLI
1
目录
• 一、机封原理 • 二、机封结构 • 三、机封特点 • 四、机封分类 • 五、密封材料 • 六、机封安装 • 七、失效分析 • 八、机封维护 • 九、机封检修 • 十、检修案例
2021/3/7
CHENLI
2
一、机械密封的工作原理
以达到很少泄漏量，
甚至肉眼看不到泄露。
与填料、迷宫、浮环、
螺旋等密封相比，泄
2021/3/7
漏量小得多。
CHENLI
15
三、机封特点
• 使用寿命长。在机
械密封中，只要磨损部分 是密封摩擦副端面。一般 可以连续使用1～2年，个 别场合下也有用到5～10 年。日本甚至规定最低使 用一年。
2021/3/7
三、机封特点
功率损耗小。由于机械密封的端面接触面 积小，摩擦功率损耗小，仅为填料密封 的20％～30％
轴或轴套表面不易磨损。由于机械密封与 轴或轴套的接触部位几乎没有相对运动 ，因此对轴或轴套的损伤很小。
2021/3/7
CHENLI
18
2021/3/7
三、机封特点
结构较复杂；
装配较难，更 换不便；
2021/3/7
CHENLI
9
二、机封结构
• 传动件（如传
动销、传动螺
钉和传动突
耳）：作用是
将轴的转矩传
给动环。材料
要求耐磨和耐
2021/3/7
腐蚀。 CHENLI
10
二、机封结构
• 防转件：它起到防止静环 转动和脱出的作用。要求有 足够的长度，防止静环在负 压下脱出，并要求正确定位， 防止静环随动环旋转。
湖北华电电力工程有限公司 -----赵胜华
2021/3/7
CHENLI
1
目录
• 一、机封原理 • 二、机封结构 • 三、机封特点 • 四、机封分类 • 五、密封材料 • 六、机封安装 • 七、失效分析 • 八、机封维护 • 九、机封检修 • 十、检修案例
2021/3/7
CHENLI
2
一、机械密封的工作原理
以达到很少泄漏量，
甚至肉眼看不到泄露。
与填料、迷宫、浮环、
螺旋等密封相比，泄
2021/3/7
漏量小得多。
CHENLI
15
三、机封特点
• 使用寿命长。在机
械密封中，只要磨损部分 是密封摩擦副端面。一般 可以连续使用1～2年，个 别场合下也有用到5～10 年。日本甚至规定最低使 用一年。
2021/3/7
三、机封特点
功率损耗小。由于机械密封的端面接触面 积小，摩擦功率损耗小，仅为填料密封 的20％～30％
轴或轴套表面不易磨损。由于机械密封与 轴或轴套的接触部位几乎没有相对运动 ，因此对轴或轴套的损伤很小。
2021/3/7
CHENLI
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2021/3/7
三、机封特点
结构较复杂；
装配较难，更 换不便；
2021/3/7
CHENLI
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二、机封结构
• 传动件（如传
动销、传动螺
钉和传动突
耳）：作用是
将轴的转矩传
给动环。材料
要求耐磨和耐
2021/3/7
腐蚀。 CHENLI
10
二、机封结构
• 防转件：它起到防止静环 转动和脱出的作用。要求有 足够的长度，防止静环在负 压下脱出，并要求正确定位， 防止静环随动环旋转。
机械密封培训讲义全解
2017/10/27
24
轴 径
≤16
≤35
≤55
≤70
≤100
≤120
宽系列
中系列 窄系列
2.5
2.0 1.5
3.0
2.5 2.0
4.0
3.0 2.0
5.0
4.0 2.5
6.0
5.0 3.0
7.0
5.0 3.0
宽系列用于组对性能好（如YG6/M106K、SiC/M106K）、工 况条件好的场合 窄系列用于组对性能欠佳（如 YG6/YG6、YG6/ 青铜）、饱 和蒸气压高、易挥发、颗粒介质，高速机械密封，（对于 轻烃介质，在强度够的情况下，取窄系列）。
15
（九）内装式和外装式机械密封（图1-3）
（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） 2017/10/27
16
（十）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
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 贴合; 3.辅助密封圈： 包括动环密封圈、静 环密封圈等，有各种 形式：如O型圈、V型 圈、楔形圈等 4.传动机构：使动环 随旋转
