公司內(nèi)機(jī)械密封基礎(chǔ)知識(shí)講座

1、2022-3-101機(jī)械密封機(jī)械密封基礎(chǔ)知識(shí)講座基礎(chǔ)知識(shí)講座2022-3-102序序 言言 機(jī)械密封最早于1885年在英國(guó)發(fā)明并獲得專利，首先獲得應(yīng)用是在20世紀(jì)20年代的冷凍機(jī)裝置上，同時(shí)出現(xiàn)了研究和生產(chǎn)機(jī)械密封的專業(yè)公司（英國(guó)的Crane公司、德國(guó)的Pacific公司等）。 我國(guó)在20世紀(jì)60年代才相繼出現(xiàn)研究和生產(chǎn)機(jī)械密封的專業(yè)機(jī)構(gòu)（天津克蘭），目前已有四十年歷史，在普通機(jī)械密封領(lǐng)域技術(shù)及產(chǎn)品日趨成熟，大部分地方已能替代進(jìn)口產(chǎn)品，性能接近國(guó)外產(chǎn)品。目前國(guó)內(nèi)具有規(guī)模的研究、生產(chǎn)廠家已有十余個(gè)，并在高參數(shù)密封及新技術(shù)方面取得一定突破。 機(jī)械密封廣泛用于石油、化工、冶金、煤炭、食品、醫(yī)療、電力

2、、紡織、環(huán)保等諸多領(lǐng)域。 機(jī)械密封具有性能好、使用壽命長(zhǎng)、運(yùn)轉(zhuǎn)可靠等特點(diǎn)，是現(xiàn)代企業(yè)流體輸送機(jī)械應(yīng)用最廣、最有前途的密封形式，對(duì)于減少環(huán)境污染、節(jié)約能源具有重大意義。 2022-3-103目目 錄錄一、機(jī)械密封原理一、機(jī)械密封原理二、機(jī)械密封的基本零件二、機(jī)械密封的基本零件三、三、機(jī)械密封的計(jì)算機(jī)械密封的計(jì)算四、四、機(jī)械密封用材料機(jī)械密封用材料五、機(jī)械密封輔助系統(tǒng)五、機(jī)械密封輔助系統(tǒng)六、機(jī)械密封性能的影響因素六、機(jī)械密封性能的影響因素七、七、石化行業(yè)典型泵的密封石化行業(yè)典型泵的密封八、機(jī)械密封的安裝和使用八、機(jī)械密封的安裝和使用九、機(jī)械密封故障分析九、機(jī)械密封故障分析十、補(bǔ)充內(nèi)容十、補(bǔ)充內(nèi)容2

3、022-3-104（一）定義（二）組成（三）密封機(jī)理（四）輔助設(shè)施（五）機(jī)械密封的種類（六）旋轉(zhuǎn)式和靜止式機(jī)械密封（七）內(nèi)裝式和外裝式機(jī)械密封（八）內(nèi)流式和外流式機(jī)械密封（九）多彈簧和單彈簧機(jī)械密封（十）平衡型和非平衡型機(jī)械密封一、機(jī)械密封原理一、機(jī)械密封原理2022-3-105（十一）補(bǔ)償機(jī)構(gòu)形式（十二）雙端面機(jī)械密封（十三）串聯(lián)式機(jī)械密封（十四）波紋管機(jī)械密封（十五）集裝式機(jī)械密封2022-3-106（一）對(duì)摩擦副密封環(huán)的要求（二）摩擦副匹配要考慮的因素（三）密封端面寬度（四）密封環(huán)的主要技術(shù)要求（五）摩擦副端面平面度檢測(cè)（六）密封端面的粗糙度要求（七）動(dòng)環(huán)（旋轉(zhuǎn)環(huán)）（八）靜環(huán)（不旋轉(zhuǎn)）（

4、九）密封環(huán)的種類（十）整體式密封環(huán)二、機(jī)械密封的基本零件二、機(jī)械密封的基本零件2022-3-107（十一）組合式（十二）熱裝式密封環(huán)（十三）熱裝式密封環(huán)的過(guò)盈值選擇（十四）輔助密封圈（十五）傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的作用（十六）靜環(huán)防轉(zhuǎn)方式（十七）機(jī)械密封的彈性元件（十八）波紋管種類（十九）焊接金屬波紋管密封2022-3-108（一）補(bǔ)償環(huán)的受力狀況（二）密封端面中液膜反力的分布情況（三）液膜反力的計(jì)算（四）易汽化介質(zhì)中密封端面間的液膜壓力分布（五）膜壓系數(shù)的影響因素（六）彈簧比壓的計(jì)算（七）載荷系數(shù)K（八）端面比壓（九）波紋管的有效作用直徑de（十）PV值三、機(jī)械密封的計(jì)算三、機(jī)械密封的計(jì)算2022-3-1

5、09（一）摩擦副材料要求（二）制造摩擦副的常用材料（三）碳石墨（四）硬質(zhì)合金WC（五）SiC陶瓷（六）Al2O3 陶瓷及其它陶瓷介紹（七）表面堆焊硬質(zhì)合金（八）作摩擦副的金屬材料（九）填充聚四氟乙烯（十）輔助密封圈材料要求四、機(jī)械密封用材料四、機(jī)械密封用材料2022-3-1010（十一）合成橡膠（十二）柔性石墨（也稱膨脹石墨）（十三）彈性元件材料（十四）機(jī)械密封中基體材料2022-3-1011（一）為什么機(jī)械密封要采用輔助系統(tǒng)（二）什么是輔助系統(tǒng)（三）自沖洗的形式（四）循環(huán)沖洗（五）注入式?jīng)_洗（六）沖洗液進(jìn)入密封腔的方式（七）沖洗量的確定（八）沖洗量的控制（九）沖洗壓力的確定（十）密封腔中的壓

