密封基礎(chǔ)知識介紹資料課件

密封基礎(chǔ)知識介紹主講：何兵2012年12月31日密封基礎(chǔ)知識介紹主講：何兵分類主要密封件靜密封非金屬靜密封O形橡膠密封圈橡膠墊片聚四氟乙烯生料帶橡膠-金屬復合靜密封組合密封墊圈金屬靜密封金屬墊圈空心金屬O形密封圈液態(tài)密封墊密封膠密封的分類根據(jù)被密封的偶合面在設(shè)備運轉(zhuǎn)時有無相對運動，可將密封分為靜密封和動密封兩大類。另外按照密封件的制作材料、結(jié)構(gòu)形式和密封機理等還可進一步細分。密封的分類見下表。1、

密封的類型和分類分類主要密封件靜密封非金屬靜密封O形橡膠密封圈橡膠墊片聚四氟動密封非接觸式密封\間隙密封利用間隙\迷宮\阻尼等接觸式密封自封式壓緊型密封O形橡膠密封圈同軸密封圈異形密封圈其他自封式自緊型密封(唇形密封)Y形密封圈V形密封圈組合式U形密封圈星形和復式唇密封圈帶支承環(huán)組合雙向密封圈其他活塞環(huán)金屬活塞環(huán)旋轉(zhuǎn)軸油封油封液壓缸導向支承件導向支承環(huán)液壓缸防塵圈防塵圈其他其他動密封非接觸式密封\間隙密封利用間隙\迷宮\阻尼等接觸式密封密封件材料應滿足密封功能的要求。由于被密封的工作介質(zhì)以及設(shè)備工作條件的不同，密封件材料應具有不同的適應性。密封材料的一般要求：1）材料密實，不易泄漏工作介質(zhì)；2）對工作介質(zhì)有良好的適應性和穩(wěn)定性；3）有適當?shù)臋C械強度和硬度，受工作介質(zhì)的影響?。?）壓縮性和復原性好，永久變形小；5）溫度適應性好，高溫下不軟化、不分解；低溫下不硬化、不脆裂；1.對密封件材料的要求密封材料的一般要求：6）摩擦因數(shù)小，耐磨性好；7）抗腐蝕性能好，能在工作介質(zhì)中長期工作，其體積和硬度變化?。?）與密封面貼合的柔軟性和彈性好；9）耐臭氧性和耐老化性好，使用壽命長；10）加工性能好，價格低廉。2、密封的類型和分類密封件材料應滿足密封功能的要求。由于被密封的工作介質(zhì)以及設(shè)備3、密封的類型與選擇3.1.3密封材料的選擇用于密封件的材料常有以下幾種：

1.液體材料

2.纖維材料

3.彈性材料

4.無機材料

5.金屬材料

3、密封的類型與選擇3.1.3密封材料的選擇

4、密封裝備4.1O型密封圈4.2迷宮式密封4.3機械密封

4、密封裝備4.1O型密封圈4.1O型密封圈4.1.1 O型密封圈的定義O形封圈是一種截面為圓形的橡膠圈，如圖所示。其材料主要為丁腈橡膠或氟橡膠。O形密封圈是液壓與氣壓傳動系統(tǒng)中使用最廣泛的一種密封件。它主要用于靜密封和移動密封。O形密封圈d1—O形圈內(nèi)徑