2017/10/27 5
（三）机封主要泄漏途径
17
（十二）双端面机械密封（图1-4）
两套密封面对面或背对背安装在一起。
用于工作介质有毒、易燃、易爆、易挥发、易结晶、高温、低温， 或气体、高真空度等场合。 两套密封之间形成一个密封腔，在密封腔中引入封液：堵封、润 滑、冷却，选洁净、润滑性好的封液介质。
机械密封PPT
内流式的泄漏方向与离心力方向相反，离心力阻碍着流体的泄漏，因 而内流式泄漏比外流式泄漏量小。于是，有固体颗粒的情况尤其应该 采用内流式。这样可防止固体颗粒进入摩擦面。
11
第十一页，编辑于星期日：十四点 二十二分。
2、内装式和外装式（如图3-3） 按弹簧是否与介质接触分为内装式和外装式。
内装式是弹簧置于工作介质之内，外装式是弹簧置于工作介质之外。
12
第十二页，编辑于星期日：十四点 二十二分。
外装式特点：一般来说大部分机械密封零件不与介质接触，且暴露在 设备外，便于观察及维修安装。但是由于外装式结构的介质作用与弹 簧力相反（指常用结构）。当介质压力有波动或升高的情况下，弹簧 力余量又不大时，会出现密封不稳定的情况以致产生泄漏。当介质压 力降低时，因弹簧力不变，在摩擦面上受负荷增大，特别在低压起动 时，摩擦副的表面间尚未构成液膜，此时比压又是最大，容易擦伤端 面。
14
第十四页，编辑于星期日：十四点 二十二分。
d22 db2
d
2 2
d A2 1
K
Ae A
AP
A
其中：K=A0e——流体介质作用的有效载荷面积 K 1
A——接触面积（密封环带面积）
K——载荷系数，动环的轴向受压面积与端面接触面积之比。
d1、d2——密封环带内、外径
db——平衡直径（介质压力在补偿环辅助密封处的有效作用直径）
4、单弹簧与多弹簧
单弹簧又称大弹簧，即是在密封装置中仅有一个弹簧与轴同中心安 装。
多弹簧又称小弹簧，即是在密封装置中有数个弹簧沿圆周均匀分 布。 一般说负荷较轻而且大量生产的密封采用单弹簧为佳，小量生产 且在严格的条件下使用时，则都采用多弹簧。
19
第十九页，编辑于星期日：十四点 二十二分。
11
第十一页，编辑于星期日：十四点 二十二分。
2、内装式和外装式（如图3-3） 按弹簧是否与介质接触分为内装式和外装式。
内装式是弹簧置于工作介质之内，外装式是弹簧置于工作介质之外。
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第十二页，编辑于星期日：十四点 二十二分。
外装式特点：一般来说大部分机械密封零件不与介质接触，且暴露在 设备外，便于观察及维修安装。但是由于外装式结构的介质作用与弹 簧力相反（指常用结构）。当介质压力有波动或升高的情况下，弹簧 力余量又不大时，会出现密封不稳定的情况以致产生泄漏。当介质压 力降低时，因弹簧力不变，在摩擦面上受负荷增大，特别在低压起动 时，摩擦副的表面间尚未构成液膜，此时比压又是最大，容易擦伤端 面。
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第十四页，编辑于星期日：十四点 二十二分。
d22 db2
d
2 2
d A2 1
K
Ae A
AP
A
其中：K=A0e——流体介质作用的有效载荷面积 K 1
A——接触面积（密封环带面积）
K——载荷系数，动环的轴向受压面积与端面接触面积之比。
d1、d2——密封环带内、外径
db——平衡直径（介质压力在补偿环辅助密封处的有效作用直径）
4、单弹簧与多弹簧
单弹簧又称大弹簧，即是在密封装置中仅有一个弹簧与轴同中心安 装。
多弹簧又称小弹簧，即是在密封装置中有数个弹簧沿圆周均匀分 布。 一般说负荷较轻而且大量生产的密封采用单弹簧为佳，小量生产 且在严格的条件下使用时，则都采用多弹簧。
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第十九页，编辑于星期日：十四点 二十二分。
机械密封培训课件
• 4、 传动件（传动销、传动环、传动座等）
• （1）作用：将轴的转矩传给转动密封环{动环}。
• （2）要求：材料耐磨耐腐有足够的强度。
• 5、 紧固件（紧定螺钉、弹簧座、压盖、组装套、轴套）
• （1）作用：起到静、动环的定位，固紧作用，保证摩擦副密封面处于正确的位 置，并保持良好贴合的弹簧比压。
• （2）要求：注意安装密封环的导向测角和压缩量。
研究如何提高机械密封的工作可靠性和延长机械密封的使用寿命。