6、力確定五、機(jī)械密封輔助系統(tǒng)五、機(jī)械密封輔助系統(tǒng)2022-3-1012（十一）對(duì)沖洗流體的要求（十二）熱油泵的沖洗液選擇（十三）烷基化裝置中濃硫酸的沖洗液的選擇（十四）輕烴、輕油泵密封沖洗液的選擇（十四）輕烴、輕油泵密封沖洗液的選擇 （十五）機(jī)械密封的冷卻方式十五）機(jī)械密封的冷卻方式 （十六）輔助設(shè)施在何種工況下必須選用2022-3-1013（一）安裝機(jī)封的泵的技術(shù)要求（二）安裝密封前要了解泵及介質(zhì)情況（三）機(jī)械密封的安裝（四）泵的抽空和汽蝕六、機(jī)械密封的安裝和使用六、機(jī)械密封的安裝和使用2022-3-1014（一）摩擦痕跡大于端面寬度（二）摩擦痕跡小于端面寬度（三）硬環(huán)上無(wú)摩擦痕跡（四）石墨端

7、面出現(xiàn)均勻的環(huán)狀溝紋（五）石墨端面中間產(chǎn)生環(huán)狀深溝（六）石墨內(nèi)緣磨損（七）石墨環(huán)臺(tái)階過(guò)早全磨掉（八）石墨環(huán)外緣出現(xiàn)缺口（九）石墨環(huán)斷裂（十）石墨環(huán)出現(xiàn)蝕坑七、機(jī)械密封故障分析七、機(jī)械密封故障分析2022-3-1015（十一）硬質(zhì)合金表面灼傷和裂紋（十二）其它故障簡(jiǎn)介（十三）泵抽空密封失效現(xiàn)象（十四）密封腔中汽蝕，密封失效現(xiàn)象（十五）密封端面汽化的失效現(xiàn)象（十六）泵振動(dòng)過(guò)大的失效現(xiàn)象（十七）沒(méi)有沖洗的故障現(xiàn)象（十八）動(dòng)環(huán)選材注意事項(xiàng)2022-3-1016（一）機(jī)械密封標(biāo)準(zhǔn)介紹（二）機(jī)械密封輔助系統(tǒng)（三）機(jī)械密封的安裝（四）磁力密封介紹（五）高壓機(jī)械密封研制八、補(bǔ)充內(nèi)容八、補(bǔ)充內(nèi)容2022-3-1

8、017一、機(jī)械密封原理一、機(jī)械密封原理（一）定義（圖（一）定義（圖1-1）2022-3-1018 機(jī)械密封是一種用于旋轉(zhuǎn)流體機(jī)械的軸封裝置。（用于離心泵、離心機(jī)、反應(yīng)釜、壓縮機(jī)等設(shè)備，軸和設(shè)備腔體間存在一個(gè)圓周間隙，設(shè)備介質(zhì)從中泄漏，因此必須設(shè)一道阻漏裝置。因機(jī)械密封具有泄漏少、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，成為了主要的軸密封方式，又叫端面密封。） 在國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中的定義：由至少一對(duì)垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的端面組成,在流體壓力及補(bǔ)償機(jī)構(gòu)彈力(或磁力)共同作用下，以及輔助密封圈的配合下， 該對(duì)端面保持貼合并相對(duì)滑動(dòng)，而構(gòu)成的防止流體泄漏的裝置。 2022-3-10191、 密封端面：動(dòng)環(huán)、靜環(huán)摩擦副2、 緩沖補(bǔ)償機(jī)構(gòu)：

9、由彈性元件（圓柱彈簧、圓錐彈簧、 波片彈簧、波紋管等）構(gòu)成。（使貼合）3、 輔助密封圈：包括動(dòng)環(huán)密封圈、靜環(huán)密封圈等，有各 種形式：如O型圈、V型圈、楔形圈等 （二）組成（二）組成2022-3-1020 1、 4個(gè)密封點(diǎn)（亦稱4個(gè)泄漏點(diǎn)，如圖1-1）泄漏點(diǎn)1摩擦端面泄漏點(diǎn)，依靠彈力和介質(zhì)壓力保持 貼和；（動(dòng)密封點(diǎn),兩個(gè)摩擦副之間有相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)）泄漏點(diǎn)2 補(bǔ)償環(huán)密封圈，依靠密封圈的過(guò)盈量實(shí)現(xiàn)密封； （靜密封點(diǎn)，密封圈與軸或軸套之間有微動(dòng)）泄漏點(diǎn)3 非補(bǔ)償環(huán)密封圈，依靠密封圈的過(guò)盈量實(shí)現(xiàn)密封； （靜密封點(diǎn)，密封圈與相配合件之間相對(duì)靜止）泄漏點(diǎn)4 壓蓋與腔體間的密封圈，依靠密封圈的過(guò)盈量實(shí)現(xiàn) 密封；（靜

10、密封點(diǎn)，密封圈與相配合件之間相對(duì)靜 止）（三）密封機(jī)理（三）密封機(jī)理2022-3-10213、 原理 通過(guò)一系列零件將徑向密封轉(zhuǎn)化為軸向密封，在彈簧和介質(zhì)壓力共同作用下，對(duì)由于設(shè)備運(yùn)行所造成的軸向磨損可以及時(shí)補(bǔ)償，使軸向密封面始終保持貼合。由于機(jī)械密封（軸向密封）在運(yùn)行中可以對(duì)軸向磨損進(jìn)行補(bǔ)償，而填料密封（徑向密封）不能對(duì)徑向磨損進(jìn)行補(bǔ)償，故機(jī)械密封比填料密封壽命長(zhǎng)。 2、 傳動(dòng)關(guān)系軸或軸套緊固螺釘5彈簧座4彈簧3補(bǔ)償環(huán)1壓蓋防轉(zhuǎn)銷8非補(bǔ)償環(huán)62022-3-1022 通過(guò)沖洗、冷卻、過(guò)濾、分離等方式進(jìn)行冷卻和潤(rùn)滑，從而改善密封的工作環(huán)境，減少密封的泄漏量，延長(zhǎng)使用壽命。應(yīng)當(dāng)把它看作機(jī)械密封的組