d2—O形圈截面直徑其使用速度范圍一般為0.005~0.3m/s。當圓周速度小于2m/s用于旋轉(zhuǎn)運動密封。如液壓挖掘機的中央回轉(zhuǎn)接頭的分配閥動密封機構(gòu)。一般O形密封圈在旋轉(zhuǎn)運動密封裝置中使用較少。4.1O型密封圈4.1.1 O型密封圈的定義O形密封圈其使O形密封圈與其他形式密封圈比較，具有以下優(yōu)點：1）結(jié)構(gòu)小巧，裝拆方便。2）靜、動密封均可使用。3）動摩擦阻力比較小。4）使用單件O形密封圈，可對兩個方向起密封作用。5）價格低廉。但是，當設(shè)備閑置時間過久而再次起動時，O形密封圈的摩擦阻力會因其與密封副耦合面的粘附而陡增，并出現(xiàn)蠕動現(xiàn)象。4.1O型密封圈O形密封圈與其他形式密封圈比較，具有以下優(yōu)點：1）結(jié)構(gòu)小巧，4.1.2O型密封圈的密封原理1.用于靜密封時的密封原理當沒有介質(zhì)壓力時，密封圈在自身的彈性力作用下，對接觸面產(chǎn)生一個預接觸應力p0，如圖所示。O形密封圈的靜密封原理a)空載狀態(tài)O形密封圈裝入密封槽后，其界面承受接觸壓縮應力而產(chǎn)生變形4.1O型密封圈4.1.2O型密封圈的密封原理當沒有介質(zhì)壓力時，密封圈在自而當容腔內(nèi)充入有壓力的介質(zhì)后，則在介質(zhì)壓力p的作用下，O形密封圈發(fā)生位移，移向低壓側(cè)，且其彈性變形進一步加大，填充和封閉了密封間隙Q。此時，作用于密封副偶合面的接觸壓力上升為p1+p=pm，從而大大增加了密封效果，如圖所示。當容腔內(nèi)的介質(zhì)卸壓后（p=0），則由于O形密封圈仍具有初裝時的預接觸應力p0，故仍能保證密封性能。此即所謂O形密封圈的自密封作用。O形密封圈的靜密封原理b)承載狀態(tài)4.1O型密封圈而當容腔內(nèi)充入有壓力的介質(zhì)后，則在介質(zhì)壓力p的作用下，O形密2.用于往復運動密封時的密封原理O形密封圈在往復運動滑移面上的接觸情況，如圖所示。此時O形密封圈的動密封作用主要還是依靠其預壓縮和加壓后作用于耦合面上的接觸應力，且由于O形密封圈自身的彈性而具有磨損后自動補償?shù)哪芰Α形密封圈的動密封原理4.1O型密封圈2.用于往復運動密封時的密封原理O形密封圈在往復運動滑移4.2迷宮式密封

迷宮密封是在轉(zhuǎn)軸周圍設(shè)若干個依次排列的環(huán)行密封齒，齒與齒之間形成一系列截流間隙與膨脹空腔，被密封介質(zhì)在通過曲折迷宮的間隙時產(chǎn)生節(jié)流效應而達到阻漏的目的。由于迷宮密封的轉(zhuǎn)子和機殼間存在間隙，無固體接觸，毋須潤滑，并允許有熱膨脹，適應高溫、高壓、高轉(zhuǎn)速頻率的場合，這種密封形式被廣泛用于汽輪機、燃汽輪機、壓縮機、鼓風機的軸端和的級間的密封，其他的動密封的前置密封。

4.2迷宮式密封迷宮密封是在轉(zhuǎn)軸周圍設(shè)若干個依次排4.2迷宮式密封

4.2.1迷宮密封的密封機理流體通過迷宮產(chǎn)生阻力并使其流量減少的機能稱為“迷宮效應”。對液體，有流體力學效應，其中包括水力磨阻效應、流束收縮效應；對氣體，還有熱力學效應，即氣體在迷宮中因壓縮或者膨脹而產(chǎn)生的熱轉(zhuǎn)換；此外，還有“透氣效應”等。而迷宮效應則是這些效應的綜合反應，所以說，迷宮密封機理是很復雜的。4.2迷宮式密封4.2.1迷宮密封的密封機理4.2迷宮式密封4.2.2迷宮密封的結(jié)構(gòu)型式

迷宮密封按密封齒的結(jié)構(gòu)不同，分為密封片和密封環(huán)兩大類型。

密封片結(jié)構(gòu)緊湊，運轉(zhuǎn)中與機殼相碰，密封片能向兩側(cè)彎曲，減少摩擦，且拆換方便。

密封環(huán)由6～8塊扇形塊組成，裝入機殼與轉(zhuǎn)軸中，用彈簧片將每塊環(huán)壓緊在機殼上，彈簧片壓緊力約60～100N，當軸與齒環(huán)相碰時，齒環(huán)自行彈開，避免摩擦。這種結(jié)構(gòu)尺寸較大，加工復雜，齒磨損后將整塊密封環(huán)調(diào)換，因此應用不及密封片廣泛。

