機(jī)械密封基礎(chǔ)知識(shí)講課資料課件

2022/12/11序言

機(jī)械密封廣泛用于石油、化工、冶金、煤炭、食品、醫(yī)療、電力、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。

2022/12/11序言機(jī)械密12022/12/12

一、機(jī)械密封原理

二、機(jī)械密封的基本零件

三、機(jī)械密封用材料

四、機(jī)械密封輔助系統(tǒng)

五、機(jī)械密封性能的影響因素

六、機(jī)械密封安裝和故障分析

2022/12/12

一、機(jī)械密封原理

二、機(jī)械密封22022/12/13一、機(jī)械密封原理（一）定義（圖1-1）2022/12/13一、機(jī)械密封原理（一）定義（圖1-1）32022/12/14

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(xiàn)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。

2022/12/14機(jī)械密封是一種用于旋轉(zhuǎn)流42022/12/151、

密封端面：動(dòng)環(huán)、靜環(huán)───摩擦副2、

緩沖補(bǔ)償機(jī)構(gòu)：由彈性元件（圓柱彈簧、圓錐彈簧、波片彈簧、波紋管等）構(gòu)成。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2022/12/151、

密封端面：動(dòng)環(huán)、靜環(huán)───摩擦52022/12/16

1、

4個(gè)密封點(diǎn)（亦稱(chēng)4個(gè)泄漏點(diǎn)，如圖1-1）泄漏點(diǎn)1─端面相對(duì)旋轉(zhuǎn)的密封點(diǎn)（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─動(dòng)環(huán)與軸或軸套之間的密封點(diǎn)（靜密封點(diǎn)，密封圈與軸或軸套之間有微動(dòng)）泄漏點(diǎn)3─靜環(huán)與壓蓋端面之間的密封點(diǎn)（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─壓蓋與泵殼或其它設(shè)備之間的密封點(diǎn)（靜密封點(diǎn)，密封圈與相配合件之間相對(duì)靜止）（三）密封機(jī)理2022/12/161、4個(gè)密封點(diǎn)（亦62022/12/172、

原理

通過(guò)一系列零件將軸向密封轉(zhuǎn)化為徑向密封，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，使垂直于旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)的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)。

2022/12/172、原理72022/12/18

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)械密封的組成部分。

（四）輔助設(shè)施2022/12/18通過(guò)沖洗、冷卻、過(guò)濾、分82022/12/191、

按使用條件分類(lèi)（1）高速密封和普通密封（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(lèi)

1)旋轉(zhuǎn)式、靜止式密封2)內(nèi)裝式、外裝式密封3)內(nèi)流式、外流式密封4)單彈簧、多彈簧密封（五）機(jī)械密封的種類(lèi)2022/12/191、按使用條件分類(lèi)（五）機(jī)械密封的種類(lèi)92022/12/110按補(bǔ)償機(jī)構(gòu)是否隨軸旋轉(zhuǎn)分為：（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)。（用于高速）

（六）旋轉(zhuǎn)式和靜止式機(jī)械密封（圖1-2）

2022/12/110按補(bǔ)償機(jī)構(gòu)是否隨軸旋轉(zhuǎn)分為：（六）旋轉(zhuǎn)102022/12/1112022/12/11111（七）內(nèi)裝式和外裝式機(jī)械密封（圖1-3）（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）

（七）內(nèi)裝式和外裝式機(jī)械密封（圖1-3）（1）內(nèi)裝式：靜環(huán)裝122022/12/1132022/12/113132022/12/114（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)中用）

（八）內(nèi)流式和外流式機(jī)械密封2022/12/114（一般和內(nèi)裝式、外裝式一致）（142022/12/115（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2022/12/115（1）多彈簧：（又叫小彈簧，軸向尺寸小152022/12/116（1）平衡型：密封流體作用在密封端面上的壓力部分卸荷或全部卸荷載荷系數(shù)K＜1.0（用于高壓場(chǎng)合）（2）非平衡型：密封流體作用在密封端面的壓力不卸荷載荷系數(shù)K≥1.0（用于普通壓力場(chǎng)合）

（十）平衡型和非平衡型機(jī)械密封

2022/12/116（1）平衡型：密封流體作用在密封端面上162022/12/117（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

（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2022/12/117（1）磁力：系統(tǒng)壓力較低時(shí)用（十一）補(bǔ)172022/12/118兩套密封面對(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，在密封腔中引入密封液：堵封、潤(rùn)滑、冷卻，選潔凈、潤(rùn)滑性好的密封液介質(zhì)。

（十二）雙端面機(jī)械密封（圖1-4）2022/12/118兩套密封面對(duì)面或背對(duì)背安182022/12/1191-彈簧盒組件；2-軸套；3-動(dòng)環(huán)Ⅰ；4-泵端蓋；5-靜環(huán)Ⅰ；6-靜環(huán)座；7-壓蓋；8-傳動(dòng)環(huán)；9-轉(zhuǎn)動(dòng)圈；10-泵軸；11-靜環(huán)Ⅱ；12-動(dòng)環(huán)Ⅱ；13-彈簧；14-泵送環(huán)；15-O形圈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（圖1-5）2022/12/1191-彈簧盒組件；2-軸套；3-動(dòng)環(huán)Ⅰ；19

串聯(lián)密封由機(jī)械密封本身和機(jī)械密封系統(tǒng)兩端部分組成。對(duì)于機(jī)械密封本身，我們用的是兩級(jí)密封集裝在一起的串聯(lián)密封。其中一級(jí)密封（介質(zhì)側(cè)）是內(nèi)密封，二級(jí)密封（大氣側(cè)）是外密封，起安全環(huán)保作用。當(dāng)一級(jí)密封發(fā)生泄漏后，由于二級(jí)密封的作用，從一級(jí)密封泄漏的介質(zhì)仍然不能泄漏到大氣中去，二級(jí)密封保護(hù)了周?chē)h(huán)境不受密封泄漏液的影響，增加了裝置和人身安全。從一級(jí)密封泄漏的介質(zhì)，通過(guò)密封系統(tǒng)貯油罐上的管道放入氣柜回收或放入火炬燃燒，不對(duì)現(xiàn)場(chǎng)排放。

202022/12/121

（十四）集裝式機(jī)械密封（圖1-6）集裝式機(jī)械密封是把動(dòng)環(huán)、靜環(huán)、彈簧、輔助密封圈、軸套、壓蓋、靜密封墊圈等7個(gè)主要零件組合成一起的一個(gè)集合體，也可稱(chēng)集裝式機(jī)封．有時(shí)也稱(chēng)卡式密封。2022/12/121（十四）集裝式機(jī)械密封（21

集裝式機(jī)械密封一般都是平衡型機(jī)封，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是全部零件組合為一體，彈簧不與物料接觸，平衡型、內(nèi)流、定位塊可以調(diào)節(jié)彈簧壓縮量?？紤]到當(dāng)動(dòng)／靜環(huán)磨損時(shí)可以更容易補(bǔ)償，設(shè)計(jì)有動(dòng)環(huán)密封圈。

集裝式機(jī)械密封因已組裝成一個(gè)集合體．因此在機(jī)體上安裝更加方便。安裝時(shí)只需固定壓蓋、軸套，取下定位擋塊即可。（一般擋塊厚度為彈簧壓縮量，從外部易于觀測(cè)）

安裝方便，快捷，密封可靠，排除了安裝不良的影響。深受?chē)?guó)內(nèi)外用戶(hù)的歡迎，是國(guó)內(nèi)今后機(jī)械密封發(fā)展的方向。

