搜索
机械密封原理及常见冲洗冷却方案介绍1孙树杰2一、密封原理和特点1.结构机械密封原理和基本结构型式（1）组成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31234567891-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。42.密封原理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5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-紧定螺钉机械密封的主要特点主是密封面为垂直于旋转轴线的端面。ABCD63.基本构件（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。7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）缺点①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。8比较软填料密封机械密封泄漏量180～450ml/h一般为软填料密封的１％摩擦功率损失机械密封为软填料密封的10～50％轴磨损有磨损，用久后要更换几乎无磨损维护及寿命要经常维护，更换填料，个别情况每班换一次寿命很长，很少需要维修高参数高压、高温、高真空、高转速、大直径密封不能解决可以加工及安装加工要求一般，填料更换方便动、静环表面粗糙度及平直度要求高，不易加工，成本高，装拆不便对材料要求一般动、静环要求较高机械密封与填料密封的比较9轴密封流体泄漏环境泵体填料密封泄漏示意填料函压盖填料10Shaft流体流动泄漏环境泵体机械密封泄漏示意11配合环（静环）补偿环（动环）辅助密封“O”环机械密封示意图12流体在两个面之间充当润滑剂的过程密封端盖泵腔工艺流体微量的泄漏在大气侧蒸发补偿环（动）配合环（静）13密封端盖泵腔没有流体或者干运转补偿环（动）配合环（静）没有润滑干运转导致过热14机械密封的摩擦副就是动环和静环，其端面贴紧且一个静止，一个旋转，它们之间存在相对运动，所以会产生摩擦和磨损，同时会伴有热量的产生。前面已经讨论过，如果摩擦产生的热量越多，密封的工作PV值就越大。当然摩擦热除与PV值有关外，还与摩擦系数及端面面积有关。冷却、冲洗与安装、使用15热量的传递有三种方式：对流、间壁导热、辐射。显然机械密封端面的摩擦热就是以这三种方式传递出去的。如果密封环向周围散失的热量与产生的摩擦热相平衡，则可得到一个稳定的温度值。对于普通机械密封，泄漏量较小，它带走的热量可以忽略，那么摩擦热主要是由轴导入动静环，再由动静环传给周围介质。16如果密封环材料的导热性差，介质温度又高，或PV值比较高的情况下，端面间的大量热量不能及时导出，必然引起端面温度急剧上升。其结果可能造成端面间液膜汽化，恶化润滑条件，甚至完全处于干摩擦状态，这不仅使磨损加剧，还会导致密封环的热裂、变形等等。因此只是依靠选择耐高温、导热性好的密封环材料或仅从结构上考虑，都很难达到预期的效果。合理的方法就是强化冷却，使端面摩擦热及时导出。使端面冷却的方式主要有三种：171、端面直接冷却将密封介质从系统中高于密封腔压力处引出，通过接管引入密封腔，对于密封介质的温度高或含固体粒子的场合，可在管路上设置冷却器或过滤器，使进入密封腔内的介质净化并降低温度。(1)闭路自冲洗（图a）181、端面直接冷却将密封腔内的介质引入主机低压侧，使介质通过密封腔进行自循环而带走摩擦热（图b），这种方法适用于密封腔压力与主机工作压力比较接近的场合。(2)反向自冲洗191、端面直接冷却将介质从高压侧引出，流经密封腔进行冲洗后流回主机吸入侧（图c），这种冲洗冷却效果优于前两种。(3)贯通自冲洗201、端面直接冷却利用其它压力源将冲洗冷却液注入密封腔内（图d）。冲洗液应为低温、清洁液体，并且少量内漏与密封介质相混在工艺上必须是允许的，冲洗液压力应比密封介质压力大0.05~0.1Mpa。对于高温或含固体颗粒的介质，效果较好。(4)内冲洗211、端面直接冷却在密封腔内的一段轴上装上小型动力元件，使密封腔内介质进行局部循环，或在旋转环外周开槽同样能直到泵送作用。(5)局部循环冲洗222、静环背部冷却从静止环背部将清水、油等冷却液直接引入密封环内表面的一种冷却方法又称为急冷法、外冲洗法。冷却效果好，但冷却水硬度高时产生的无机物水垢在轴上沉积，会影响动环密封圈的浮动性，可能会引起密封失效。233、间接冷却冷却液不直接与密封面接触，其效果没有直接冷却效果好，但对冷却液要求不高。常用静环外周冷却24公司常用机械密封冷却方案简介25方案描述•从泵出口经节流孔板对密封进行冲洗。26方案描述•从密封腔经节流孔板至泵入口的再循环。27方案描述•密封冲洗通过节流孔板从泵出口并再次循环至泵入口。28方案描述•从泵出口经节流孔板和冷却器对密封进行冲洗。29方案描述•从外部清洁源对密封进行冲洗。30方案描述•从泵出口经旋液分离器和冷却器对密封进行冲洗。31方案描述•流经封液罐的无压缓冲液循环。•流体通过双封中的泵效环驱动循环。采用原因•外侧密封作为主密封的安全后备。•零至极低的工艺介质排放。•不允许工艺介质污染。应用场合•与无压双密封（串联）一起使用。•高饱和蒸汽压液体，轻烃。•危险或有毒流体。•导热流体。预防性维护•管道回路必须能够在封液罐最高处自排气。•始终对封液罐加压，最大充气压力为（10-14bar）•隔离液必须与工艺流体兼容。•封液罐液位计指示内侧和外侧密封泄漏。32谢谢