4.2迷宮式密封4.2.2迷宮密封的結(jié)構(gòu)型式

迷宮密封按密封4.2.3迷宮特性的影響因素：

1)齒的影響。齒距一定時，齒數(shù)越多，泄露量越少。齒距改變時，齒距越大，泄露量會急劇下降，同時還可以減少透氣現(xiàn)象的影響。

2)膨脹室的影響。國外對膨脹室深度的影響進行過試驗研究，結(jié)論是淺的膨脹室對減少泄露量有利。根據(jù)對膨脹室流動狀態(tài)的觀察，認為淺膨脹室中的旋渦是不穩(wěn)定的。由于旋渦能很快地把能量耗盡，所以膨脹室的漸近速度減小，起到減小泄漏的效果。

3)副室的影響。所謂“副室”是指直通型迷宮光滑面上開的附屬槽，開槽后迷宮中的流動狀態(tài)立即發(fā)生明顯的變化。試驗證明，只要副室的位置恰當，泄露量的減少率是相當大的。

4.2.3迷宮特性的影響因素：

1)齒的影響。齒距一定時4.2.4迷宮密封設(shè)計的注意點

總結(jié)迷宮密封設(shè)計中積累的經(jīng)驗，歸納起來有下列要點：

1）盡量使氣流的動能轉(zhuǎn)化為熱能，而不使余速進入下一個間隙。齒與齒之間應保持適當?shù)木嚯x，或用高-低齒強制改變氣流方向。齒間距一般為5～9mm。

2）密封齒要做得盡量薄,并帶銳角。齒尖厚度應小于0.5mm，運行中偶爾與軸的相碰時，齒尖先磨損而脫離接觸，不致因摩擦出現(xiàn)軸的局部過熱而造成事故。

3）由于迷宮密封泄露量大，因此在密封易燃、易爆或有毒氣體時，要注意防止污染環(huán)境。采用充氣式迷宮密封，間隙內(nèi)引入惰性氣體，其壓力稍大于被密封氣體壓力；如果介質(zhì)不允許混入充氣，則可采用抽氣式迷宮密封。

4.2.4迷宮密封設(shè)計的注意點

總結(jié)迷宮密封設(shè)計中積累的經(jīng)驗4.3機械密封4.3.1機械密封的作用

1.提高機器效率、降低能耗。

2.節(jié)約原材料。

3.提高機器可靠性。

4.3機械密封4.3.1機械密封的作用機械密封工作原理機械密封的工作原理機械密封又稱端面密封，是旋轉(zhuǎn)軸用動密封。機械密封性能可靠，泄露量小，使用壽命長，功耗低。毋須經(jīng)常維修，且能適應于生產(chǎn)過程自動化和高溫，低溫，高壓，真空，高速以及各種強腐蝕性介質(zhì)。含固體顆粒介質(zhì)等苛刻工況的餓密封要求。機械密封是靠一對或幾對垂直于軸作相對潤動的端面在流體壓力和補償機構(gòu)的彈力（或磁力）作用下保持接合并配以輔助密封而達到的阻漏的軸封裝置。

機械密封工作原理機械密封原理圖機械密封原理圖機械密封動靜組件機械密封動靜組件機械密封有三個密封點，這三個密封點的密封原理如下：

1.動環(huán)與靜環(huán)之間的密封：是靠彈性組件（彈簧、波紋管等）和密封液體壓力在相對運動的動環(huán)和靜環(huán)的接觸面（端面）上產(chǎn)生一適當?shù)膲壕o力（比壓）使兩個光潔、平直的端面緊密貼合；端面間維持一層極薄的液體膜而達到密封的作用。這層膜具有液體動壓力與靜壓力，它起著平衡壓力和潤滑端面的作用，兩端面之所以必須高度光潔平直是為了給端面創(chuàng)造完美貼合和使比壓均勻的條件，這是相對旋轉(zhuǎn)密封。

2.靜環(huán)與壓蓋之間的密封：用各種形狀有彈性的輔助密封圈(例如橡膠)來防止液體從靜環(huán)與壓蓋之間泄漏，屬靜密封。

3.動環(huán)與軸之間的密封：也是用各種形狀有彈性的輔助密封圈來防止液體從動環(huán)與軸之間泄漏。這是一個相對靜止的密封。但當端面磨損時，允許其作補償磨損的軸向移動。機械密封有三個密封點，這三個密封點的密封原理如下：