機(jī)械密封基礎(chǔ)知識(shí)講課資料課件221、3、12-O型密封圈2一軸套4一動(dòng)環(huán)座5彈簧6一密封墊7一壓蓋8、17一定位螺釘9一定位塊1O一動(dòng)環(huán)11一靜環(huán)13一防轉(zhuǎn)銷(xiāo)14一同定環(huán)l5一傳動(dòng)銷(xiāo)16、17一緊定螺釘1、3、12-O型密封圈2一軸套4一動(dòng)環(huán)座5彈簧6一密封墊23

（十五）波紋管機(jī)械密封

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。

（十五）波紋管機(jī)械密封24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)。波紋管機(jī)械密封的優(yōu)點(diǎn)：波紋管機(jī)械密封原理與彈簧式機(jī)械密封原理基本相同。所不同的是，波紋管機(jī)械密封比彈簧式機(jī)械密封有更突出的優(yōu)點(diǎn)，表現(xiàn)為：①結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，適應(yīng)性強(qiáng)，靜止環(huán)具有浮動(dòng)性；②可以更好的防止抽空；③旋轉(zhuǎn)環(huán)易于更換、修復(fù)；④結(jié)構(gòu)緊湊，抗震力強(qiáng)，承受作用力均勻，穩(wěn)定性好；⑤旋轉(zhuǎn)環(huán)、靜止環(huán)法蘭連接、動(dòng)泄漏點(diǎn)少。金屬波紋管用于高溫介質(zhì)，聚四氟乙烯波紋252022/12/126二、機(jī)械密封的基本零件（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。2022/12/126二、機(jī)械密封的基本零件（一）對(duì)摩擦副密262022/12/127

（3）耐熱沖擊力高的導(dǎo)熱系數(shù)，低的線(xiàn)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2022/12/127（3）耐熱沖擊力272022/12/128（1）一般選擇一軟一硬的材料配對(duì)，軟環(huán)作窄環(huán)，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。（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（0.4~0.6）以利補(bǔ)償。靜環(huán)和軸（軸套）間隙1~3mm以免摩擦。（二）摩擦副匹配要考慮的因素2022/12/128（1）一般選擇一軟一硬的材料配對(duì)，軟環(huán)282022/12/129（１）密封端面平面度偏差不大于0.9um，金屬材料密封端面粗糙度Ｒａ≤0.2um，非金屬材料端面粗糙度Ｒａ≤0.4um，表面不應(yīng)有裂紋、劃傷、氣孔、疏松等缺陷。（２）密封環(huán)端面與安裝輔助密封圈處的平行度、垂直度按ＧＢ１１８４－８０的７級(jí)精度要求。（３）安裝輔助密封圈處粗糙度：Ｒａ≤3.2um，徑向尺寸公差Ｈ８或ｈ８。（4）彈簧內(nèi)徑、外徑、自由高度、工作壓力、彈簧中心線(xiàn)與端面垂直度等公差值，均按國(guó)家有關(guān)彈簧的一級(jí)精度標(biāo)準(zhǔn)要求。對(duì)于多彈簧式機(jī)械密封，同一套機(jī)封各彈簧之間的自由高度差不大于0.5mm。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。

（三）密封環(huán)的主要技術(shù)要求2022/12/129（１）密封端面平面度偏差不大于0.9u292022/12/130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。)（1）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。（2）波紋管：無(wú)作軸向補(bǔ)償?shù)妮o助密封圈，因此，浮動(dòng)

性好，密封圈不易失效。

（四）動(dòng)環(huán)（旋轉(zhuǎn)環(huán)）

2022/12/130非補(bǔ)償動(dòng)環(huán)（只旋轉(zhuǎn)，不能補(bǔ)償，其后無(wú)彈302022/12/131

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。

（五）靜環(huán)(不旋轉(zhuǎn))2022/12/131非補(bǔ)償靜環(huán)（不旋轉(zhuǎn)不補(bǔ)償312022/12/132整體式（用同一種材料制造）、組合式（如鑲嵌）

1）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、陶瓷等。2）組合式整體環(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：

（1）熱裝式它是靠硬質(zhì)合金環(huán)和環(huán)座之間的過(guò)盈配合來(lái)傳遞扭矩并實(shí)現(xiàn)密封，是目前應(yīng)用最多的一種密封環(huán)。（2）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)）

（六）密封環(huán)的種類(lèi)2022/12/132整體式（用同一種材料制造）、組合式（如322022/12/133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)：（?。┮蜻^(guò)盈接觸不均勻，而產(chǎn)生機(jī)械變形。（ⅱ）兩種材料線(xiàn)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。

a熱裝式密封環(huán)的優(yōu)缺點(diǎn)2022/12/133優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能優(yōu)異，價(jià)格較低，運(yùn)332022/12/134（1）材料要求：（a）在工作溫度下耐介質(zhì)腐蝕（b）足夠的彈性（c）有一定強(qiáng)度(柔性石墨因強(qiáng)度差，使用場(chǎng)合受到限制)（d）耐磨（e）易加工、價(jià)格低（2）種類(lèi)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；

（七）輔助密封圈2022/12/134（1）材料要求：（七）輔助密封圈342022/12/135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(xiāo)、R槽、撥叉、彈簧、波紋管等的組合來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)。傳遞類(lèi)型：（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)（彈簧旋向必須和軸旋向一致）（八）傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的作用2022/12/135把軸或軸套的運(yùn)動(dòng)方式(352022/12/136（5）銷(xiāo)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2022/12/136（5）銷(xiāo)釘傳動(dòng)362022/12/137（1）浮裝式（可以在軸向、徑向設(shè)計(jì)防轉(zhuǎn)銷(xiāo)）（2）托裝式(一般小扭矩可不用銷(xiāo)，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))（九）靜環(huán)防轉(zhuǎn)方式

2022/12/137（1）浮裝式（可以在軸向、徑向設(shè)計(jì)防轉(zhuǎn)372022/12/138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）機(jī)械密封的彈性元件2022/12/138螺旋壓縮彈簧（十）機(jī)械密封的彈性元件382022/12/139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)。

(十一)波紋管種類(lèi)2022/12/139橡膠波紋管：用于中性介質(zhì)：水、油，壓力392022/12/140三、機(jī)械密封用材料（一）摩擦副材料要求摩擦副是機(jī)械密封的主要零件，其性能好壞在很大程度上決定密封性能，因此對(duì)材料有一定的要求：（1）耐蝕性：有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，能抵抗介質(zhì)的腐蝕、磨蝕、溶解和溶脹。（2）物理機(jī)械性能：較高的彈性模量、強(qiáng)度及許用［PV］值，低的摩擦系數(shù)和線(xiàn)膨脹系數(shù)，優(yōu)良的耐磨性、自潤(rùn)滑性以及良好的不滲透性等。（3）熱力性能：很好的導(dǎo)熱性、耐熱性、耐寒性和耐溫度的急變性。（4）材料來(lái)源方便，易加工，成本低廉。

2022/12/140三、機(jī)械密封用材料（一）摩擦副材料要求402022/12/1411、

鑄鐵類(lèi)（1）普通灰口鑄鐵（HT200、HT250）：耐磨性、導(dǎo)熱性?xún)?yōu)于堆焊硬質(zhì)合金；耐蝕性差，只能用于中性介質(zhì)和PV值不高的場(chǎng)合。（2）球墨鑄鐵（QT600-3、QT700-2：）耐磨性、導(dǎo)熱性?xún)?yōu)于堆焊硬質(zhì)合金；耐蝕性差，只能用于中性介質(zhì)和PV值不高的場(chǎng)合。（3）高硅耐蝕鑄鐵：表面有SiO2保護(hù)膜，是優(yōu)良耐酸材料。耐各種濃度H2SO4、HNO3、有機(jī)酸、酸性鹽，不耐強(qiáng)堿、鹽酸、氫氟酸、FeCl3熱溶液。（4）高鎳鑄鐵Ni-Resist：（同上）