11、成部分。 （四）輔助設(shè)施（四）輔助設(shè)施2022-3-10231、 按使用條件分類（1）高速密封（ZBJ22-001-88：線速度25100m/s）和普通密封（2）高壓和低壓密封（3）高溫、常溫和低溫密封（4）泵用、釜用和壓縮機(jī)用密封（5）耐腐蝕、抗顆粒機(jī)械密封2、 通常按結(jié)構(gòu)分類多彈簧、單彈簧密封旋轉(zhuǎn)式、靜止式密封外裝式、內(nèi)裝式密封外流式、內(nèi)流式密封（五）機(jī)械密封的種類（五）機(jī)械密封的種類2022-3-1024（1）旋轉(zhuǎn)式：補(bǔ)償機(jī)構(gòu)（彈性元件）隨軸旋轉(zhuǎn)。 （由于安裝方便，普通密封大多采用，但易產(chǎn)生不 平衡，而且消耗攪拌功率，所以不能用于高速）（2）靜止式：補(bǔ)償機(jī)構(gòu)（彈性元件）不隨軸旋轉(zhuǎn)。 （用

12、于高速） （六）旋轉(zhuǎn)式和靜止式機(jī)械密封（六）旋轉(zhuǎn)式和靜止式機(jī)械密封（圖1-2） 2022-3-10252022-3-1026（七）內(nèi)裝式和外裝式機(jī)械密封（圖（七）內(nèi)裝式和外裝式機(jī)械密封（圖1-3）2022-3-1027（1） 內(nèi)裝式：靜環(huán)裝在壓蓋內(nèi)側(cè)，靜環(huán)端面面向工作腔。 （用于溫度、壓力較高，腐蝕性不強(qiáng)的場(chǎng)合）（2） 外裝式：靜環(huán)裝在壓蓋外側(cè)，靜環(huán)端面背向工作腔。 （用于低壓、腐蝕性強(qiáng)的場(chǎng)合） 2022-3-1028（一般和內(nèi)裝式、外裝式一致） （1）內(nèi)流式：泄漏方向朝向軸心。（一般密封都采用這 種結(jié)構(gòu)） （2）外流式：泄漏方向朝向離心力方向。（泄漏量大， 只有在壓力、溫度都不高的腐蝕性介質(zhì)

13、中用） （八）內(nèi)流式和外流式機(jī)械密封（八）內(nèi)流式和外流式機(jī)械密封2022-3-1029（1）多彈簧：（又叫小彈簧，軸向尺寸小，軸向彈力均 勻）宜用于高速，不宜用于腐蝕性介質(zhì)。（2）單彈簧：（又叫大彈簧，軸向尺寸大，軸向彈力不 均勻）不宜用于高轉(zhuǎn)速的場(chǎng)合。 （九）多彈簧和單彈簧機(jī)械密封（九）多彈簧和單彈簧機(jī)械密封2022-3-1030（1）平衡型：載荷系數(shù)K1.0 （用于高壓場(chǎng)合）（2）非平衡型：載荷系數(shù)K1.0 （用于普通壓力場(chǎng)合） （十）平衡型和非平衡型機(jī)械密封（十）平衡型和非平衡型機(jī)械密封 2022-3-1031（1）磁力：系統(tǒng)壓力較低時(shí)用（2）波片彈簧、錐形彈簧、螺旋圓柱大彈簧、小彈簧

14、（3）橡膠波紋管、聚四氟乙烯波紋管、金屬波紋管 （十一）補(bǔ)償機(jī)構(gòu)形式（十一）補(bǔ)償機(jī)構(gòu)形式2022-3-1032 兩套密封面對(duì)面或背對(duì)背安裝在一起。 用于工作介質(zhì)有毒、易燃、易爆、易揮發(fā)、易結(jié)晶、高溫、低溫，或氣體、高真空度等場(chǎng)合。 兩套密封之間形成一個(gè)密封腔，在密封腔中引入封液：堵封、潤(rùn)滑、冷卻，選潔凈、潤(rùn)滑性好的封液介質(zhì)。 （十二）雙端面機(jī)械密封（十二）雙端面機(jī)械密封（圖1-4）2022-3-1033 兩套密封沿同一方向布置，密封腔壓力逐級(jí)降低用于高壓場(chǎng)合。 （十三）串聯(lián)式機(jī)械密封（十三）串聯(lián)式機(jī)械密封（圖1-5）2022-3-1034 去掉了補(bǔ)償環(huán)密封圈及其摩擦阻力，補(bǔ)償環(huán)密封圈改至彈簧座

15、處，補(bǔ)償環(huán)追隨性提高，而且避免了補(bǔ)償環(huán)密封圈因軸串、振動(dòng)所產(chǎn)生的磨損。 金屬波紋管用于高溫介質(zhì)，聚四氟乙烯波紋管用于腐蝕性介質(zhì)。 （十四）波紋管機(jī)械密封（十四）波紋管機(jī)械密封2022-3-1035 將機(jī)械密封、軸套、壓蓋組合成一個(gè)整體。安裝時(shí)只需固定壓蓋、軸套，取下定位擋塊即可。安裝方便，排除了安裝不良的影響。（一般擋塊厚度為彈簧壓縮量，從外部易于觀測(cè)） （十五）集裝式機(jī)械密封（十五）集裝式機(jī)械密封（圖1-6）2022-3-1036二、機(jī)械密封的基本零件二、機(jī)械密封的基本零件（一）對(duì)摩擦副密封環(huán)的要求（一）對(duì)摩擦副密封環(huán)的要求 摩擦副密封環(huán)是機(jī)械密封的主要元件，它在很大程度上決定了機(jī)械密封的性

16、能和壽命。因此，對(duì)它有一些基本要求。 （1）足夠的強(qiáng)度和剛度 保證在工作條件（如壓力，溫度，滑動(dòng)速度等）下不損壞，變形小，工作條件波動(dòng)時(shí)影響小。 （2）端面有足夠的硬度、耐腐蝕性能確保使用壽命。2022-3-1037 （3）耐熱沖擊力 高的導(dǎo)熱系數(shù)，低的線膨脹系數(shù)。 （4）較小的摩擦系數(shù)，良好的自潤(rùn)滑性，材料與介質(zhì)有 很好的浸潤(rùn)性短時(shí)間干摩擦，不損傷端面。 （5）易加工，材料成本低2022-3-1038（1）一般選擇一軟一硬的材料配對(duì)，軟環(huán)作窄環(huán)，如 YG6/M106K，只有介質(zhì)含固體顆粒、易結(jié)晶、粘度高時(shí)才選用硬對(duì)硬。（2）盡量采用內(nèi)裝、內(nèi)流式結(jié)構(gòu)，防止機(jī)械雜質(zhì)進(jìn)入密封 端面，減少泄漏量。（

