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密封型式介绍2012年5月·珠海一、密封的分类二、填料密封介绍三、迷宫密封介绍四、机械密封介绍五、干气密封介绍六、各类密封型式在高栏终端设备中的选用情况内容简介3一、密封分类1、密封可分为静密封和动密封两大类。1.1静密封主要有垫密封，密封胶密封和直接接触密封三大类。根据工作压力，静密封又可分为中、低压静密封和高压静密封。中、低压静密封通常采用材质较软、接触较宽的垫密封，高压静密封则采用材质较硬，接触宽度很窄的金属垫片或复合垫片。4一、密封分类1.2动密封按不同的形式可分为以下几种：按运动形式可分为旋转密封和往复密封两种基本类型；按密封件与和其作相对运动的零部件是否接触，动密封可分为接触式密封和非接触式密封；按密封件和被密封物体接触位置可分为圆周密封和端面密封(又称机械密封)。二、填料密封5简介：填料密封又称压盖填料密封，俗称盘根，主要用于过程机器和设备运动部分的密封，如离心泵、真空泵、搅拌机、反应釜等的转轴和往复泵、往复压缩机的柱塞或活塞杆，以及做螺旋运动阀门的阀杆与固定机体之间的密封。历史：它是最古老的一种密封结构，中国古代的提水机械，就是用填塞棉花的方法堵住泄漏的。世界上最早出现的蒸汽机也是采用这种密封形式。而19世纪石油和天然气开来技术的产生与发展，使填料密封的材料有了新的发展。到了20世纪，填料密封因其结构比较简单、价格不贵、来源广泛而获得许多工业部门青睬。发展：然而，随着现代工业，尤其是宇航、核电、大型石油化工等工业的发展，对密封的要求越来越高，在许多苛刻的工况下，填料密封被其他密封形式所代替。尽管如此，由于填料密封本身固有的特点，至今在较多场合仍是普遍使用的密封形式，特别是近年来许多新材料和新结构的出现，赋予了填料密封新的生机，获得了新的发展。盘根的密封原理6盘根之所以能起到密封的作用，其原理主要在于轴承效应和迷宫效应。盘根的轴承效应是指在盘根填料和轴之间，会因为张力的作用形成一层液膜，使盘根填料和轴形成类似于滑动轴承的关系，这样盘根填料和轴就不会因为过度摩擦而出现磨损。盘根的迷宫效应则是指，轴的表面平整程度无法达到理想水平，盘根和轴只能部分贴合而做不到完全贴合，在盘根和轴之间永远存在着极为微小的间隙，这些间隙就形成了迷宫带，介质在其中被多次节流，而达到密封的作用。二、填料密封二、填料密封7填料密封是首先将某种软质材料1填塞轴2与填料函3的内壁之间，然后预紧压盖4上的螺栓，使填料沿填料函轴向压紧，由此产生的轴向压缩变形引起填料沿径向内外扩胀，形成其对轴和填料函内壁表面的贴紧，从而阻止内部流体向外泄漏。为了使填料起更可靠的密封作用，或对填料进行润滑或冷却，以延长填料的寿命，有在填料函中间放置液封环5，通过它向环内注人有压力的中性介质、润滑剂或冷却液。有时在填料顶部和(或)底部加装衬套，使它与轴保持较小的间隙，以防止填料挤出。此外，也有在各段填料之间放置隔离环，起传递压紧载荷的作用等结构。盘根密封的基本结构盘根填料对材料的要求8盘根填料所选择的制造材料，决定了盘根的密封效果，一般来说盘根制造材料要受工作介质温度、压力及酸碱度的限制，且盘根所工作的机械设备的表面粗糙程度、偏心及线速度等，也会对盘根的材质选择有所要求。盘根材料无论如何选择，都会具备一些基本的材质特点。盘根的制造材料应具备较好的化学稳定性、耐温性和不渗透性，以适应大部分的工作介质。同时，盘根材料要有较好的弹性及自润滑能力，且盘根的材料应价格适当、便于制造。二、填料密封9润滑与冷却：延长密封寿命，增设液封杯。优点：结构简单加工方便拆装容易价格便宜使用范围广缺点：摩擦和磨损较大材料和功率消耗大措施：允许有一定泄漏带走容量，降低磨损，延长寿命。使用情况不适于转速高、密封要求严、寿命要求长的场合。