（二）作摩擦副的金屬材料

2022/12/1411、

鑄鐵類(lèi)（二）作摩擦副的金屬材412022/12/1422、

合金鋼（用于弱腐蝕介質(zhì)）3、

銅合金青銅SQSn6-6-3、SQSn10-1：具有良好的導(dǎo)熱性、耐磨性、加工性、對(duì)硬質(zhì)材料的相溶性，但質(zhì)軟，耐腐蝕性差。適用于油、鹽類(lèi)、醇、脂肪酸、海水中介質(zhì)。不適用于乙烯、芳烴等介質(zhì)。

2022/12/1422、

合金鋼（用于弱腐蝕介質(zhì)）422022/12/1431、良好的彈性，硬度合適且壓縮永久變形小。2、耐高低溫的老化性能好。3、耐介質(zhì)腐蝕、溶解、熔脹、溶縮、硬化。4、較小的摩擦系數(shù)，耐磨耗，有一定的抗撕裂強(qiáng)度。5、來(lái)源方便，成本低廉。

（三）輔助密封圈材料要求2022/12/1431、良好的彈性，硬度合適且壓縮永久變形432022/12/1441、彈簧材料要有足夠的強(qiáng)度，耐介質(zhì)腐蝕，在工作溫度下長(zhǎng)期使用剛度不衰減或衰減很少。一般根據(jù)《腐蝕手冊(cè)》選取。（四）彈性元件材料2022/12/1441、彈簧材料（四）彈性元件材料442022/12/145四、機(jī)械密封輔助系統(tǒng)（一）為什么機(jī)械密封要采用輔助系統(tǒng)1、機(jī)封工作條件的苛刻性在流體機(jī)械中（如泵、壓縮機(jī)、攪拌釜、離心機(jī)等），工作條件最苛刻的部件要算機(jī)械密封。（1）像推力軸承那樣承受軸向力（2）像散熱器那樣把產(chǎn)生的熱量導(dǎo)出（3）在高溫高壓易腐蝕情況下，靜密封已經(jīng)很困難，還要在高速旋轉(zhuǎn)中，在幾毫米寬的密封面上實(shí)現(xiàn)動(dòng)密封就更加困難。

2022/12/145四、機(jī)械密封輔助系統(tǒng)（一）為什么機(jī)械密452022/12/1462、輔助系統(tǒng)可以改善密封工作環(huán)境（1）無(wú)輔助系統(tǒng)，就只能改進(jìn)密封結(jié)構(gòu)，提高材質(zhì)。（代價(jià)高，不能從根本上解決問(wèn)題。）（2）實(shí)際工作中，不用任何輔助設(shè)施的機(jī)械密封幾乎沒(méi)有。如高壓使用的串聯(lián)機(jī)械密封、高溫泵機(jī)械密封都必須采用相應(yīng)輔助設(shè)施。（3）（通過(guò)輔助系統(tǒng)）苛刻工況變?yōu)槊芊饪山邮芄r。（機(jī)械密封效果大大提高，使用范圍更加廣泛，對(duì)密封本身材料要求降低，機(jī)械密封成本下降。）2022/12/1462、輔助系統(tǒng)可以改善密封工作環(huán)462022/12/1473、機(jī)械密封端面摩擦熱（會(huì)導(dǎo)致端面溫度升高），得以控制，端面摩擦熱過(guò)高有下列危害：（1）液膜汽化磨損加劇密封失效；（2）端面熱變形加大泄漏和磨損；（3）加劇腐蝕；（4）輔助密封圈老化變質(zhì)從而失效；（5）石墨浸漬物碳化或熔化而產(chǎn)生泄漏。

所以端面溫升是機(jī)械密封的大敵。2022/12/1473、機(jī)械密封端面摩擦熱（會(huì)導(dǎo)致端面溫度472022/12/1484、機(jī)械密封采用輔助系統(tǒng)的目的（1）減小溫升，保持端面良好潤(rùn)滑（使機(jī)械密封各零件良好、正常地工作）。（2）（在易汽化介質(zhì)中）保持密封腔壓力高于飽和蒸氣壓，使之不汽化。（3）在低溫泵中保溫和供熱。（4）對(duì)于有固體顆粒出現(xiàn)的結(jié)晶和強(qiáng)腐蝕介質(zhì)的密封，能保持密封不受損壞。2022/12/1484、機(jī)械密封采用輔助系統(tǒng)的目的482022/12/149（5）較好工況下，采用輔助系統(tǒng)，會(huì)提高密封穩(wěn)定性和使用壽命。（有的密封工作溫度、壓力、轉(zhuǎn)速不太高。不用輔助系統(tǒng)也可以工作。）（6）輔助系統(tǒng)屬于機(jī)械密封的組成部分。（根據(jù)不同工況采用不同的輔助系統(tǒng)。國(guó)際上通用的美國(guó)石油學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)（離心泵API682）對(duì)此都作了具體規(guī)定）2022/12/149（5）較好工況下，采用輔助系統(tǒng)，會(huì)提高492022/12/1501、定義

為改善密封工作環(huán)境，采用許多元件和設(shè)施組成一個(gè)系統(tǒng)，通過(guò)沖洗、冷卻、過(guò)濾、分離和保溫的方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)密封的潤(rùn)滑、冷卻或調(diào)溫、沖洗、凈化，稀釋和沖掉泄漏介質(zhì)，改善密封的工作環(huán)境。這種用來(lái)改善機(jī)械密封工作條件的輔助設(shè)施被稱(chēng)為機(jī)械密封的輔助系統(tǒng)。它由許多元件組成，包括過(guò)濾器、旋液分離器、限流孔板、冷卻器、壓力罐、增壓罐、各種監(jiān)測(cè)儀表、管路、管件等組成。實(shí)際工作中可用一種或幾種，根據(jù)工作條件而定。（二）什么是輔助系統(tǒng)2022/12/1501、定義（二）什么是輔助系統(tǒng)502022/12/1512、輔助系統(tǒng)的主要功能（1）主要作用是沖洗將沖洗流體注入到密封腔中，完成潤(rùn)滑、冷卻、凈化等功能，將不利的環(huán)境改變?yōu)槊芊饽芙邮艿沫h(huán)境。沖洗的種類(lèi)很多，按沖洗方式和沖洗流體的不同可分為三種：1）自沖洗（或介質(zhì)沖洗）依靠泵本身產(chǎn)生的壓差（或密封腔內(nèi)的泵送裝置產(chǎn)生的壓差）使密封介質(zhì)通過(guò)密封腔形成閉合回路，介質(zhì)在當(dāng)中循環(huán)實(shí)現(xiàn)沖洗。2）循環(huán)沖洗通過(guò)產(chǎn)生壓差的設(shè)施（泵送環(huán)、外加油站、熱虹吸）使外加封液進(jìn)行循環(huán)，達(dá)到?jīng)_洗的目的。

2022/12/1512、輔助系統(tǒng)的主要功能512022/12/1523）注入式?jīng)_洗被密封介質(zhì)不宜作沖洗流體時(shí)，從外部注入另一種液體到密封腔內(nèi)，改善密封工作條件。（2）溫度調(diào)節(jié)（冷卻、保溫）用溫度適當(dāng)?shù)牧黧w，對(duì)密封腔、靜環(huán)及其他零部件進(jìn)行冷卻或保溫（或加熱），以提高密封穩(wěn)定性，延長(zhǎng)使用壽命。（這些設(shè)施不與被密封流體接觸（或混和），沖洗也具有冷卻作用。）（3）過(guò)濾和分離在沖洗管路中，用過(guò)濾器和旋液分離器將沖洗液中雜質(zhì)濾掉，以保證密封面不受損傷。