優(yōu)點：

1）密封可靠，在長期運轉(zhuǎn)中密封狀態(tài)很穩(wěn)定，泄露量很小，其泄露約為軟填料密封的1%：

2）使用壽命長，在油，水介質(zhì)中一般可達1~2年或更長。在化工介質(zhì)中一般工作半年以上：

3）擦功率消耗小，其摩擦功率僅為軟填料密封的10%~50%

4）軸或軸套基本上不摩損：

5）維修周期長。端面磨損后可自動補償，一般情況下不需要經(jīng)常性維修：

6）抗震性好，對旋轉(zhuǎn)軸的振動以及軸對密封腔的偏斜不敏感：

7）適用范圍廣，機械密封能用于高溫，低溫，高壓，真空，不同旋轉(zhuǎn)頻率，以及各種腐蝕介質(zhì)和含磨粒介質(zhì)的密封。

缺點：

1）較復雜，對加工要求高

2）安裝與更換比較麻煩，要求工人有一定的技術(shù)水平

3）發(fā)生偶然性事故時，處理較困難。

優(yōu)點：

1）密封可靠，在長期運轉(zhuǎn)中密封狀態(tài)很穩(wěn)定，謝謝!謝謝!密封基礎(chǔ)知識介紹主講：何兵2012年12月31日密封基礎(chǔ)知識介紹主講：何兵分類主要密封件靜密封非金屬靜密封O形橡膠密封圈橡膠墊片聚四氟乙烯生料帶橡膠-金屬復合靜密封組合密封墊圈金屬靜密封金屬墊圈空心金屬O形密封圈液態(tài)密封墊密封膠密封的分類根據(jù)被密封的偶合面在設(shè)備運轉(zhuǎn)時有無相對運動，可將密封分為靜密封和動密封兩大類。另外按照密封件的制作材料、結(jié)構(gòu)形式和密封機理等還可進一步細分。密封的分類見下表。1、

密封的類型和分類分類主要密封件靜密封非金屬靜密封O形橡膠密封圈橡膠墊片聚四氟動密封非接觸式密封\間隙密封利用間隙\迷宮\阻尼等接觸式密封自封式壓緊型密封O形橡膠密封圈同軸密封圈異形密封圈其他自封式自緊型密封(唇形密封)Y形密封圈V形密封圈組合式U形密封圈星形和復式唇密封圈帶支承環(huán)組合雙向密封圈其他活塞環(huán)金屬活塞環(huán)旋轉(zhuǎn)軸油封油封液壓缸導向支承件導向支承環(huán)液壓缸防塵圈防塵圈其他其他動密封非接觸式密封\間隙密封利用間隙\迷宮\阻尼等接觸式密封密封件材料應滿足密封功能的要求。由于被密封的工作介質(zhì)以及設(shè)備工作條件的不同，密封件材料應具有不同的適應性。密封材料的一般要求：1）材料密實，不易泄漏工作介質(zhì)；2）對工作介質(zhì)有良好的適應性和穩(wěn)定性；3）有適當?shù)臋C械強度和硬度，受工作介質(zhì)的影響小；4）壓縮性和復原性好，永久變形?。?）溫度適應性好，高溫下不軟化、不分解；低溫下不硬化、不脆裂；1.對密封件材料的要求密封材料的一般要求：6）摩擦因數(shù)小，耐磨性好；7）抗腐蝕性能好，能在工作介質(zhì)中長期工作，其體積和硬度變化?。?）與密封面貼合的柔軟性和彈性好；9）耐臭氧性和耐老化性好，使用壽命長；10）加工性能好，價格低廉。2、密封的類型和分類密封件材料應滿足密封功能的要求。由于被密封的工作介質(zhì)以及設(shè)備3、密封的類型與選擇3.1.3密封材料的選擇用于密封件的材料常有以下幾種：

