2022年机械密封的分类及维护 .docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 机械密封的分类及保护机械密封又称端面密封（Mechanical End Face Seal ）,是旋转轴用动密封；机械密封性能牢靠,泄漏量小,使用寿命大,功耗低,不需常常修理,且能适应于生产过程自动 化和高温、低温、高压、真空、高速以及各种强腐蚀性介质等苛刻工况的密封要求；1 机械密封的工作原理机械密封是靠一对或几对垂直于轴作相对滑动的端面在流体压力和补偿机构的弹力（或磁力）作用下保持接合并配以帮助密封而达到的阻漏的轴封装置；常用的机械密封结构如图1-1 所示；它主要由静止环1、旋转环 2、弹性元件3、弹簧座 4、紧定螺钉5、帮助密封圈6 等组

2、成；防转销7 固定在压盖9 上以防止静止环1 转动；旋转环和静止环往往仍可以依据它们是否具有轴向补偿才能而称为补偿环或非补偿环；机械密封中流体可能泄漏的途径有4 种,如图 1-1 中 A、B、C、D 四个通道；其中C、D 泄漏通道上分别有静止环与压盖、压盖与壳体之间的密封,二者均属静密封；B 通 道上有旋转环与轴之间的密封,当端面磨损时,它仅能追随补偿环沿轴向作微量的移动,实际上它在轴与旋转环间起着静密封作用；因此,这些泄漏通道相对来说比较简洁封堵；静密封元件最常用的有橡胶 O 形圈或聚四氟乙烯 V 形圈,而作为补偿环的旋转环或静止环帮助密封,有时采纳兼备弹性元件功能的橡胶,聚四氟乙烯材料及金

3、属波纹管的结构；A 通道就是旋转环与静止环的端面彼此结合构成相对滑动的动密封；它是机械密封装 置中的主密封,也是打算机械密封性能和寿命的关键；因此,对密封端面的加工要求很高（平面度为0.0009mm,表面粗糙度Ra0.1 m,软环 Ra0.2 m）；为了使密封端面间保持必要的润滑油膜,必需严格掌握端面上的单位面积压紧力,端面上单位压力过大,不易形成稳固的润滑液膜,会加速端面的磨损；端面上单位压力过小,泄漏量增加；所以,要获得良好的密封性能又有较长的寿命,在设计和安装机械密封时,肯定要保证端面单位压力值在最适当的范畴内；名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 9 页精选学习资料

4、- - - - - - - - - 2 与软填料密封相比较机械密封的特点2.1 优点.1）密封牢靠,在长期运转中密封状态很稳固,泄漏量很小,其泄漏约为软填料密封的 1；.2）使用寿命长,在油、水介质中一般可达 作半年以上；12 年或更长,在化工介质中一般能工.3）摩擦功率消耗小,其摩擦功率仅为软填料密封的 10 50% ；.4）轴或轴套基本上不磨损；.5）修理周期长,端面磨损后可自动补偿,一般情形下不需常常性修理；.6）抗振性好,对旋转轴的振动、偏摆以及轴对密封的偏斜不敏锐；.7）适用范畴广,机械密封能用于高温、低温、高压、真空、不同旋转频率,以及各种腐蚀介质的场合；2.2 缺点：.1）结构较

5、复杂,对加工制造要求高；.2）安装与更换比较麻烦,要求工人有肯定的技术水平；.3）发生偶然性事故时,处理较困难；.4）价高；3 机械密封的类型机械密封可按工作参数和结构型式分类；3.1 按工作参数分类名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 机械密封按不同工作参数分类,见表 1-1；按密封腔温度分t 150高温机械密封 按密封端面速度分v100m/s 超高速机械密封80t150中温机械密封25 v100m/s 高速机械密封-20t80普温机械密封v25m/s 一般速度机械密封名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页

6、,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - t-20低温机械密封按密封腔压力分p15MPa 超高压机械密封按轴径尺寸分d120mm 大轴径机械密封3p15MPa 高压机械密封25 d120mm 一般轴径机械密封1 p 3MPa 中压机械密封d25mm 小轴径机械密封名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 常压 p1MPa低压机械密封负压真空机械密封表 1-13.2 按结构型式分类机械密封按结构型式分类,其基本类型有：1）平稳式和非平稳式机械密封能使介质作用在密封端面上的压力卸载的为平稳式机械密封；不能卸载