起的。
磨料磨损：两个粗糙的表面发
D
生碾削作用或由于密封缝隙中
外来杂物充做磨料所引起的。
E
冲蚀（刷）磨损：由于液体 或气体高速流动产生剥蚀作
用造成的。
机械密封的辅助系统
1 密封油系统（确保 油质和油压）。
2 冷却水系统（确保水 量和水质特别是硬度）
3 自冲洗系统（确保 流量）
机械密封的故障分析
• 1、收集整套密封元件进行查找。
•
（2）要求：使密封面产生一个合理的比压，保证端面摩擦副良好的贴合和
动环的追随性，材料要求耐腐蚀和抗疲劳强度。
• 3、 辅助元件（O性圈、V性圈、楔形圈等）
• （1）作用：主要起静环和动环的密封作用，同时起浮动和缓冲作用也就是说起 辅助密封作用（静密封点}。
• （2）要求：耐热或耐寒并能与介质相容。
我国在50年代末期，开始进行机械密封的研究，至70年 代,形成了我国标准的JB1472标准的泵用和HG5-748-78； HG5-751~756-78釜用两大系列机械密封，奠定了我国 机械密封行业的基础。
机械密封雏形
旋转轴
金属壳体
弹性橡胶
常用的机械密封结构型式
目前，国内泵用机械密封主要有两大类，一类是我国自主 开发的JB1472标准系列的泵用机械密封，如非平衡型 （103、104、105、 GX等系列）、 平衡型（1GY等 系列）；耐酸泵用系列机械密封；DB金属波纹管系列等 等，另一类是以引进的（符合ISO3069标准）59U、 59B、等系列机械密封；
机械密封知识PPT页
6
配对方法： 当介质粘度小，润滑性差时，采用金属配各种非金 属（因为大多数非金属材料都有自润滑作用）；当 介质粘度较大时，采用金属与金属配对。
加工精度 由于摩擦副的端面要起密封作用，并且摩擦环要相 互滑动摩擦，故端面的加工精度影响着密封的效果 和使用寿命。
7
（2）弹簧加荷装置
作用：产生压紧力，保持动、静环端面紧密接触，且 是一个缓冲元件，可以补偿轴的跳动及加工误差而引 起的摩擦面不贴合。 把弹簧施加到密封环带单位面积上的压紧力称为弹簧 比压ps，那么ps的作用有两点：①起动停车或介质压 力波动时，使密封面维持足够的比压；②克服密封圈 与轴的摩擦力，保持动环沿轴向移动，以补偿端面的 磨损。 因此有人把机械密封定义为：机械密封是一种带有缓 冲机构，并通过与旋转轴大体垂直做相对转动的密封 端面进行密封的装置。
⑥ 对旋转轴的振摆和轴对壳体孔的偏斜不敏感；
⑦ 适用范围广，能用于低温、高温、高真空、高压、各
种转速以及各种腐蚀、易燃、易爆、有毒介质的密封。
① 结构较复杂，对制造加工要求高；
缺 ② 安装与更换比较麻烦，要求工人有一定的安装技术水平； 点 ③ 发生偶然事故时，处理比较困难；
④ 一次性投资高。
9
表3-1机械密封与填料密封的比较
机械密封知识
何兵
2014年3月26日
1
第一节 机械密封原理和基本结构型式
一、密封原理和特点
1.结构
（1）组成
1
2 3 4
9
87
65
1-静环座 2-动环辅助密封圈 3-静环辅助密封圈
4-防转销 5-静环 6-动环 7-弹簧 8-弹簧座
9-紧定螺钉
2
（2）固定
1
2
配对方法： 当介质粘度小，润滑性差时，采用金属配各种非金 属（因为大多数非金属材料都有自润滑作用）；当 介质粘度较大时，采用金属与金属配对。
加工精度 由于摩擦副的端面要起密封作用，并且摩擦环要相 互滑动摩擦，故端面的加工精度影响着密封的效果 和使用寿命。
7
（2）弹簧加荷装置
作用：产生压紧力，保持动、静环端面紧密接触，且 是一个缓冲元件，可以补偿轴的跳动及加工误差而引 起的摩擦面不贴合。 把弹簧施加到密封环带单位面积上的压紧力称为弹簧 比压ps，那么ps的作用有两点：①起动停车或介质压 力波动时，使密封面维持足够的比压；②克服密封圈 与轴的摩擦力，保持动环沿轴向移动，以补偿端面的 磨损。 因此有人把机械密封定义为：机械密封是一种带有缓 冲机构，并通过与旋转轴大体垂直做相对转动的密封 端面进行密封的装置。
⑥ 对旋转轴的振摆和轴对壳体孔的偏斜不敏感；
⑦ 适用范围广，能用于低温、高温、高真空、高压、各
种转速以及各种腐蚀、易燃、易爆、有毒介质的密封。
① 结构较复杂，对制造加工要求高；
缺 ② 安装与更换比较麻烦，要求工人有一定的安装技术水平； 点 ③ 发生偶然事故时，处理比较困难；
④ 一次性投资高。
9
表3-1机械密封与填料密封的比较
机械密封知识
何兵
2014年3月26日
1
第一节 机械密封原理和基本结构型式
一、密封原理和特点
1.结构