1.液體材料

2.纖維材料

3.彈性材料

4.無機材料

5.金屬材料

3、密封的類型與選擇3.1.3密封材料的選擇

4、密封裝備4.1O型密封圈4.2迷宮式密封4.3機械密封

4、密封裝備4.1O型密封圈4.1O型密封圈4.1.1 O型密封圈的定義O形封圈是一種截面為圓形的橡膠圈，如圖所示。其材料主要為丁腈橡膠或氟橡膠。O形密封圈是液壓與氣壓傳動系統(tǒng)中使用最廣泛的一種密封件。它主要用于靜密封和移動密封。O形密封圈d1—O形圈內(nèi)徑

d2—O形圈截面直徑其使用速度范圍一般為0.005~0.3m/s。當圓周速度小于2m/s用于旋轉(zhuǎn)運動密封。如液壓挖掘機的中央回轉(zhuǎn)接頭的分配閥動密封機構(gòu)。一般O形密封圈在旋轉(zhuǎn)運動密封裝置中使用較少。4.1O型密封圈4.1.1 O型密封圈的定義O形密封圈其使O形密封圈與其他形式密封圈比較，具有以下優(yōu)點：1）結(jié)構(gòu)小巧，裝拆方便。2）靜、動密封均可使用。3）動摩擦阻力比較小。4）使用單件O形密封圈，可對兩個方向起密封作用。5）價格低廉。但是，當設(shè)備閑置時間過久而再次起動時，O形密封圈的摩擦阻力會因其與密封副耦合面的粘附而陡增，并出現(xiàn)蠕動現(xiàn)象。4.1O型密封圈O形密封圈與其他形式密封圈比較，具有以下優(yōu)點：1）結(jié)構(gòu)小巧，4.1.2O型密封圈的密封原理1.用于靜密封時的密封原理當沒有介質(zhì)壓力時，密封圈在自身的彈性力作用下，對接觸面產(chǎn)生一個預接觸應力p0，如圖所示。O形密封圈的靜密封原理a)空載狀態(tài)O形密封圈裝入密封槽后，其界面承受接觸壓縮應力而產(chǎn)生變形4.1O型密封圈4.1.2O型密封圈的密封原理當沒有介質(zhì)壓力時，密封圈在自而當容腔內(nèi)充入有壓力的介質(zhì)后，則在介質(zhì)壓力p的作用下，O形密封圈發(fā)生位移，移向低壓側(cè)，且其彈性變形進一步加大，填充和封閉了密封間隙Q。此時，作用于密封副偶合面的接觸壓力上升為p1+p=pm，從而大大增加了密封效果，如圖所示。當容腔內(nèi)的介質(zhì)卸壓后（p=0），則由于O形密封圈仍具有初裝時的預接觸應力p0，故仍能保證密封性能。此即所謂O形密封圈的自密封作用。O形密封圈的靜密封原理b)承載狀態(tài)4.1O型密封圈而當容腔內(nèi)充入有壓力的介質(zhì)后，則在介質(zhì)壓力p的作用下，O形密2.用于往復運動密封時的密封原理O形密封圈在往復運動滑移面上的接觸情況，如圖所示。此時O形密封圈的動密封作用主要還是依靠其預壓縮和加壓后作用于耦合面上的接觸應力，且由于O形密封圈自身的彈性而具有磨損后自動補償?shù)哪芰?。O形密封圈的動密封原理4.1O型密封圈2.用于往復運動密封時的密封原理O形密封圈在往復運動滑移4.2迷宮式密封

迷宮密封是在轉(zhuǎn)軸周圍設(shè)若干個依次排列的環(huán)行密封齒，齒與齒之間形成一系列截流間隙與膨脹空腔，被密封介質(zhì)在通過曲折迷宮的間隙時產(chǎn)生節(jié)流效應而達到阻漏的目的。由于迷宮密封的轉(zhuǎn)子和機殼間存在間隙，無固體接觸，毋須潤滑，并允許有熱膨脹，適應高溫、高壓、高轉(zhuǎn)速頻率的場合，這種密封形式被廣泛用于汽輪機、燃汽輪機、壓縮機、鼓風機的軸端和的級間的密封，其他的動密封的前置密封。