17、3）選導(dǎo)熱性良好材料作動(dòng)環(huán)。 以利散熱，降低端面溫度。（4）環(huán)的壁厚不可太薄，以保證整體強(qiáng)度、剛度，也利散 熱（導(dǎo)熱欠佳的材料，可薄一些）。（5）動(dòng)環(huán)和軸（軸套）間隙A11（0406）以利補(bǔ)償 靜環(huán)和軸（軸套）間隙13mm以免摩擦 （二）摩擦副匹配要考慮的因素（二）摩擦副匹配要考慮的因素2022-3-1039（1）主要決定窄環(huán)（軟環(huán)）寬度，寬環(huán)外徑窄環(huán)外徑 0.5，寬環(huán)內(nèi)徑窄環(huán)內(nèi)徑0.5； （2）泄漏量與摩擦副端面寬度關(guān)系不大 （3）窄的端面摩擦熱少，溫度梯度小，熱變形小，磨損均勻； （4）從受力角度出發(fā)，窄的端面整體強(qiáng)度和剛度差，易損壞 或變形。因此應(yīng)綜合考慮。對(duì)于普通密封，端面寬度推 薦值

18、如下： （三）（三） 密封端面寬度密封端面寬度2022-3-1040 寬系列用于組對(duì)性能好（如YG6/M106K、SiC/M106K）、工況條件好的場(chǎng)合 窄系列用于組對(duì)性能欠佳（如YG6/YG6、YG6/青銅）、飽和蒸氣壓高、易揮發(fā)、顆粒介質(zhì)，高速機(jī)械密封，（對(duì)于輕烴介質(zhì)，在強(qiáng)度夠的情況下，取窄系列）。 軸 徑16355570100120寬系列2.53.04.05.06.07.0中系列2.02.53.04.05.05.0窄系列1.52.02.02.53.03.02022-3-1041（）平面度0.0009，硬質(zhì)0.2，軟質(zhì)0.4，表 面不應(yīng)有裂紋、劃傷、氣孔、疏松等缺陷。（）密封環(huán)端面與安裝輔

19、助密封圈處的平行度、垂直度按 的級(jí)精度要求。（）安裝輔助密封圈處粗糙度：3.2，徑向尺寸公 差或。 上述要求是對(duì)普通機(jī)械密封而言，對(duì)轉(zhuǎn)速較低的釜用 機(jī)械密封可適當(dāng)放寬標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)高速機(jī)封要求更高。 （四）密封環(huán)的主要技術(shù)要求（四）密封環(huán)的主要技術(shù)要求2022-3-1042 平面度0.0009，普通量具無(wú)法檢測(cè)，通常利用光波的干涉效應(yīng)來(lái)檢測(cè)。（1）光波的干涉效應(yīng) 根據(jù)波動(dòng)學(xué)原理，兩波產(chǎn)生干涉的條件是：（a）兩波在相遇點(diǎn)振向一致；（b）兩波具有相同的頻率；（c）兩波在相遇點(diǎn)有固定的周相差 。（兩個(gè)同樣的鈉光燈 不行，只有用同一光源發(fā)出的光設(shè)法分成兩束，才 滿足相干條件） （五）摩擦副端面平面度檢測(cè)（五

20、）摩擦副端面平面度檢測(cè)2022-3-1043 滿足相干條件的兩束光的疊加效果是：在波程差為波長(zhǎng)整數(shù)倍的地方，光強(qiáng)度加強(qiáng)；在波程差為半個(gè)波長(zhǎng)的奇數(shù)倍的地方，光強(qiáng)度減至零（變暗）。這就是光的干涉原理。 2022-3-1044（2）平面度檢測(cè)原理 設(shè)入射角i=0，e為氣膜厚度（即是被檢測(cè)面上點(diǎn)到平晶的距離），為光波波長(zhǎng)，為光的波程差，那么=2e/2當(dāng)=k時(shí)，被檢測(cè)面上點(diǎn)變暗；=(2k1)/2 ，被檢測(cè)面上點(diǎn)變亮 ；（其中k=0,1,2,3,4,，k為整數(shù)）由以上公式可以得出下面結(jié)論： （）相鄰兩條光帶所對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)的氣膜厚度差（高度差）為/2，（對(duì)于鈉光燈=0.589m，/20.3m）2022-3-10

21、45（）相鄰兩條光帶寬b=/2Sin，（為空氣膜傾斜角）（）當(dāng)e=0時(shí)，=/2（半波損失），出現(xiàn)暗條紋； （1）合格光帶舉例 2022-3-1046（2）平面度檢測(cè)器（圖2-3） 平晶：由派利克斯玻璃、熔凝水晶或折射系數(shù)為1.516的光學(xué)玻璃制造。表面平面度0.1m(2級(jí))，0.03m (1級(jí))。光源:鈉光燈(=0.589m) 2022-3-1047 密封端面承載能力與表面粗糙度有很大關(guān)系，大約有如下關(guān)系： （六六）密封端面的粗糙度要求密封端面的粗糙度要求精車磨加工研磨拋光粗糙度3.20.80.40.2承載面積（%）4124095端面比壓增加（倍）247.31.50.052022-3-1048

22、 由此可以看出，密封端面粗糙度應(yīng)在0.2以上，否則，端面比壓比理論值高的多，結(jié)果是高點(diǎn)接觸，局部壓力很高；由于摩擦副的硬度、剛度的差異，局部高點(diǎn)發(fā)熱甚至產(chǎn)生裂紋。石墨環(huán)表面磨出細(xì)微的環(huán)狀溝紋。泵的振動(dòng)和動(dòng)、靜環(huán)的不同心會(huì)加劇這種磨損。被磨掉的顆粒存在于端面中，形成磨粒磨損，磨損加劇，有時(shí)在泄漏的介質(zhì)中可以看到石墨黑漿。 2022-3-1049非補(bǔ)償動(dòng)環(huán)（只旋轉(zhuǎn)，不能補(bǔ)償，其后無(wú)彈性元件。)補(bǔ)償動(dòng)環(huán)（既旋轉(zhuǎn)，又作軸向補(bǔ)償，其后有彈性元件。)（）輔助密封圈受軸向力，軸向、徑向都起密封作用，這 種密封方式較為可靠。（）輔助密封圈只受徑向力，易產(chǎn)生老化、冷流變形，從 而導(dǎo)致密封失效。（）波紋管：無(wú)作軸

