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通用流体输送机械类——机械密封原理篇导致泵轴封泄漏的因素泵自身的结构泄漏密封的结构、材料(选型）介质的影响介质外漏泵性能下降最终导致泵（设备）的维修人为因素（安装）影响安全生产泵的轴封结构形式泵的密封形式填料密封机械密封磁传动、屏蔽磁流体密封编制填料成型填料粘稠液体软填料接触式机械密封非接触式机械密封（干气密封）完全无泄漏水环机械密封的工作原理作用：在泵、风机、搅拌釜等旋转设备中，机械密封件是用来阻止介质沿其旋转轴与壳体之间的缝隙泄漏的装置。基本元件：机械密封至少有一对垂直于旋转轴线且端面相互贴合的密封环(其中一个安装在轴上随轴转动_动环，另一个安装在静止的机壳上_静环)；辅助部件：相对静止的辅助密封件；产生使密封环端面相互贴合的作用力的弹性元件（或磁性元件）以及其它传动部件所组成。由于机械密封在工作时，起主要密封作用的是在外力（介质压力和弹弹簧力或磁力）作用下、两个相互贴合并相对滑动的密封环端面，故机械密封也称为端面密封。路径1–只要拧紧密封端盖垫片，此点就能起到密封的作用.路径2–静环O型圈.路径3–旋转动环与轴之间的O型圈.路径4–主密封摩擦幅端面如果密封面有两个，项2、3&4X2翻倍.潜在的机械密封泄漏途径单端面集装式密封-推进式、平衡型设计非推进式密封推进式密封所有的机封都可分类归于一种或多种密封类别中。没有哪种机械密封本身可以说就比另一类要好。但理解他们之间的差异对于我们在特定工况下选择密封的类型，设计及维护都至关重要。F弹簧力+F闭合力–F打开力=F合力弹簧力平衡直径闭合力大气端压力打开力非平衡型密封F弹簧力+F闭合力–F打开力=F合力弹簧力平衡直径闭合力大气压打开力压力150psi或10.3bar平衡型密封单弹簧密封多弹簧密封单弹簧Vs多弹簧单弹簧密封优点–耐腐蚀–不易堵塞–结构简单–带U式辅助密封,耐较高压力多弹簧密封的优点–较便宜–尺寸短–压力载荷更均匀弹簧–单弹簧•丝径粗能耐一定量的腐蚀量•比较而言，不易被小量的颗粒或纤维物堵塞•密封设计选型时，要考虑密封面的载荷均匀度•高轴转速时慎用，弹簧会扭曲变形•需要更多的轴向长度•每种密封规格的弹簧没有通用性弹簧–多弹簧密封•通常提供给动环面的载荷比单弹簧更均匀•各密封规格之间具有互换性，只是数量改变•轴向长度更短，密封更紧凑•由于轴高速产生的离心扭曲变形较小•如果材料选择不当，弹簧可能会由于腐蚀造成应力断裂或弹力负载变小挡环动环静环O形圈顶丝推环弹簧弹簧座标准密封部件所有的机械密封都含有下列部件：动环–静环–静密封–弹性补偿部件–金属件O型圈Shaft轴静环动环卡环推环O型圈盘片弹簧传动套定位螺丝密封材料材料的选用取决于下列因素:温度和压力介质特性，特别是腐蚀性或磨蚀性密封型号标准化•排列方式1单端面机械密封•排列方式2不带压双端面机械密封•排列方式3带压双端面机械密封机械密封的排列方式机械密封的冲洗方式•概述:•向双端面或单端面密封的高压侧直接注入液体称”冲洗”,一般泵均应进行冲洗,冲洗的目的是为了密封、冷却和润滑.•(1)密封•密封腔内通入与介质相容的液体(外循环),从而达到:•1.1、防止高温,有毒及贵重介质从泵腔漏出;•1.2、防止含有颗粒的介质漏入密封腔内,磨损密封面;•1.3、防止易汽化结冰的介质(如液化气)漏入密封腔内产生气体.造成干摩擦而磨损密封面;•1.4、防止易结晶的介质漏入密封腔内,应冷结晶而磨损密封面;•(2)润滑•保持密封面之间有一层液膜起润滑作用;•(3)冷却•(3.1)防止高温介质进入密封腔内;•(3.2)导走动环和静环工作时的产生的摩擦热.•按冲洗液的来源,冲洗一般分自冲洗、外冲洗及循环冲洗三种•1)自冲洗如Plan11,适用于密封腔内压力小于泵出口压力,大于泵进口压力,介质温度不高(温度小于等于800C,不含杂质的场合）.•2)外冲洗如Plan32,用于被密封介质温度较高,容易汽化以及杂质含量较高的场合,冲洗液压力要比密封腔内介质压力稿0.1-0.2MPa.