4.2迷宮式密封迷宮密封是在轉(zhuǎn)軸周圍設(shè)若干個依次排4.2迷宮式密封

4.2.1迷宮密封的密封機理流體通過迷宮產(chǎn)生阻力并使其流量減少的機能稱為“迷宮效應”。對液體，有流體力學效應，其中包括水力磨阻效應、流束收縮效應；對氣體，還有熱力學效應，即氣體在迷宮中因壓縮或者膨脹而產(chǎn)生的熱轉(zhuǎn)換；此外，還有“透氣效應”等。而迷宮效應則是這些效應的綜合反應，所以說，迷宮密封機理是很復雜的。4.2迷宮式密封4.2.1迷宮密封的密封機理4.2迷宮式密封4.2.2迷宮密封的結(jié)構(gòu)型式

迷宮密封按密封齒的結(jié)構(gòu)不同，分為密封片和密封環(huán)兩大類型。

密封片結(jié)構(gòu)緊湊，運轉(zhuǎn)中與機殼相碰，密封片能向兩側(cè)彎曲，減少摩擦，且拆換方便。

密封環(huán)由6～8塊扇形塊組成，裝入機殼與轉(zhuǎn)軸中，用彈簧片將每塊環(huán)壓緊在機殼上，彈簧片壓緊力約60～100N，當軸與齒環(huán)相碰時，齒環(huán)自行彈開，避免摩擦。這種結(jié)構(gòu)尺寸較大，加工復雜，齒磨損后將整塊密封環(huán)調(diào)換，因此應用不及密封片廣泛。

4.2迷宮式密封4.2.2迷宮密封的結(jié)構(gòu)型式

迷宮密封按密封4.2.3迷宮特性的影響因素：

1)齒的影響。齒距一定時，齒數(shù)越多，泄露量越少。齒距改變時，齒距越大，泄露量會急劇下降，同時還可以減少透氣現(xiàn)象的影響。

2)膨脹室的影響。國外對膨脹室深度的影響進行過試驗研究，結(jié)論是淺的膨脹室對減少泄露量有利。根據(jù)對膨脹室流動狀態(tài)的觀察，認為淺膨脹室中的旋渦是不穩(wěn)定的。由于旋渦能很快地把能量耗盡，所以膨脹室的漸近速度減小，起到減小泄漏的效果。

3)副室的影響。所謂“副室”是指直通型迷宮光滑面上開的附屬槽，開槽后迷宮中的流動狀態(tài)立即發(fā)生明顯的變化。試驗證明，只要副室的位置恰當，泄露量的減少率是相當大的。

4.2.3迷宮特性的影響因素：

1)齒的影響。齒距一定時4.2.4迷宮密封設(shè)計的注意點

總結(jié)迷宮密封設(shè)計中積累的經(jīng)驗，歸納起來有下列要點：

1）盡量使氣流的動能轉(zhuǎn)化為熱能，而不使余速進入下一個間隙。齒與齒之間應保持適當?shù)木嚯x，或用高-低齒強制改變氣流方向。齒間距一般為5～9mm。

2）密封齒要做得盡量薄,并帶銳角。齒尖厚度應小于0.5mm，運行中偶爾與軸的相碰時，齒尖先磨損而脫離接觸，不致因摩擦出現(xiàn)軸的局部過熱而造成事故。

3）由于迷宮密封泄露量大，因此在密封易燃、易爆或有毒氣體時，要注意防止污染環(huán)境。采用充氣式迷宮密封，間隙內(nèi)引入惰性氣體，其壓力稍大于被密封氣體壓力；如果介質(zhì)不允許混入充氣，則可采用抽氣式迷宮密封。

4.2.4迷宮密封設(shè)計的注意點

總結(jié)迷宮密封設(shè)計中積累的經(jīng)驗4.3機械密封4.3.1機械密封的作用

1.提高機器效率、降低能耗。

2.節(jié)約原材料。

3.提高機器可靠性。

4.3機械密封4.3.1機械密封的作用機械密封工作原理機械密封的工作原理機械密封又稱端面密封，是旋轉(zhuǎn)軸用動密封。機械密封性能可靠，泄露量小，使用壽命長，功耗低。毋須經(jīng)常維修，且能適應于生產(chǎn)過程自動化和高溫，低溫，高壓，真空，高速以及各種強腐蝕性介質(zhì)。含固體顆粒介質(zhì)等苛刻工況的餓密