2022/12/1523）注入式?jīng)_洗522022/12/1531、按壓差種類(lèi)分：（1）利用泵本身壓差實(shí)現(xiàn)的沖洗（2）利用密封腔中的升壓裝置（小葉輪、漩渦葉輪和泵送螺旋等）使密封流體循環(huán)。（三）自沖洗的形式

2022/12/1531、按壓差種類(lèi)分：（三）自沖洗的形式532022/12/154（1）正向沖洗：從泵出口經(jīng)限流孔板到密封腔中。（2）反向沖洗：從密封腔經(jīng)節(jié)流孔板到泵入口。2、按密封流體的流動(dòng)方向分：2022/12/154（1）正向沖洗：從泵出口經(jīng)限流孔板到密542022/12/155（3）（對(duì)雙支承泵采用）兩向沖洗（圖5-14）：出口端密封腔壓力高于入口端，將兩端密封腔用管線(xiàn)連接起來(lái)。對(duì)出口端是反向沖洗，對(duì)入口端是正向沖洗，故稱(chēng)為兩向沖洗。（4）貫穿沖洗（圖5-15）：沖洗液從泵出口經(jīng)孔板引入密封腔中，沖洗后流向泵入口。這種方式多用在低沸點(diǎn)液體的密封上。要求位于葉輪和密封之間的底套間隙較小。圖5-14兩向沖洗

圖5-15貫穿沖洗

2022/12/155（3）（對(duì)雙支承泵采用）兩向沖洗（圖5552022/12/156上述各種沖洗用于溫度不高的清潔流體。溫度高的管路中加冷卻器，流體不清潔管路中加過(guò)濾器。（圖5-16、圖5-17）圖5-16帶冷卻的自沖洗

圖5-17帶過(guò)濾器的自沖洗

2022/12/156上述各種沖洗用于溫度不高的清潔流體。圖562022/12/157沖洗流體用外加流體（隔離流體），而不是泵送介質(zhì)，通過(guò)一個(gè)泵送裝置使外加的密封流體進(jìn)行循環(huán)，這個(gè)泵送裝置既可以是外加的油站，也可以是密封腔中的泵效環(huán)或利用熱虹吸原理，這種方式用于雙端面或串聯(lián)式機(jī)械密封上。（1）隔離流體循環(huán)沖洗

1儲(chǔ)罐內(nèi)循環(huán)2平衡罐內(nèi)循環(huán)3加壓罐內(nèi)循環(huán)4增壓罐內(nèi)循環(huán)5隔離流體外循環(huán)（雙端面）

（四）循環(huán)沖洗2022/12/157沖洗流體用外加流體（隔572022/12/158使用流體供給站提供的隔離流體，并依靠它維持隔離流體與密封介質(zhì)的壓差，以及控制隔離流體的流量。

（2）隔離流體熱對(duì)流沖洗

1儲(chǔ)罐熱虹吸（串聯(lián)式）2平衡罐熱虹吸（釜用雙端面）3加壓罐熱虹吸（雙端面）4增壓罐（活塞）熱虹吸（釜用雙端面）虹吸現(xiàn)象是液態(tài)分子間引力與位能差所造成的,即利用水柱壓力差,使水上升后再流到低處.由於管口水面承受不同的大氣壓力,水會(huì)由壓力大的一邊流向壓力小的一邊,直到兩邊的大氣壓力相等,容器內(nèi)的水面變成相同的高度，水就會(huì)停止流動(dòng)利用紅吸現(xiàn)象很快就可將容器內(nèi)的水抽出。2022/12/158使用流體供給站提供的隔離流體，并依靠它582022/12/159對(duì)于內(nèi)裝單端面機(jī)械密封，當(dāng)被密封介質(zhì)不宜作沖洗液時(shí)（如含固體顆粒，比如煉油廠催化裂化裝置中的油漿泵）或溫度高、粘度大（如煉油廠常減壓裝置中的塔底泵），需從外部引入密封流體（煉油廠常用蠟油和柴油餾分）注入到密封腔中，改善密封工作環(huán)境。適用于單端面密封的高溫泵，易結(jié)晶、含固體顆?；蚋g性介質(zhì)泵。

沖洗流體內(nèi)沖洗沖洗流體外沖洗

（五）注入式?jīng)_洗2022/12/159對(duì)于內(nèi)裝單端面機(jī)械密封，當(dāng)被592022/12/160沖洗液進(jìn)入方式分為兩種：1、單點(diǎn)沖洗：沖洗液由一個(gè)入口進(jìn)入密封腔中沖洗密封。（1）徑向沖洗

密封流體沿徑向垂直沖洗摩擦副，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，應(yīng)用較多，但沖洗量不可過(guò)大，以防沖壞石墨環(huán)。（2）切向沖洗

沖洗液沿切向沖洗摩擦副，是單點(diǎn)沖洗中較好的方式。（3）軸向沖洗

密封流體沿軸向進(jìn)入密封腔，避免沖蝕石墨，可用于腐蝕性介質(zhì)機(jī)械密封。（六）沖洗液進(jìn)入密封腔的方式

2022/12/160沖洗液進(jìn)入方式分為兩種：（六）沖洗液進(jìn)602022/12/161單點(diǎn)沖洗的特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但密封周?chē)鷾囟确植疾痪楸苊鉀_蝕石墨環(huán)，徑向沖洗流速不超過(guò)3m/s，沖洗孔直徑不小于5mm，為此需控制沖洗流量。2022/12/161單點(diǎn)沖洗的特點(diǎn)：612022/12/1622、多點(diǎn)沖洗

沖洗液沿圓周多個(gè)小孔同時(shí)進(jìn)入密封腔,并起沖洗作用。特點(diǎn)：摩擦副周?chē)鷾囟容^均勻，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需增加一個(gè)沖洗環(huán)，內(nèi)設(shè)6-8個(gè)小孔，孔徑3-4mm。適用于易汽化介質(zhì)，或產(chǎn)生摩擦熱較多的高PV值場(chǎng)合。沖洗孔位置應(yīng)盡量開(kāi)設(shè)在摩擦副處，以便更好地把熱量導(dǎo)走。單點(diǎn)沖洗不能直接對(duì)準(zhǔn)石墨環(huán)，也不能遠(yuǎn)離摩擦副。

2022/12/1622、多點(diǎn)沖洗622022/12/163（七）沖洗量的控制

沖洗量可以用節(jié)流閥來(lái)調(diào)整，也可以用限流孔板來(lái)控制。由于節(jié)流閥沒(méi)有量的概念，所以現(xiàn)在大多用限流孔板。按需要的沖洗量和孔板前后的壓差來(lái)確定孔板直徑。通常，對(duì)于不作冷卻的沖洗量控制不是很?chē)?yán)，對(duì)于冷卻后再作沖洗的，量要求較準(zhǔn)確，這涉及到冷卻水量和冷卻后的溫度。如果沖洗量很少，孔板直徑又不能太小（太小容易堵塞），可采用兩個(gè)孔板串聯(lián)的方法。采用自沖洗時(shí)，泵出口裝一孔板，經(jīng)冷卻器后再裝一孔板，通過(guò)兩個(gè)串聯(lián)孔板的流量約等于一個(gè)孔板流量的70﹪。

2022/12/163（七）沖洗量的控制沖632022/12/164（八）沖洗壓力的確定

沖洗壓力要適當(dāng)，壓力太小，沖洗液無(wú)法進(jìn)入密封腔；沖洗壓力太大，注入沖洗量過(guò)多，浪費(fèi)能量。如果是注入式?jīng)_洗，注入量過(guò)多，大量的密封液進(jìn)入泵內(nèi)，對(duì)生產(chǎn)不利。因此，對(duì)沖洗壓力要提出要求。