（1）组成
1
2 3 4
9
87
65
1-静环座 2-动环辅助密封圈 3-静环辅助密封圈
4-防转销 5-静环 6-动环 7-弹簧 8-弹簧座
9-紧定螺钉
2
（2）固定
1
2
机械密封基础知识讲座(课堂PPT)
2020/9/24
18
（十一）硬质合金表面灼伤和裂纹 （十二）其它故障简介 （十三）泵抽空密封失效现象 （十四）密封腔中汽蚀，密封失效现象 （十五）密封端面汽化的失效现象 （十六）泵振动过大的失效现象 （十七）没有冲洗的故障现象 （十八）动环选材注意事项
2020/9/24
19
八、补充内容
（一）机械密封标准介绍 （二）机械密封辅助系统 （三）机械密封的安装 （四）磁力密封介绍 （五）高压机械密封研制
2020/9/24
20
一、机械密封原理
（一）定义（图1-1）
密封腔
端盖
泄漏点4 泄漏点3
泄漏点2 泄漏点1
图1-1 机械密封基本结构（旋转式）
1—弹簧座 ； 2—紧定螺钉； 3—弹簧； 4– 推环； 5– 补偿环辅助密封圈 ； 6—补偿环； 7—非补偿环； 8– 非补偿环密封圈； 9—防转销
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。）
（十一）合成橡胶 （十二）柔性石墨（也称膨胀石墨） （十三）弹性元件材料 （十四）机械密封中基体材料
2020/9/24
14
五、机械密封辅助系统
（一）为什么机械密封要采用辅助系统 （二）什么是辅助系统 （三）自冲洗的形式 （四）循环冲洗 （五）注入式冲洗 （六）冲洗液进入密封腔的方式 （七）冲洗量的确定 （八）冲洗量的控制 （九）冲洗压力的确定 （十）密封腔中的压力确定
2020/9/24
12
四、机械密封用材料
（一）摩擦副材料要求 （二）制造摩擦副的常用材料 （三）碳石墨 （四）硬质合金WC （五）SiC陶瓷 （六）Al2O3 陶瓷及其它陶瓷介绍 （七）表面堆焊硬质合金 （八）作摩擦副的金属材料 （九）填充聚四氟乙烯 （十）辅助密封圈材料要求
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2019/9/5
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两套密封面对面或背对背安装在一起。
用于工作介质有毒、易燃、易爆、易挥发、易结晶、高温、 低温，或气体、高真空度等场合。
两套密封之间形成一个密封腔，在密封腔中引入封液：堵封、 润滑、冷却，选洁净、润滑性好的封液介质。
2019/9/5
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两套密封沿同一方向布置，密封腔压力逐级降低, 用于高压场合。
（1）内流式：泄漏方向朝向轴心。（一般密封都采用 这
种结构）
（2）外流式：泄漏方向朝向离心力方向。（泄漏量大，
只有在压力、温度都不高的腐蚀性介质中 用（）九）多弹簧和单弹簧机械密封
（1）多弹簧：（又叫小弹簧，轴向尺寸小，轴向弹力均
匀）宜用于高速，不宜用于腐蚀性介质。
（2）单弹簧：（又叫大弹簧，轴向尺寸大，轴向弹力不
2019/9/5
1
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
2019/9/5
2
（一）定义与组成（图1-1）
2019/9/5
（2）静止式：补偿机构（弹性元件）不随轴旋转。（用于高速）
2019，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）
2019/9/5
9
（一般和内装式、外装式一致）
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 贴合; 3.辅助密封圈： 包括动环密封圈、静环 密封圈等，有各种形式： 如O型圈、V型圈、楔形 圈等
3
（用
机械密封是一种用于旋转流体机械的轴封装置。
于离心泵、离心机、反应釜、压缩机等设备，轴和设备腔
2019/9/5
4
（三）密封机理 1、4个密封点（亦称4个泄漏点，如图1-1）
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;
2019/9/5
13
去 掉 了 补 偿 环 密 封 圈 及 其 摩 擦 阻 力 ， 补 偿 环 密 封 圈 改 至 弹 簧 座 处 , 补偿环追随性提高.