23、向補(bǔ)償?shù)妮o助密封圈，因此，浮動(dòng) 性好，密封圈不易失效。 （七）動(dòng)環(huán)（旋轉(zhuǎn)環(huán)）（七）動(dòng)環(huán)（旋轉(zhuǎn)環(huán)） 2022-3-1050 非補(bǔ)償靜環(huán)（不旋轉(zhuǎn)不補(bǔ)償）：主要有三種安裝方式：浮裝式、托裝式、夾固式。 補(bǔ)償靜環(huán)（不旋轉(zhuǎn)只補(bǔ)償）：其輔助密封圈情況和補(bǔ)償動(dòng)環(huán)基本一致。 （八）靜環(huán)（八）靜環(huán)(不旋轉(zhuǎn)不旋轉(zhuǎn))2022-3-1051 整體式（用同一種材料制造）、組合式（如鑲嵌）、表面堆焊、表面噴涂 （九）密封環(huán)的種類（九）密封環(huán)的種類2022-3-1052（十）整體式密封環(huán)（十）整體式密封環(huán) 各個(gè)部位性能均勻一致，最常用的有：石墨、SiC、鈷基硬質(zhì)合金、鎳基硬質(zhì)合金、NiCr基硬質(zhì)合金、陶瓷等。2022-3-

24、1053整體環(huán)價(jià)格高，加工困難，因此出現(xiàn)組合式密封環(huán)。組合式包括： （）熱裝式 （）帶密封圈式（無(wú)組合應(yīng)力、無(wú)應(yīng)力變形；開(kāi)槽、打 孔麻煩，多一泄漏點(diǎn)） （十一）組合式（十一）組合式2022-3-1054優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能優(yōu)異，價(jià)格較低，運(yùn)用較多。缺點(diǎn)：（）因過(guò)盈接觸不均勻，而產(chǎn)生機(jī)械變形。 （）兩種材料線膨脹系數(shù)不一致，當(dāng)溫度變化 時(shí)，過(guò)盈量變化，會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力變形。 （十二）熱裝式密封環(huán)（十二）熱裝式密封環(huán)2022-3-1055=Dp（12）T式中 ：工作溫度時(shí)的過(guò)盈量 ：常溫過(guò)盈量 Dp：鑲嵌直徑 1：座線脹系數(shù) 2：環(huán)的線脹系數(shù) T=工作溫度常溫（20。C） （YG6：4.5106 1/。

25、C 1Cr18Ni9Ti：16.6106 1/。C 3Cr13：11.5106 1/。C）（1）在滿足傳遞扭矩的情況下，取最小過(guò)盈值；（十三）熱裝式密封環(huán)的過(guò)盈值選擇（十三）熱裝式密封環(huán)的過(guò)盈值選擇2022-3-1056（2）由上式，當(dāng)使用溫度為300C時(shí)，對(duì) YG6/1Cr18Ni9Ti，過(guò)盈量為：= Dp（16.64.5）106（30020） =3.4103 Dp （以便記憶）（3）長(zhǎng)期放置的鑲嵌環(huán)，使用前要檢查平面度；（4）對(duì)大直徑、高轉(zhuǎn)速(環(huán)座產(chǎn)生離心力)、彈性模量小 的材質(zhì)(4J42、鈦合金)，過(guò)盈量可相應(yīng)大一些。（5）高溫200C以上少用熱裝式結(jié)構(gòu)，否則要核算過(guò) 盈量。 2022-

26、3-1057（1）材料要求（）在工作溫度下耐介質(zhì)腐蝕（）足夠的彈性（）有一定強(qiáng)度(柔性石墨因強(qiáng)度差，使用場(chǎng)合受到限制)（）耐磨（）易加工、價(jià)格低（2）種類（）按材料分：合成橡膠、聚四氟乙烯、柔性石墨等；（）按截面形狀分：矩形、V形、楔形、包四氟形等； （十四）輔助密封圈（十四）輔助密封圈2022-3-1058 把軸或軸套的運(yùn)動(dòng)方式(旋轉(zhuǎn))傳遞給動(dòng)環(huán)，一般是通過(guò)鍵、緊定螺釘、傳動(dòng)螺釘、銷、R槽、撥叉、彈簧、波紋管等的組合來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)。（1）緊定螺釘（頂絲）傳動(dòng)：在軸表面劃凹坑，否則易打 滑失效，特別當(dāng)直徑較大和溫度較高時(shí)。（2）鍵臺(tái)階傳動(dòng)（3）撥叉?zhèn)鲃?dòng)（一邊開(kāi)槽一邊伸爪）（4）并圈彈簧傳動(dòng)（彈簧旋

27、向必須和軸旋向一致）（十五）傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的作用（十五）傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的作用2022-3-1059（5）銷釘傳動(dòng)（6）凸耳傳動(dòng)（7）勾圈彈簧傳動(dòng)（8）波紋管傳動(dòng)（9）螺帽固定2022-3-1060（1）浮裝式（可以在軸向、徑向設(shè)計(jì)防轉(zhuǎn)銷）（2）托裝式(一般小扭矩可不用銷，要注意端面垂直度)（3）夾固式(浮動(dòng)性差，注意端面垂直度)（4）防抽空(前加卡環(huán)) （十六十六）靜環(huán)防轉(zhuǎn)方式靜環(huán)防轉(zhuǎn)方式 2022-3-1061螺旋壓縮彈簧錐形彈簧：軸向尺寸較小碟形彈簧：軸向尺寸小波片彈簧：軸向尺寸小并圈彈簧、帶勾彈簧：雙功能(彈力、傳動(dòng))波紋管：三功能(彈力、傳動(dòng)、密封) （十七十七）機(jī)械密封的彈性元件機(jī)械密封的彈性元