沖洗壓力與沖洗的方式、介質(zhì)壓力及壓力變化情況有關(guān)。對(duì)于泵用機(jī)械密封，工作壓力在2Mpa以下，壓力變化不大而又較為準(zhǔn)確的情況下，沖洗壓力比密封腔內(nèi)壓力大0.05~0.2Mpa。壓力變化較大時(shí)，其差值取0.1~0.2Mpa。可用手動(dòng)閥人工調(diào)節(jié)，如果用調(diào)節(jié)閥來(lái)自動(dòng)控制更好，這是對(duì)循環(huán)沖洗和注入式?jīng)_洗而言。

對(duì)于用限流孔板的自沖洗，孔板前后分別為泵出口壓力和密封腔壓力，因此，不再另行規(guī)定。

2022/12/164（八）沖洗壓力的確定642022/12/165（九）對(duì)沖洗流體的要求

對(duì)沖洗流體有如下一些要求：（1）清潔、無(wú)腐蝕性，與泵介質(zhì)相容，工作溫度下有較好潤(rùn)滑性。（2）進(jìn)入泵內(nèi)不影響產(chǎn)品質(zhì)量，泄漏出來(lái)不污染環(huán)境，無(wú)其他不良影響。（3）進(jìn)入泵內(nèi)不影響泵的運(yùn)轉(zhuǎn)，如不引進(jìn)抽空，汽蝕。（4）導(dǎo)熱性好，溫度合乎要求。（5）價(jià)格低廉。

2022/12/165（九）對(duì)沖洗流體的要求對(duì)沖洗流體有如652022/12/166（十）機(jī)械密封的冷卻方式

（沖洗的作用是潤(rùn)滑、冷卻、凈化）冷卻的作用是及時(shí)導(dǎo)出端面的摩擦熱和減小高溫介質(zhì)的影響?？煞譃閮煞N方式：1、直接冷卻：（冷卻液體直接和密封端面接觸達(dá)到冷卻的目的）。（1）冷卻流體注到密封腔中，冷卻密封端面（即前面談的各種沖洗）（2）在壓蓋的大氣端通以冷卻水主要冷卻靜環(huán)的內(nèi)圈，這種方法一般稱(chēng)為“急冷”（或背冷）。冷卻水不能回收，冷卻后放掉。這種冷卻兼有稀釋和沖洗泄漏介質(zhì)的功能。2、間接冷卻（冷卻液不和端面接觸，通過(guò)冷卻水套、壓蓋夾套或其他方法（如冷卻靜環(huán)）達(dá)到冷卻的目的。）2022/12/166（十）機(jī)械密封的冷卻方式（沖洗的作用662022/12/167（十一）輔助設(shè)施在何種工況下必須選用

1．

工作溫度超過(guò)密封件允許溫度2．

高粘度、低粘度及易揮發(fā)介質(zhì)3．

有毒及有害介質(zhì)4．

含有機(jī)械雜質(zhì)及結(jié)晶介質(zhì)5．

重型機(jī)械密封

2022/12/167（十一）輔助設(shè)施在何種工況下必須選用672022/12/168五、機(jī)械密封性能的影響因素

(一)密封性的影響因素

1、密封件本身方面：結(jié)構(gòu)、材料、制造等。2、使用條件方面：安裝、介質(zhì)性質(zhì)、操作使用等。這里只討論密封件本身的影響因素。

2022/12/168五、機(jī)械密封性能的影響因素(一)密封682022/12/169（二）機(jī)械密封端面的摩擦狀態(tài)

1、液體摩擦兩端面被具有一定壓力和一定厚度的液膜隔開(kāi)。液膜厚度ho=3~10цm，遠(yuǎn)大于密封表面的粗糙度Ra，兩平面不接觸，不磨損。摩擦系數(shù)取決于介質(zhì)的性質(zhì)（如粘度等），與摩擦副材料無(wú)關(guān)，因泄漏量大，普通機(jī)械密封不予采用。2、混合摩擦兩端面高點(diǎn)接觸，其間仍存在局部中斷的液膜，液膜厚度ho和端面縫隙高度處于同一數(shù)量級(jí)。載荷由液膜及端面高點(diǎn)共同承擔(dān)。因此，端面存在輕微磨損。摩擦系數(shù)取決于介質(zhì)性質(zhì)和摩擦副材料，泄漏量不多。普通機(jī)械密封大多處于混合摩擦狀態(tài)。2022/12/169（二）機(jī)械密封端面的摩擦狀態(tài)1、液體692022/12/1703、邊界摩擦（1）隨著端面比壓的增大，液膜厚度ho進(jìn)一步減小，摩擦副表面的高峰接觸及相互作用的數(shù)目增多，液膜厚度只有幾個(gè)分子厚，并且不連續(xù)，液膜壓力趨近于零，載荷幾乎全由表面的高峰承擔(dān)。摩擦系數(shù)與液膜介質(zhì)粘度沒(méi)多大關(guān)系，主要取決于膜的潤(rùn)滑性能和摩擦副材料。存在磨損，磨損量不大，泄漏量很小，是機(jī)械密封理想的摩擦狀態(tài)。

（2）邊界摩擦的特點(diǎn)：

摩擦系數(shù)只與端面材質(zhì)、粗糙度有關(guān)，與介質(zhì)載荷系數(shù)、滑動(dòng)速度無(wú)關(guān)。2022/12/1703、邊界摩擦702022/12/1714、干或半干摩擦狀態(tài)兩端面直接接觸，中間無(wú)液膜，端面吸附有氣體（或介質(zhì)的蒸汽）或氧化層。摩擦主要取決于兩表面的固體作用，磨損嚴(yán)重，并且與摩擦副材料及載荷有很大關(guān)系。隨著磨損的加劇泄漏量增大，機(jī)械密封應(yīng)盡量避免干或半干摩擦。以上幾種摩擦狀態(tài)，在機(jī)械密封中都可能存在，在某種條件下可以互相轉(zhuǎn)化。實(shí)際工作中以混合摩擦狀態(tài)居多數(shù)。對(duì)于壓力較高和速度較低的機(jī)械密封（如攪拌釜）。當(dāng)制造精度和安裝水平較高時(shí)，則多數(shù)呈邊界摩擦。

2022/12/1714、干或半干摩擦狀態(tài)712022/12/172（三）彈簧比壓對(duì)密封性能的影響

當(dāng)泵停車(chē)或啟動(dòng)時(shí)，介質(zhì)壓力較低，當(dāng)介質(zhì)正常工作壓力較低或有較大波動(dòng)時(shí)，彈簧比壓成為端面比壓的主要組成部分。彈簧比壓要根據(jù)密封結(jié)構(gòu)、工作條件、介質(zhì)性質(zhì)和載荷系數(shù)等綜合考慮。

彈簧比壓大，端面貼合性、追隨性、穩(wěn)定性都好。

但比壓過(guò)大時(shí)，摩擦熱量大、功耗大、磨損量大，使用壽命縮短。

比壓過(guò)小，泄漏量大，密封穩(wěn)定性差。2022/12/172（三）彈簧比壓對(duì)密封性能的影響722022/12/173（四）端面粗糙度對(duì)密封性能的影響

通常說(shuō)的兩端面貼合，從微觀角度來(lái)看實(shí)際上是高點(diǎn)接觸，大部分表面并沒(méi)有接觸，仍有一定縫隙。平均縫隙高度h可用下式計(jì)算：h=3/4（RY1+RY2）