避免了补偿环密封圈因轴串、振动所产生的磨损。 金属波纹管用于高温介质 聚四氟乙烯波纹管用于腐蚀性介质。
2019/9/5
14
将机械密封、轴套、压盖组合成一个整体。 安装时只需固定压盖、轴套，取下定位挡块即可。 安装方便，排除了安装不良的影响。
（5）动环和轴（轴套）间隙A11（0·4~0·6）以利补偿
静环和轴（轴套）间隙1~3mm以免摩擦
2019/9/5
17
（1）主要决定窄环（软环）宽度，宽环外径—窄环外径 ≥0.5，宽环内径≤窄环内径－0.5；
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.
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 压盖──防转销8─非补偿环6
3、原理
通过一系列零件将径向密封转化为轴向密封，在弹簧和介质压力
共同作用下，对由于设备运行所造成的轴向磨损可以及时补偿，使轴
向密封面始终保持贴合。由于机械密封（轴向密封）在运行中可以对
2019/9/5
16
（1）一般选择一软一硬的材料配对，软环作窄环，如 YG6/M106K，只有介质含固体颗粒、易结晶、粘度高 时才选用硬对硬。
（2）尽量采用内装、内流式结构，防止机械杂质进入密封 端面，减少泄漏量。
（3）选导热性良好材料作动环。
以利散热，降低端面温度。
（4）环的壁厚不可太薄，以保证整体强度、刚度，也利散 热（导热欠佳的材料，可薄一些）。
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。）
转轴
在国家有关标准中的定义：由至少一对垂直于旋
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。
轴向磨损进行补偿，而填料密封（径向密封）不能对径向磨损进行补
偿，故机械密封比填料密封寿命长。
2019/9/5
5
冷却
通过冲洗、冷却、过滤、分离等方式进行
和润滑，从而改善密封的工作环境，减少密封的泄
漏量，延长使用寿命。应当把它看作机械密封的组
成部分。
2019/9/5
6
1、 按使用条件分类
（1）高速密封（ZBJ22-001-88：线速度25～100m/s）和普通密 封
均匀）不宜用于高转速的场合。
2019/9/5
10
（1）平衡型：载荷系数K＜1.0 （用于高压场合） （2）非平衡型：载荷系数K≥1.0 （用于普通压力场合）
（十一）补偿机构形式
（1）磁力：系统压力较低时用 （2）波片弹簧、锥形弹簧、螺旋圆柱大弹簧、小弹簧
（3）橡胶波纹管、聚四氟乙烯波纹管、金属波纹管
2019/9/5
15
摩擦副密封环是机械密封的主要元件，它在很大程 度
上决定了机械密封的性能和寿命。因此，对它有一些基本
要求（。1）足够的强度和刚度
保证在工作条件（如压力，温度，滑动速度等）下不损坏，变形 小，工作条件波动时影响小。
（2）端面有足够的硬度、耐腐蚀性能确保使用寿命。 （3）耐热冲击力
高的导热系数，低的线膨胀系数。 （4）较小的摩擦系数，良好的自润滑性，材料与介质有很好的浸润 性短时间干摩擦，不损伤端面。 （5）易加工，材料成本低
（2）高压和低压密封
（3）高温、常温和低温密封
（4）泵用、釜用和压缩机用密封
（5）耐腐蚀、抗颗粒机械密封
2、 通常按结构分类
多弹簧、单弹簧密封
旋转式、静止式密封
外装式、内装式密封
外流式、内流式密封
2019/9/5
7
（六）旋转式和静止式机械密封（图1-2）
（1）旋转式：补偿机构（弹性元件）随轴旋转。) （由于安装方便，普 通密封大多采用，但易产生不平衡，不能用于高速, 且消耗搅拌功率