28、件2022-3-1062橡膠波紋管：用于中性介質(zhì)：水、油，壓力、溫度都不高 的場(chǎng)合；聚四氟乙烯波紋管：用于腐蝕性介質(zhì)，酸、堿；金屬波紋管：用于高溫、高速(追隨性好)。 (十八十八)波紋管種類波紋管種類2022-3-1063（1） 制造 采用厚度為0.1-0.2mm的沉淀硬化不銹鋼薄帶(AM350、0Cr17Ni17Ti、0Cr15Ni17Mo2Al、INCONEL-X-750及Ti合金、Hasterlloy C-276等)沖壓成截面為S形的片狀環(huán)形件，再焊接成型(用微束等離子焊)。 沉淀硬化不銹鋼焊接后須經(jīng)熱時(shí)效處理，將奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，并使馬氏體中析出金屬化合物，沉淀出硬化相，從而獲得高強(qiáng)

29、度、較高的塑性及屈強(qiáng)比（S/D0.80.9）。例：AM350 熱失效：真空爐850C進(jìn)行淬火處理，再進(jìn)行80C的低溫處理(制冷劑F12)，以達(dá)到增加彈性、穩(wěn)定尺寸的目的。（十九十九） 焊接金屬波紋管密封焊接金屬波紋管密封2022-3-1064（2）特點(diǎn) 焊接金屬波紋管密封不用會(huì)產(chǎn)生較小滑移的輔助密封圈，使用溫度范圍廣：200600C。高速下對(duì)軸的振動(dòng)、振擺適應(yīng)性強(qiáng)，追隨性好。 （3）彈率(即剛度N/mm) k=Et3（d1d2）/2nB3d2/d1 E：工作溫度下彈性模量（N/mm2）： AM350： 1.75106(315.6C)、INCONEL：2.14106(26.7C)、1.59106

30、(649C)、17-7PH： 2.0106(21.1C)、Ti： 1.31106(196C)、1.14106(23.9C)、 0.70106(538C)。 2022-3-1065t：波片厚度mmn：波數(shù)d1/d2：管子內(nèi)外徑mmB：波紋管片寬（d2d1）/2 公式中未考慮波片斷面形狀，具有一定誤差，實(shí)際生產(chǎn)中用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)彈率。 2022-3-1066八、機(jī)械密封的安裝和使用八、機(jī)械密封的安裝和使用 據(jù)國(guó)內(nèi)某煉油廠的一份密封失效統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明：密封本身問(wèn)題（鑲環(huán)不佳14，動(dòng)環(huán)硬度不夠9，K太大6，材質(zhì)不對(duì)3，靜環(huán)墊太緊3，密封面不平2，密封面太窄2）占34.5%。輔助設(shè)施問(wèn)題（沒(méi)有沖洗23，沖洗

31、管堵塞1，冷卻水結(jié)垢3）占23.9%。介質(zhì)及工作條件不好(腐蝕加磨損10，有固體顆粒6，抽空4，密封面結(jié)冰4，密封面結(jié)晶3,粘度太大2)占25.7%。泵的問(wèn)題(串軸4，振動(dòng)大3，壓蓋墊壞2，密封箱面不平1)占8.8%。安裝問(wèn)題(軸套墊漏5，壓縮量小3)占7.1%。后三項(xiàng)屬于安裝和使用的原因,合計(jì)占41.6%。因此,必須認(rèn)識(shí)安裝和使用的問(wèn)題。 2022-3-1067（一）安裝機(jī)封的泵的技術(shù)要求（一）安裝機(jī)封的泵的技術(shù)要求 1 轉(zhuǎn)子部分（1）軸徑向跳動(dòng)0.030.05mm轉(zhuǎn)子徑向跳動(dòng)：葉輪口環(huán)0.060.10軸套等部位0.040.06(小直徑對(duì)小值，大直徑對(duì)大值)（2）葉輪應(yīng)找靜平衡,在3000r

32、/min工作的葉輪,不平衡量應(yīng)小于下表規(guī)定 葉輪外徑mm 200 201300 301400 401500 不平衡量g cm 3 5 8 10 2022-3-1068（3）屬于下列情況之一者還需檢查轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡單級(jí)泵的葉輪直徑超過(guò)300mm兩級(jí)泵的葉輪直徑超過(guò)250mm允許剩余不平衡量可用下式計(jì)算剩余不平衡量：max=635w/n W：軸頸的質(zhì)量Kg n：泵轉(zhuǎn)速r/min（4）對(duì)于彈性柱銷式及其他用鑄鐵制造的聯(lián)軸器，當(dāng)直徑超過(guò)125而總長(zhǎng)度超過(guò)300mm時(shí)也需進(jìn)行動(dòng)平衡校驗(yàn)，允許剩余不平衡值仍用上式計(jì)算，式中w應(yīng)為聯(lián)軸器的質(zhì)量。2022-3-10692、各部件相對(duì)位置公差密封腔與軸的同軸度0.

33、1mm(即軸的徑向跳動(dòng))密封腔端面與軸的垂直度0.05mm轉(zhuǎn)子的軸向串量0.30mm壓蓋與密封腔配合止口的同軸度0.1mm3、與電機(jī)的同心度電機(jī)單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，其振幅不超過(guò)0.03mm工作溫度下泵與電機(jī)的同心度：軸向0.08mm，徑向0.10mm立式泵采用的剛性聯(lián)軸器同心度：軸向 0.04mm,徑向0.05mm 4、泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)雙振恒值最大不超過(guò)0.06mm 2022-3-1070（二二）安裝密封前要了解泵及介質(zhì)情況安裝密封前要了解泵及介質(zhì)情況 1、泵型號(hào)及結(jié)構(gòu)、支承方式(懸臂或雙支承)、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向及泵安裝方面的情況。2、泵內(nèi)介質(zhì)性質(zhì)：如粘度、潤(rùn)滑性、汽化壓力、腐蝕性以及是否含機(jī)械雜質(zhì)、出現(xiàn)結(jié)晶等。3

34、、泵的工作情況：工作溫度、進(jìn)出口壓力，密封箱中的壓力、溫度，采取何種輔助設(shè)施，泵運(yùn)轉(zhuǎn)中的振動(dòng)，泵是連續(xù)還是間斷運(yùn)轉(zhuǎn)等。 了解上述情況后，再檢查配備的密封型式、結(jié)構(gòu)參數(shù)、零件材料以及輔助設(shè)施是否合適。一旦密封失效，對(duì)分析原因也是必須的。 2022-3-1071（三）機(jī)械密封的安裝（三）機(jī)械密封的安裝 安裝步驟 （1）靜環(huán)裝入壓蓋，并檢查端面與壓蓋定位面平行度（如 圖8-1用深度尺測(cè)四周l，max-min即為平行度）液態(tài)烴 介質(zhì)：0.02 油類介質(zhì)：0.04圖 8-12022-3-1072（2）動(dòng)環(huán)和傳動(dòng)座的裝配（3）機(jī)封定位并緊固傳動(dòng)座(定位很重要,要保證壓縮到工作 高度)（4）裝上帶靜環(huán)的壓蓋