RY1、

RY2分別為兩表面“輪廓最大高度”，表面越粗糙，h越大，泄漏量越大。因此，對(duì)密封面的粗糙度有一定的要求。國(guó)產(chǎn)機(jī)械密封：一般硬環(huán)Ra0.04-0.10um石墨環(huán)Ra0.16-0.32um2022/12/173（四）端面粗糙度對(duì)密封性能的影響732022/12/174（五）產(chǎn)生端面不平行的原因

1、研磨平板不平，端面外緣低，內(nèi)緣高，石墨環(huán)易出現(xiàn)光圈，多個(gè)同心圓。2、靜環(huán)輔助密封圈過(guò)盈量太大。3、熱裝過(guò)盈量過(guò)大。4、密封環(huán)各點(diǎn)溫度不均，產(chǎn)生熱變形。5、密封環(huán)內(nèi)外壓差太大，產(chǎn)生機(jī)械變形。

2022/12/174（五）產(chǎn)生端面不平行的原因742022/12/175（六）密封端面的機(jī)械變形

由于靜環(huán)各點(diǎn)受力大小不一樣，在力的作用下產(chǎn)生的變形也不一致。作用點(diǎn)不同，使靜環(huán)承受彎矩，產(chǎn)生形狀的變形。

變形大小與材料的彈性模量成反比，與介質(zhì)壓力成正比，鋼鐵的彈性模量比石墨大一個(gè)數(shù)量級(jí)。故在同樣力作用下，變形量：石墨>鋼鐵2022/12/175（六）密封端面的機(jī)械變形752022/12/176（七）密封端面的熱變形

密封環(huán)的結(jié)構(gòu)，材料的熱力性能(導(dǎo)熱系數(shù)、線(xiàn)膨脹系數(shù)等)差異，各點(diǎn)溫度不均勻是產(chǎn)生熱變形的根本原因。以一簡(jiǎn)單的圓筒形密封環(huán)為例，由于軸向溫度差異，產(chǎn)生變形。端面徑向溫度也存在差異，也產(chǎn)生變形，使端面外緣低，呈收斂形縫隙。

熱變形還與端面溫度梯度、端面寬度有關(guān)。如高溫泵機(jī)械密封，帶急冷水，由于溫度梯度大，變形也大。轉(zhuǎn)速大，摩擦熱多，也會(huì)增大熱變形。變形越大，泄漏量也越大。

2022/12/176（七）密封端面的熱變形762022/12/177（八）影響機(jī)械密封性能的其他因素

1、介質(zhì)粘度（1）物理量介紹在邊界摩擦范圍，粘度對(duì)泄漏量沒(méi)有影響。但在液體摩擦和混合摩擦?xí)r，其影響不容忽視。高粘度介質(zhì)密封采取的措施和易揮發(fā)介質(zhì)相反，固定環(huán)加固防轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，動(dòng)環(huán)用撥叉?zhèn)鲃?dòng)，采用靜止式密封，載荷系數(shù)取大些，端面比壓取大值。2022/12/177（八）影響機(jī)械密封性能的其他因素1、772022/12/178

2、端面寬度寬度越大，發(fā)熱越大，變形越大。故在滿(mǎn)足強(qiáng)度和剛度的情況下，寬度越小越好。3、離心力外流式機(jī)械密封，離心力促使泄漏量增大。內(nèi)流式機(jī)械密封，離心力阻止泄漏。當(dāng)兩種密封參數(shù)相同時(shí)，外流式泄漏量為內(nèi)流式的十倍，所以一般不選用外流式。

2022/12/1782、端面寬度782022/12/179六、機(jī)械密封的安裝和故障分析（一）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、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。

2022/12/179六、機(jī)械密封的安裝和故障分析792022/12/180（二）機(jī)械密封的安裝

安裝步驟

（1）裝配要干凈光潔。機(jī)械密封的零件、有關(guān)的機(jī)器設(shè)備的零部件、工具器、潤(rùn)滑油（脂）、擦拭材料（棉紗、白布、綢子等）要十分干凈。動(dòng)靜環(huán)的密封端面要用白綢或柔軟的紗布擦拭。（2）修整倒角倒圓。軸、密封端蓋等倒角要修整光滑，軸和端蓋的有關(guān)圓角要砂光擦亮。（3）安裝中，要在動(dòng)環(huán)和靜環(huán)（尤其是密封端面上），輔助密封圈、軸和端蓋上抹透平油或10號(hào)機(jī)油，減小摩擦力，以免破壞動(dòng)、靜環(huán)的密封端面及輔助密封圈。（4）裝配輔助密封圈。1）橡膠輔助密封圈不能用汽油、煤油浸泡洗滌，以免脹大變形，過(guò)早老化。2022/12/180（二）機(jī)械密封的安裝安裝步驟802022/12/1812）O型密封圈裝于動(dòng)環(huán)組件或靜環(huán)組件上后，要順理，不讓其扭曲，使毛邊處于自由狀態(tài)時(shí)的橫斷面上。對(duì)毛邊稍微粗大的O型圈，如果毛邊位置為45度的，尚可以使用。但毛邊位置應(yīng)注意，推進(jìn)組件時(shí)，O型圈的一側(cè)與被密封件（壓蓋或密封腔）相對(duì)滑動(dòng)，邊側(cè)的毛邊應(yīng)在滑動(dòng)方向的后方，否則，毛邊翻起而處于密封位置上，影響密封效果。3）推進(jìn)組件時(shí)，要防止O型圈損傷。主要損傷有掉塊、裂口、碰傷、卷邊和扭曲。（5）按技術(shù)要求調(diào)整機(jī)封壓縮量，其值參考產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)。否則，壓縮量過(guò)大，增加了端面比壓，加速端面磨損；過(guò)小則動(dòng)靜環(huán)端面比壓不足，密封失效。（6）應(yīng)使用壓力機(jī)或鉆床把靜環(huán)組件裝入壓蓋（密封腔），任何情況下都不得將機(jī)械密封零件或部件施加沖擊力。被壓面應(yīng)墊上干凈的紙或布，以免損傷密封端。2022/12/1812）O型密封圈裝于動(dòng)環(huán)組件或靜環(huán)組件上81（7）組裝成動(dòng)環(huán)或靜環(huán)組件后，用手按動(dòng)補(bǔ)償環(huán)，檢查是否裝到位，是否靈活；彈性開(kāi)口環(huán)是否定位可靠。（8）檢查密封端與軸（或軸套）中心的垂直度是否符合要求。（9）靜環(huán)組件的防轉(zhuǎn)銷(xiāo)引線(xiàn)要準(zhǔn)確，推進(jìn)靜環(huán)組件時(shí)，組件的銷(xiāo)槽要對(duì)準(zhǔn)銷(xiāo)子，推進(jìn)到位后，要測(cè)量組件端面至密封腔末端的距離，判斷是否安裝到位。（10）擰螺栓壓緊端蓋時(shí)，要用力均勻、對(duì)稱(chēng)、小心，分幾次緊完，不可一次緊定，以免偏斜甚至壓碎靜環(huán)。（11）動(dòng)環(huán)安裝后，必須保證它在軸上軸向移動(dòng)靈活（用動(dòng)環(huán)壓彈簧，然后能自由地彈回來(lái)）。（7）組裝成動(dòng)環(huán)或靜環(huán)組件后，用手按動(dòng)補(bǔ)償環(huán)，檢查是否裝到位822022/12/183機(jī)械密封故障分析（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）。

2022/12/183機(jī)械密封故障分析（一）摩擦痕跡大于端面832022/12/184（二）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

（三）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）

2022/12/184（二）硬環(huán)上無(wú)摩擦痕跡1、傳動(dòng)裝置和842022/12/185（四）石墨端面中間產(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。

2022/12/185（四）石墨端面中間產(chǎn)生環(huán)狀深溝852022/12/186（五）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。