二、填料密封10填料密封的分类：功能：阀门、离心泵、往复压缩机用填料等材料：橡胶、天然纤维、合成纤维和金属填料加工方法：（软填料分为）绞合填料、编结填料、层叠填料和膜压填料二、填料密封二、填料密封1112三、迷宫密封13迷宫密封简介迷宫密封是在转轴周围设若干个依次排列的环行密封齿，齿与齿之间形成一系列截流间隙与膨胀空腔，被密封介质在通过曲折迷宫的间隙时产生节流效应而达到阻漏的目的。由于迷宫密封的转子和机壳间存在间隙，无固体接触，毋须润滑，并允许有热膨胀，适应高温、高压、高转速频率的场合，这种密封形式被广泛用于汽轮机、燃汽轮机、压缩机、鼓风机的轴端和级间的密封，其他的动密封的前置密封。14一、迷宫密封的密封机理流体通过迷宫产生阻力并使其流量减少的机能称为“迷宫效应”。对液体，有流体力学效应，其中包括水力磨阻效应、流束收缩效应；对气体，还有热力学效应，即气体在迷宫中因压缩或者膨胀而产生的热转换；此外，还有“透气效应”等。而迷宫效应则是这些效应的综合反应，所以说，迷宫密封机理是很复杂的。二、迷宫密封的结构型式迷宫密封按密封齿的结构不同，分为密封片和密封环两大类型。密封片结构紧凑，运转中与机壳相碰，密封片能向两侧弯曲，减少摩擦，且拆换方便。密封环由6～8块扇形块组成，装入机壳与转轴中，用弹簧片将每块环压紧在机壳上，弹簧片压紧力约60～100N，当轴与齿环相碰时，齿环自行弹开，避免摩擦。这种结构尺寸较大，加工复杂，齿磨损后将整块密封环调换，因此应用不及密封圈结构广泛。三、迷宫密封15三、迷宫密封16直通型迷宫的特性由于在轴表面加工沟槽或各种形状的齿要比孔内加工容易，因此常把孔加工成光滑面，与带槽或带齿的轴组成迷宫，这就是直通型迷宫，因制作方便，所以直通型迷宫应用最广。但是，直通型迷宫存在着透气现象，其泄露量大于理想迷宫的泄露量。17a)镶嵌曲折型密封b)整体平滑型密封c)台阶型密封三、迷宫密封18三、迷宫密封19迷宫特性的影响因素：1)齿的影响：齿距一定时，齿数越多，泄露量越少。齿距改变时，齿距越大，泄露量会急剧下降，同时还可以减少透气现象的影响。2)膨胀室的影响：国外对膨胀室深度的影响进行过试验研究，结论是浅的膨胀室对减少泄露量有利。根据对膨胀室流动状态的观察，认为浅膨胀室中的旋涡是不稳定的。由于旋涡能很快地把能量耗尽，所以膨胀室的渐近速度减小，起到减小泄露的效果。3)副室的影响：所谓“副室”是指直通型迷宫光滑面上开的附属槽，开槽后迷宫中的流动状态立即发生明显的变化。试验证明，只要副室的位置恰当，泄露量的减少率是相当大的。三、迷宫密封20迷宫密封的技术要求：检查各级密封齿，应无污垢、锈蚀、毛刺、裂纹、弯曲、缺口变形以及折断等缺陷，密封损坏及间隙超差时应更换，密封装配后应无松晃或过紧现象，密封齿顶端应尖锐。对小机泵来说，密封齿只有一个，且较大，密封齿不与轴配合，而与轴承定位盖配合。油环厚度3—5mm。迷宫密封的特点：迷宫密封在高温、高压、高转速条件下有良好的密封性，不需要润滑，没有摩擦，使用寿命长，不需其它密封材料；但加工精度高，装配较难，不能完全阻止气体的泄漏。常因机组运转不良而磨损，磨损后密封性能大大下降。三、迷宫密封四、机械密封21一、密封原理和特点1234567891-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（1）组成1.结构221234567891-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）固定紧定螺钉把弹簧固定在轴上静环的周向固定：静环上开槽，然后通过防转销与静环座固定。而静环座又与设备联在一起。四、机械密封23机械密封主要是将较易泄漏的轴向密封改为不易泄漏的端面密封。