•3)循环冲洗如Plan52,借助与机封内的泵送环(PumpRing)或虹吸进行封液循环.•冷却密封和密封腔•有利于密封腔保持干净•密封腔底部加小间隙的喉部衬套可使密封腔压力升高,防止介质汽化•可使密封腔长期充满,温度动态平衡•常用1/8or3/16”孔板一般情况带有孔板•常用于立式泵上,方便密封腔排气•工作原理类似APIPLAN11,仅仅循环的流量和压差小一些•在有磨蚀性的颗粒工况中使用效果不错,保护密封面(取消孔板).从泵出口经换热器引旁路到密封腔•对泵送介质冷却,以防汽化•Plan21换热负载大,效果好,但并不经济.•换热器的管阻损失应考虑,高粘介质不能使用,盘管定期除垢,清洗18-24”高于轴心线.密封腔和换热器间的闭式循环机械密封的排列形式串联背对背面对面机械密封的发展历程•最早在19世纪末期出现机械密封的雏形,结构相当简单，仅由一个橡胶弹性体和金属（壳体）相摩擦。•二战期间,美国开始在化工流程泵上使用机械密封,二战后,随着石油化工行业的迅猛发展，机械密封在西方国家也发展迅速，至70年代，西方国家的炼油行业的流程泵80%采用机械密封，机械密封的应用范围也迅速扩大。其结构类型、端面材料的使用也迅速增加。•我国在50年代末期，开始进行机械密封的研究，至70年代，形成了我国的泵用标准（JB1472、HG5-748-78）和釜用（HG5-751～756-78）两大系列机械密封，奠定了我国机械密封行业的基础。机械密封的分类机械密封的分类方法很多，按应用的主机分类，大致可以分为泵用机械密封、釜用机械密封、透平压缩机用机械密封、低温制冷机用机械密封等。按机械密封的作用原理和结构分类（1）按密封端面组合分类可分为单端面、双端面、多端面机械密封，其中双端面有轴向双端面和径向双端面两种；（2）按密封端面接触与否分类可分为接触式、非接触式机械密封，其中非接触式机械密封又分为流体动压式和流体静压式两种；（3）按密封端面承受载荷分类可分为非平衡型、部分平衡型、过平衡型机械密封；（4）按密封是否装在腔体内侧或外侧，可分为内装式和外装式机械密封；（5）按弹性元件分类，可分为单弹簧、多弹簧、金属波纹管机械密封；（6）按密封流体在密封端面的流向可分为内流式、外流式机械密封；（7）按补偿环是否随轴旋转可分为旋转式、非旋转式机械密封；（8）按波纹管材料分类，可分为金属波纹管、橡胶波纹管、聚四氟乙烯波纹管机械密封；（9）按密封补偿力分类，可分为弹性元件和磁性元件机械密封；还有按使用工况、参数分类等等。机械密封与填料密封的优缺点类别项目机械密封填料密封密封性能泄漏量小大工作寿命长短摩擦功率小大抗偏摆能力好差调整情况自动补偿不需要调整需经常调整对轴的磨损对轴基本不产生摩损对轴的摩损大产品结构复杂简单安装要求高*低现场维修困难*容易产品成本高低运行成本低高泵性能和结构导致密封失效的原因分析失效现象失效原因采取措施失效发生率泄漏量大泵工作范围小，易出现运行不稳或汽蚀现象，导致密封工作异常对影响泵性能的几何参数等因素进行试验分析，提高泵的水力性能和工作范围，少泵不在额定工况运行，使转子产生不平衡力矩，导致转子出现跳动或变形提高水力性能的同时，研究泵轴向力和径向力的影响因素，从结构等方面进行试验分析加以改进以降低其不利影响多泵在运行过程中，出现“抽空”现象，致使密封环“干摩擦”运转、烧坏。采用密封系统，确保密封腔内始终充满介质多集装式机械密封集装式机械密封就是研究提高机械密封可靠性的产物。所谓集装式机械密封就是通过密封自带轴套和端盖将单（双）端面机械密封组合在一起，为整体安装形式，如图所示：泵用“干气”密封“干气”密封的原理“干气”密封：非接触式气膜润滑机械密封，其工作是，依靠密封端面的螺旋槽使气体产生流体动压效应，在密封面上形成气膜压力造成密封面脱离接触，当气膜压力（开启力）等于密封端面闭合力（弹簧力、介质力），密封面的间隙相对稳定，密封进入稳定的运行状态。目前，在一些输送易挥发介质的泵中，有不少采用“干气”密封，“干气”密封在输送类似于气体介质，确实有许多优点，但是由于螺旋槽非常浅（5-7µ），容易被杂质堵塞，因此对辅助系统要求很高。谢谢观看！