（六）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)被沖蝕出現(xiàn)缺口。2022/12/186（五）石墨環(huán)臺(tái)階過(guò)早全磨掉1、介質(zhì)潤(rùn)862022/12/187（七）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(xiāo)、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(chē)頻繁或受力過(guò)大。

2022/12/187（七）傳動(dòng)機(jī)構(gòu)失效872022/12/188（八）、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（5~8））、

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。（九）軸套（靠補(bǔ)償環(huán)密封圈處）出現(xiàn)麻坑（1）泵內(nèi)介質(zhì)汽蝕。（2）非補(bǔ)償環(huán)安裝傾斜。這兩種原因會(huì)導(dǎo)致振動(dòng)，密封圈軸向振動(dòng)頻率過(guò)高使軸套產(chǎn)生麻坑。

2022/12/188（八）、彈簧斷裂882022/12/189（十）泵振動(dòng)過(guò)大的失效現(xiàn)象

泵振動(dòng)過(guò)大沒(méi)有明顯失效現(xiàn)象，但對(duì)密封的可靠性和使用壽命有很大的影響，其程度取決于振動(dòng)的程度。1、密封工作不穩(wěn)定，有時(shí)兩端面打開(kāi)（尤其是平衡型機(jī)封），泄漏量大，縮短使用壽命。2、機(jī)械雜質(zhì)易進(jìn)入端面，加劇磨損。3、摩擦痕跡大于端面寬度。4、軸套和輔圈磨損加快。5、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)易損壞失效。

2022/12/189（十）泵振動(dòng)過(guò)大的失效現(xiàn)象892022/12/190（十一）沒(méi)有沖洗的故障現(xiàn)象

1、摩擦熱不能及時(shí)導(dǎo)走，摩擦副溫度高，密封端面易汽化，工作不穩(wěn)定，易失效；2、密封腔機(jī)械雜質(zhì)易進(jìn)入端面，端面出現(xiàn)溝紋而失效；3、泵葉輪內(nèi)汽蝕或泵抽空時(shí)，易損傷密封；4、密封腔少量汽化時(shí)，很易發(fā)展成汽蝕，使密封嚴(yán)重?fù)p壞（如果有注入式?jīng)_洗，可以避免）；5、彈簧周?chē)俜e雜質(zhì)，堵塞失彈；6、有些備用泵長(zhǎng)期不運(yùn)行，密封腔內(nèi)淤塞，致使盤(pán)車(chē)不動(dòng)。

2022/12/190（十一）沒(méi)有沖洗的故障現(xiàn)象1、摩擦熱902022/12/191謝謝大家！2022/12/191謝謝大家！91謝謝！謝謝！92機(jī)械密封基礎(chǔ)知識(shí)講課資料課件932022/12/194序言

機(jī)械密封廣泛用于石油、化工、冶金、煤炭、食品、醫(yī)療、電力、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。

2022/12/11序言機(jī)械密942022/12/195

一、機(jī)械密封原理

二、機(jī)械密封的基本零件

三、機(jī)械密封用材料

四、機(jī)械密封輔助系統(tǒng)

五、機(jī)械密封性能的影響因素

六、機(jī)械密封安裝和故障分析

2022/12/12

一、機(jī)械密封原理

二、機(jī)械密封952022/12/196一、機(jī)械密封原理（一）定義（圖1-1）2022/12/13一、機(jī)械密封原理（一）定義（圖1-1）962022/12/197

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(xiàn)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。

2022/12/14機(jī)械密封是一種用于旋轉(zhuǎn)流972022/12/1981、

密封端面：動(dòng)環(huán)、靜環(huán)───摩擦副2、

緩沖補(bǔ)償機(jī)構(gòu)：由彈性元件（圓柱彈簧、圓錐彈簧、波片彈簧、波紋管等）構(gòu)成。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2022/12/151、

密封端面：動(dòng)環(huán)、靜環(huán)───摩擦982022/12/199

1、

4個(gè)密封點(diǎn)（亦稱(chēng)4個(gè)泄漏點(diǎn)，如圖1-1）泄漏點(diǎn)1─端面相對(duì)旋轉(zhuǎn)的密封點(diǎn)（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─動(dòng)環(huán)與軸或軸套之間的密封點(diǎn)（靜密封點(diǎn)，密封圈與軸或軸套之間有微動(dòng)）泄漏點(diǎn)3─靜環(huán)與壓蓋端面之間的密封點(diǎn)（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─壓蓋與泵殼或其它設(shè)備之間的密封點(diǎn)（靜密封點(diǎn)，密封圈與相配合件之間相對(duì)靜止）（三）密封機(jī)理2022/12/161、4個(gè)密封點(diǎn)（亦992022/12/11002、

原理

通過(guò)一系列零件將軸向密封轉(zhuǎn)化為徑向密封，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，使垂直于旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)的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)。

2022/12/172、原理1002022/12/1101

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)械密封的組成部分。

（四）輔助設(shè)施2022/12/18通過(guò)沖洗、冷卻、過(guò)濾、分1012022/12/11021、

按使用條件分類(lèi)（1）高速密封和普通密封（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(lèi)

1)旋轉(zhuǎn)式、靜止式密封2)內(nèi)裝式、外裝式密封3)內(nèi)流式、外流式密封4)單彈簧、多彈簧密封（五）機(jī)械密封的種類(lèi)2022/12/191、按使用條件分類(lèi)（五）機(jī)械密封的種類(lèi)1022022/12/1103按補(bǔ)償機(jī)構(gòu)是否隨軸旋轉(zhuǎn)分為：（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)。（用于高速）

（六）旋轉(zhuǎn)式和靜止式機(jī)械密封（圖1-2）

2022/12/110按補(bǔ)償機(jī)構(gòu)是否隨軸旋轉(zhuǎn)分為：（六）旋轉(zhuǎn)1032022/12/11042022/12/111104（七）內(nèi)裝式和外裝式機(jī)械密封（圖1-3）（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）

（七）內(nèi)裝式和外裝式機(jī)械密封（圖1-3）（1）內(nèi)裝式：靜環(huán)裝1052022/12/11062022/12/1131062022/12/1107（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)中用）

（八）內(nèi)流式和外流式機(jī)械密封2022/12/114（一般和內(nèi)裝式、外裝式一致）（1072022/12/1108（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2022/12/115（1）多彈簧：（又叫小彈簧，軸向尺寸小1082022/12/1109（1）平衡型：密封流體作用在密封端面上的壓力部分卸荷或全部卸荷載荷系數(shù)K＜1.0（用于高壓場(chǎng)合）（2）非平衡型：密封流體作用在密封端面的壓力不卸荷載荷系數(shù)K≥1.0（用于普通壓力場(chǎng)合）

（十）平衡型和非平衡型機(jī)械密封

2022/12/116（1）平衡型：密封流體作用在密封端面上1092022/12/1110（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

（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2022/12/117（1）磁力：系統(tǒng)壓力較低時(shí)用（十一）補(bǔ)1102022/12/1111兩套密封面對(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，在密封腔中引入密封液：堵封、潤(rùn)滑、冷卻，選潔凈、潤(rùn)滑性好的密封液介質(zhì)。

（十二）雙端面機(jī)械密封（圖1-4）2022/12/118兩套密封面對(duì)面或背對(duì)背安1112022/12/11121-彈簧盒組件；2-軸套；3-動(dòng)環(huán)Ⅰ；4-泵端蓋；5-靜環(huán)Ⅰ；6-靜環(huán)座；7-壓蓋；8-傳動(dòng)環(huán)；9-轉(zhuǎn)動(dòng)圈；10-泵軸；11-靜環(huán)Ⅱ；12-動(dòng)環(huán)Ⅱ；13-彈簧；14-泵送環(huán)；15-O形圈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（圖1-5）2022/12/1191-彈簧盒組件；2-軸套；3-動(dòng)環(huán)Ⅰ；112