如图所示，当轴转动时，带动了弹簧座、弹簧压板、动环等零件一起转动，由于弹簧力的作用使动环紧紧压在静环上。轴旋转时，动环与轴一起旋转，而静环则固定在座架上静止不动，这样动环与静环相接触的环形密封面阻止了介质的泄漏。1234567891-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.密封原理四、机械密封24机械密封一般有四个密封处：A、动环与静环之间的密封——动密封B、动环与轴或轴套之间的密封——相对静密封C、静环与静环座之间的密封——静密封D、静环座（压盖）与设备之间的密封——静密封1234567891-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-紧定螺钉四、机械密封25（1）动环和静环材料较好的耐磨性，能有减摩作用（即f要小）良好的导热性，把摩擦热及时传出孔隙率小，结构紧密，以免介质在压力下有渗透。动、静环是一对摩擦副，它们的硬度各不相同。一般动环的硬度比静环的硬度大。动环的材料可用铸铁、硬质合金、高合金钢等，在有腐蚀介质的条件下可用不锈钢或不锈钢表面（端面）堆焊硬质合金、陶瓷等；静环的材料可用铸铁、磷青铜、巴氏合金等，也常用浸渍石墨或填充聚四氟乙烯。3.基本构件四、机械密封26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。再进一步，如果我们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并做相对转动的密封端面进行密封的装置。（2）弹簧加荷装置四、机械密封27优点①密封可靠，在一个较长的使用期中，不会泄漏或很少泄漏；②使用寿命长，正确选择摩擦副材料和比压的机械密封可用2—5年，最长的达9年；③维修周期长，在正常工作的情况下，不需要维修；④摩擦功率消耗少；⑤轴或轴套不受磨损；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。4.机械密封的优缺点：（与软填料密封比较）四、机械密封28①结构较复杂，对制造加工要求高；②安装与更换比较麻烦，要求工人有一定的安装技术水平；③发生偶然事故时，处理比较困难；④一次性投资高。缺点四、机械密封二、按结构分类29四、机械密封按介质泄漏方向分为内流式和外流式。内流式：介质沿半径方向从端面外周向内泄者称为内流式。外流式：介质沿半径方向从端面内周向外泄者称为外流式。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。1、内流式和外流式30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。2、内装式和外装式（如图3-3）四、机械密封31四、机械密封外装式特点：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。内装式特点：受力情况比较好，刚开车时介质压力较低，由不太大的弹簧力即可对摩擦面构成初始的密封，此时因端面比压较小，容易形成液膜。内装式端面比压随介质压力增在而增大，因而增加了密封的可靠性。一般情况下内装式的介质泄漏方向与离心力方向相反，泄漏情况较外装式好。所以在介质无腐蚀以及不影响弹簧机能时，应尽可能采用内装式结构。32四、机械密封3、旋转式与静止式按弹簧的运转状态分为旋转式与静止式。旋转式：即是弹簧装置及轴的结构简单，径向尺寸较小。高转速情况下，弹簧及其它转动零件产生的离心力很大，动平衡要求高，有的介质经强烈搅拌后易结晶，对于这种情况宜采用静止式较适宜。334、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