35、。靜環(huán)及壓蓋內(nèi)孔與軸外圓間隙沿圓 周誤差0.1，擰緊壓蓋螺栓，四周均勻用力,偏斜度 0.04。（5）盤(pán)車檢查壓蓋、靜環(huán)與軸是否有摩擦，感覺(jué)應(yīng)均勻， 輕快（6）安裝輔助設(shè)施（7）打開(kāi)泵入口閥，引入介質(zhì)試靜壓，檢查密封性。再緩慢 盤(pán)車逐漸加快，一方面檢查泄漏情況，另一方面排出密 封腔中氣體（很重要），最后等待開(kāi)車。 2022-3-1073（四）泵的抽空和汽蝕（四）泵的抽空和汽蝕 抽空：泵啟動(dòng)前沒(méi)灌泵、進(jìn)空氣、液體不滿或介質(zhì)大量汽化，這種情況下，泵出口壓力近于零或接近泵入口壓力，泵內(nèi)壓力降低。這叫抽空。抽空會(huì)讓泵內(nèi)接觸零件和機(jī)械摩擦副發(fā)生干摩擦或半干摩擦，加劇磨損或零件移位而損壞泵及密封。汽蝕：正在

36、運(yùn)轉(zhuǎn)中的泵，由于泵內(nèi)各點(diǎn)壓力及溫度的差異，介質(zhì)中溶解的氣體溢出或介質(zhì)組分的局部汽化，同時(shí)在另外某些處又不斷溶解和凝聚，導(dǎo)致泵內(nèi)產(chǎn)生高速、高壓、高頻的水力沖擊，這叫汽蝕。汽蝕使泵發(fā)出噪音，泵體振動(dòng)，出口壓力大幅波動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)損壞泵的某些零件：如葉片出現(xiàn)麻點(diǎn)或蜂窩狀，葉輪耐磨環(huán)磨損或脫落，葉輪鎖緊螺母松動(dòng)，甚至斷軸，抱軸等，機(jī)封發(fā)生失效及至損壞。 2022-3-1074防抽空和汽蝕辦法：1、從工藝操作上減少（從穩(wěn)定工藝操作條件入手）泵的吸入管徑應(yīng)適當(dāng)加大并盡量減少阻力損失；灌注高度要足夠；吸入管路應(yīng)防止氣體的留存；一旦出現(xiàn)氣體要能返回塔器，為此在進(jìn)泵前需加一氣體返塔的管線。從工藝操作上,溫度宜取下限

37、，壓力宜取上限，塔底液面不可過(guò)低，泵的流量要適中，盡量減小壓力和溫度出樣較大變化。對(duì)入口壓力是負(fù)壓的備用泵入口閥門(mén)應(yīng)關(guān)閉。影響壓力、溫度的因素很多，單純通過(guò)工藝操作避免抽空和汽蝕是不可能的。2、注入式?jīng)_洗是解決汽蝕和抽空的有效措施2022-3-10753、從機(jī)械密封結(jié)構(gòu)入手 從密封結(jié)構(gòu)無(wú)法避免汽蝕的產(chǎn)生，但可以減少汽蝕對(duì)密封的危害。 減少摩擦熱，密封面直徑盡量小，寬度盡量窄；選材要有好的自潤(rùn)滑性能和低的摩擦系數(shù)。靜環(huán)采用夾固式或增加限位壓板。采用平衡型機(jī)封（降PV值降摩擦熱，動(dòng)環(huán)限位等）或用其他限位方式。 2022-3-1076九、機(jī)械密封故障分析九、機(jī)械密封故障分析 （一）摩擦痕跡大于端面寬

38、度（一）摩擦痕跡大于端面寬度 1、泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)振動(dòng)太大（使動(dòng)環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)中產(chǎn)生徑向和軸向振 擺，液膜厚度變化大，有時(shí)密封面被推開(kāi)，造成泄漏量 增大）。 2、窄環(huán)與軸不同心（靜環(huán)壓蓋止口間隙太大，因自重下 沉）。 2022-3-1077（二）摩擦痕跡小于端面寬度（二）摩擦痕跡小于端面寬度 1、窄環(huán)內(nèi)緣高，外緣低，端面間隙呈收斂形 液膜壓力增大，P比減小，造成泄漏（如果潤(rùn)滑條件好， 長(zhǎng)期不易跑和至正常）。2、窄環(huán)外緣高，內(nèi)緣低，端面間隙呈喇叭形，液膜壓力 減小，P比增大（如果潤(rùn)滑條件好，較快跑和，可用， 但潤(rùn)滑條件差，會(huì)加劇磨損，很快失效）。 3、摩擦痕跡不連續(xù)，或局部接觸，有時(shí)出現(xiàn)大半圓（俗 稱馬蹄形）產(chǎn)

39、生泄漏（硬環(huán)不平，有可能是熱應(yīng)力變 形）。 2022-3-1078（三）硬環(huán)上無(wú)摩擦痕跡（三）硬環(huán)上無(wú)摩擦痕跡 1、傳動(dòng)裝置和軸（或軸套）打滑（如頂絲在高溫下松動(dòng)）2、端面未貼和，安裝失誤3、鑲嵌環(huán)在高溫下松脫 2022-3-1079（四）石墨端面出現(xiàn)均勻的環(huán)狀溝紋（四）石墨端面出現(xiàn)均勻的環(huán)狀溝紋 1、端面液膜汽化，介質(zhì)工作溫度高，摩擦熱產(chǎn)生汽化。2、端面高溫使浸樹(shù)脂石墨性能下降。3、非平衡型機(jī)械密封，K大，PV值高，大量摩擦熱產(chǎn)生汽化。4、介質(zhì)潤(rùn)滑性不良（液態(tài)烴、熱水）。5、抽空和汽蝕，引起干摩擦或半干摩擦，使溝紋深一些 2022-3-1080（五）石墨端面中間產(chǎn)生環(huán)狀深溝（五）石墨端面中間