串聯(lián)密封由機(jī)械密封本身和機(jī)械密封系統(tǒng)兩端部分組成。對(duì)于機(jī)械密封本身，我們用的是兩級(jí)密封集裝在一起的串聯(lián)密封。其中一級(jí)密封（介質(zhì)側(cè)）是內(nèi)密封，二級(jí)密封（大氣側(cè)）是外密封，起安全環(huán)保作用。當(dāng)一級(jí)密封發(fā)生泄漏后，由于二級(jí)密封的作用，從一級(jí)密封泄漏的介質(zhì)仍然不能泄漏到大氣中去，二級(jí)密封保護(hù)了周?chē)h(huán)境不受密封泄漏液的影響，增加了裝置和人身安全。從一級(jí)密封泄漏的介質(zhì)，通過(guò)密封系統(tǒng)貯油罐上的管道放入氣柜回收或放入火炬燃燒，不對(duì)現(xiàn)場(chǎng)排放。

1132022/12/1114

（十四）集裝式機(jī)械密封（圖1-6）集裝式機(jī)械密封是把動(dòng)環(huán)、靜環(huán)、彈簧、輔助密封圈、軸套、壓蓋、靜密封墊圈等7個(gè)主要零件組合成一起的一個(gè)集合體，也可稱(chēng)集裝式機(jī)封．有時(shí)也稱(chēng)卡式密封。2022/12/121（十四）集裝式機(jī)械密封（114

集裝式機(jī)械密封一般都是平衡型機(jī)封，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是全部零件組合為一體，彈簧不與物料接觸，平衡型、內(nèi)流、定位塊可以調(diào)節(jié)彈簧壓縮量?？紤]到當(dāng)動(dòng)／靜環(huán)磨損時(shí)可以更容易補(bǔ)償，設(shè)計(jì)有動(dòng)環(huán)密封圈。

集裝式機(jī)械密封因已組裝成一個(gè)集合體．因此在機(jī)體上安裝更加方便。安裝時(shí)只需固定壓蓋、軸套，取下定位擋塊即可。（一般擋塊厚度為彈簧壓縮量，從外部易于觀測(cè)）

安裝方便，快捷，密封可靠，排除了安裝不良的影響。深受?chē)?guó)內(nèi)外用戶(hù)的歡迎，是國(guó)內(nèi)今后機(jī)械密封發(fā)展的方向。

機(jī)械密封基礎(chǔ)知識(shí)講課資料課件1151、3、12-O型密封圈2一軸套4一動(dòng)環(huán)座5彈簧6一密封墊7一壓蓋8、17一定位螺釘9一定位塊1O一動(dòng)環(huán)11一靜環(huán)13一防轉(zhuǎn)銷(xiāo)14一同定環(huán)l5一傳動(dòng)銷(xiāo)16、17一緊定螺釘1、3、12-O型密封圈2一軸套4一動(dòng)環(huán)座5彈簧6一密封墊116

（十五）波紋管機(jī)械密封

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。

（十五）波紋管機(jī)械密封117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)。波紋管機(jī)械密封的優(yōu)點(diǎn)：波紋管機(jī)械密封原理與彈簧式機(jī)械密封原理基本相同。所不同的是，波紋管機(jī)械密封比彈簧式機(jī)械密封有更突出的優(yōu)點(diǎn)，表現(xiàn)為：①結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，適應(yīng)性強(qiáng)，靜止環(huán)具有浮動(dòng)性；②可以更好的防止抽空；③旋轉(zhuǎn)環(huán)易于更換、修復(fù)；④結(jié)構(gòu)緊湊，抗震力強(qiáng)，承受作用力均勻，穩(wěn)定性好；⑤旋轉(zhuǎn)環(huán)、靜止環(huán)法蘭連接、動(dòng)泄漏點(diǎn)少。金屬波紋管用于高溫介質(zhì)，聚四氟乙烯波紋1182022/12/1119二、機(jī)械密封的基本零件（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。2022/12/126二、機(jī)械密封的基本零件（一）對(duì)摩擦副密1192022/12/1120

（3）耐熱沖擊力高的導(dǎo)熱系數(shù)，低的線(xiàn)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2022/12/127（3）耐熱沖擊力1202022/12/1121（1）一般選擇一軟一硬的材料配對(duì)，軟環(huán)作窄環(huán)，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。（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（0.4~0.6）以利補(bǔ)償。靜環(huán)和軸（軸套）間隙1~3mm以免摩擦。（二）摩擦副匹配要考慮的因素2022/12/128（1）一般選擇一軟一硬的材料配對(duì)，軟環(huán)1212022/12/1122（１）密封端面平面度偏差不大于0.9um，金屬材料密封端面粗糙度Ｒａ≤0.2um，非金屬材料端面粗糙度Ｒａ≤0.4um，表面不應(yīng)有裂紋、劃傷、氣孔、疏松等缺陷。（２）密封環(huán)端面與安裝輔助密封圈處的平行度、垂直度按ＧＢ１１８４－８０的７級(jí)精度要求。（３）安裝輔助密封圈處粗糙度：Ｒａ≤3.2um，徑向尺寸公差Ｈ８或ｈ８。（4）彈簧內(nèi)徑、外徑、自由高度、工作壓力、彈簧中心線(xiàn)與端面垂直度等公差值，均按國(guó)家有關(guān)彈簧的一級(jí)精度標(biāo)準(zhǔn)要求。對(duì)于多彈簧式機(jī)械密封，同一套機(jī)封各彈簧之間的自由高度差不大于0.5mm。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。

（三）密封環(huán)的主要技術(shù)要求2022/12/129（１）密封端面平面度偏差不大于0.9u1222022/12/1123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。)（1）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。（2）波紋管：無(wú)作軸向補(bǔ)償?shù)妮o助密封圈，因此，浮動(dòng)

性好，密封圈不易失效。

（四）動(dòng)環(huán)（旋轉(zhuǎn)環(huán)）

2022/12/130非補(bǔ)償動(dòng)環(huán)（只旋轉(zhuǎn)，不能補(bǔ)償，其后無(wú)彈1232022/12/1124

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。

（五）靜環(huán)(不旋轉(zhuǎn))2022/12/131非補(bǔ)償靜環(huán)（不旋轉(zhuǎn)不補(bǔ)償1242022/12/1125整體式（用同一種材料制造）、組合式（如鑲嵌）

1）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、陶瓷等。2）組合式整體環(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：

（1）熱裝式它是靠硬質(zhì)合金環(huán)和環(huán)座之間的過(guò)盈配合來(lái)傳遞扭矩并實(shí)現(xiàn)密封，是目前應(yīng)用最多的一種密封環(huán)。（2）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)）

（六）密封環(huán)的種類(lèi)2022/12/132整體式（用同一種材料制造）、組合式（如1252022/12/1126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)：（?。┮蜻^(guò)盈接觸不均勻，而產(chǎn)生機(jī)械變形。（ⅱ）兩種材料線(xiàn)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。

a熱裝式密封環(huán)的優(yōu)缺點(diǎn)2022/12/133優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能優(yōu)異，價(jià)格較低，運(yùn)1262022/12/1127（1）材料要求：（a）在工作溫度下耐介質(zhì)腐蝕（b）足夠的彈性（c）有一定強(qiáng)度(柔性石墨因強(qiáng)度差，使用場(chǎng)合受到限制)（d）耐磨（e）易加工、價(jià)格低（2）種類(lèi)按材料分：合成橡膠、聚四氟乙烯、柔性石墨等；按截面形狀分