40、產(chǎn)生環(huán)狀深溝 端面過(guò)熱過(guò)載（易發(fā)生在溫度較高的柴油泵非平衡機(jī)械密封上），石墨撕裂附在硬環(huán)上磨損石墨，發(fā)生粘著磨損。 2022-3-10812022-3-1082（六）石墨內(nèi)緣磨損（六）石墨內(nèi)緣磨損 高溫泵密封，壓蓋通冷卻水，高溫下冷卻水結(jié)垢，磨掉石墨內(nèi)緣，同時(shí)動(dòng)環(huán)堵塞，無(wú)補(bǔ)償性。（改用軟化水或低壓水蒸氣） 2022-3-1083（七）石墨環(huán)臺(tái)階過(guò)早全磨掉（七）石墨環(huán)臺(tái)階過(guò)早全磨掉 1、介質(zhì)潤(rùn)滑性差（如丁烯等），非平衡型機(jī)械密封， 無(wú)沖洗、冷卻。 2、石墨質(zhì)量差，質(zhì)地粗，不耐磨。 2022-3-1084（八）石墨環(huán)外緣出現(xiàn)缺口（八）石墨環(huán)外緣出現(xiàn)缺口 沖洗量過(guò)大，沖洗孔正對(duì)著石墨，石墨環(huán)被沖蝕出

41、現(xiàn)缺口。 2022-3-1085（九）石墨環(huán)斷裂（九）石墨環(huán)斷裂 1、輕烴類介質(zhì) 直徑較大，沒(méi)有沖洗等輔助設(shè)施，PV值大，摩擦熱不易散失，密封面間汽化，使石墨環(huán)溫度升高。因石墨傳熱好，使輔助密封圈升溫膨脹（PTFE），擠壓力大。同時(shí)密封端面附近存在膨脹熱應(yīng)力。二力作用，使石墨斷裂。 2、平衡型密封，由于安裝失誤，軸套臺(tái)階頂住動(dòng)環(huán)臺(tái)階，軸向力太大，造成石墨斷裂。 2022-3-10862022-3-1087（十十）石墨環(huán)出現(xiàn)蝕坑石墨環(huán)出現(xiàn)蝕坑(大小不等大小不等15mm，形狀不規(guī)則形狀不規(guī)則) 多發(fā)生在高粘度介質(zhì)（如100左右的渣油）泵上，因表面受擠壓應(yīng)力，同時(shí)又處于滑動(dòng)狀態(tài)。石墨表面內(nèi)部受剪切應(yīng)

42、力。粘度越大，摩擦力越大，剪切應(yīng)力越大，當(dāng)超過(guò)石墨強(qiáng)度時(shí)，表面發(fā)生剝落，表現(xiàn)出來(lái)就出現(xiàn)蝕坑。 2022-3-1088（十一）硬質(zhì)合金表面灼傷和裂紋（十一）硬質(zhì)合金表面灼傷和裂紋 2022-3-1089 密封面上有環(huán)狀溝紋是由于密封表面汽化的結(jié)果（密封腔中仍為液態(tài)），那么，表面灼傷，產(chǎn)生熱裂紋則是密封腔中液體已經(jīng)汽化或抽空，即摩擦副屬于干或半干摩擦，表面溫度急劇升高，摩擦副過(guò)熱，一旦液體重新出現(xiàn)，摩擦副被急劇冷卻，產(chǎn)生很大的溫度應(yīng)力。對(duì)于導(dǎo)熱性好和強(qiáng)度高的材料（如WC），出現(xiàn)擦亮和變色的痕跡。有時(shí)在密封表面出現(xiàn)裂紋，對(duì)導(dǎo)熱性差，強(qiáng)度低的材料（堆焊）表面出現(xiàn)徑向裂紋。 無(wú)論哪中材料在環(huán)表面都會(huì)出現(xiàn)

43、環(huán)狀溝紋。 2022-3-1090（十二）其他故障簡(jiǎn)介（十二）其他故障簡(jiǎn)介 1、鑲嵌環(huán)松脫 在高溫泵（或PV值高的場(chǎng)合）鑲嵌環(huán)易松脫產(chǎn)生泄漏。如介質(zhì)為重油、渣油等，環(huán)與座之間有油漬，但磨損?。ㄒ驖?rùn)滑性好），如介質(zhì)是汽油，液態(tài)輕，環(huán)與座之間有磨損，但無(wú)油漬。2、輔助密封圈失效方式（1）如圖，鑲嵌環(huán)松脫，端面磨損。（2）4FV圈唇部卷邊（密封腔汽蝕產(chǎn)生。） （3）4F由白色變成灰黃色，兩件粘在一起；橡膠出現(xiàn)龜裂 粘在密封環(huán)上。（泵抽空，密封面干摩擦所致）。（4）僅僅靠徑向密封的密封圈，使用過(guò)程中，橡膠老化失 彈，4F冷流變形，失去過(guò)盈量造成泄漏。 2022-3-10912022-3-10923、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)失效 密封的傳動(dòng)件常常是緊定螺釘，傳動(dòng)螺釘，傳動(dòng)銷，凸緣，拔叉，甚至是單只大彈簧，造成他們的失效常常是：（1）高溫使其松動(dòng)；（2）泵的汽蝕或非補(bǔ)償環(huán)安裝傾斜,造成振動(dòng)沖擊磨損；（3）端面比壓過(guò)高或頻繁大幅波動(dòng)；（4）組對(duì)不當(dāng)（易咬合）使摩擦系數(shù)高，潤(rùn)滑性不好；（5）開(kāi)、停車頻繁或受力過(guò)大。 2022-3-10934、彈簧斷裂（1）設(shè)計(jì)不當(dāng)（彈簧指數(shù)過(guò)小，c=D/d應(yīng)4（58）、 材料缺陷、制造不良、疲勞裂紋擴(kuò)展造成。（2）應(yīng)力，腐蝕斷裂。（3）過(guò)載斷裂。5、軸套（靠補(bǔ)償環(huán)密封圈處）出