7、的为非平稳 式机械密封；按卸载程度不同,平稳式机械密封又可分为部分平稳式（部分卸载）和过平 衡式（全部卸载）；平稳式机械密封端面上所受的力随介质压力的上升变化较小,因此适 用于高压密封,非平稳式机械密封端面所受的力随介质压力的变化较大,因此只适用于低压机械密封；图1-2a 为平稳式机械密封,图1-2b 为非平稳式机械密封；平稳式机械密封能降低端面上的摩擦和磨损,减小摩擦,承载才能大；但其结构较复 杂,一般需在轴或轴套上加工出台阶,成本较高；非平稳式结构简洁,在介质压力小于0.7MPa 时,使用广泛；2）内置式和外置式机械密封弹簧和动环安装在密封箱内与介质接触的为内置式机械密封（图 1-3a）；

8、弹簧和动环安装在密封箱外不与介质接触的为外置式机械密封（图1-3b）；内置式密封可以利用密封名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 箱内介质压力来密封,密封的元件均处于流体介质中,密封端面的受力状态以及冷却和润 滑情形良好,是常用的结构型式；外置式密封的大多数零件不与介质接触,暴露在设备 外,便于观看,安装及修理；但是,由于外置式结构的介质压力与弹性元件的弹性元件方 向相反,当介质压力有波动,而弹簧补偿量又不大时,会导致密封不稳固甚至严峻泄漏；外置式机械密封仅用于强腐蚀、高粘度和易结晶介质以及介质压力较低的场合；3）内流式

9、和外流式机械密封介质泄漏方向与离心力方向相反的为内流式机械密封；介质泄漏方向与离心方向一样 的为外流式机械密封（图 1-4）；由于内流式机械密封中离心力阻挡泄漏流体,其泄漏量 较外流式的小,密封牢靠,适用于高压处；当转速极高时,为加强端面润滑采纳外流式机 械密封较合适,但介质压力不宜过高,一般为 12MPa.4）静止式和旋转式机械密封弹簧如不随轴一起旋转的为静止式机械密封（图1-5）；弹簧随轴一起旋转的为旋转式机械密封；由于静止式机械密封的弹簧不受离心力影响,常用于高速机械密封中；旋转式机械密封的弹性元件装置简洁,径向尺寸小,是常用的结构,但不宜用于 高速；由于高速情形下的不平稳质量易引起振动

10、和介质被剧烈搅动；因此,线速度大于30m/s 时,宜采纳静止式机械密封；5）单弹簧式和多弹簧式机械密封补偿机械中只有一个弹簧的称为单弹簧式机械密封或大弹簧式机械密封（图 1-6a）, 补偿机构中含有多个弹簧的称为多弹簧机械密封或小弹簧机械密封（图 1-6b）；单弹簧式机械密封端面上的弹簧压力,特别在轴径较大时分布不均；多弹簧式机械 密封的弹簧压力分布就相对比较匀称；因此单弹簧式机械密封常用于较小轴径（d80150mm）；而多弹簧式的弹簧直径小,当有腐蚀或结晶颗粒集合而引起弹簧失效时,宁可 采纳单弹簧式机械密封；6）单端面和双端面机械密封名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 9

11、 页精选学习资料 - - - - - - - - - 由一对密封端面组成的为单端面机械密封；由二对密封端面组成的为双端面机械密封；当两对端面沿轴向布置时为轴向双端面机械密封（图1-7）；当两对端面沿径向布置时为径向双端面机械密封（图 1-8）；单端面机械密封结构简洁,制造和安装简洁,一般 用于介质本身润滑性好和答应有微量泄漏的情形,是最常用的机械密封型式；但当介质有 毒、易燃、易爆以及对泄漏量有严格要求时,不宜使用；双端面机械密封适用于介质本身润滑性差、有毒、易燃、易爆、易挥发、含磨粒及气 体等；径向端面机械密封结构较轴向双端面机械密封紧凑；轴向双端面机械密封有面对面或背靠背布置的结构；这种密

12、封工作时如在两对端面 间引入高于介质压力 0.050.15MPa 的封液,以改善端面间的润滑及冷却条件,并把介质 与外界隔离,有可能实现介质“ 零泄漏 ” ；7）单级和双级机械密封使密封介质处于一种压力状态为单级机械密封；处于二种压力状态为双级机械密 封（图 1-9）；前者与单端面机械密封相同,后者二级密封串联布置,介质压力依次递 减,可用于高压工况；如介质压力很高,可以将多级密封串联,成为多级机械密封；8）波纹管型机械密封波纹管型机械密封按所用波纹管材料不同,有金属波纹管机械密封,聚四氟乙烯波 纹管机械密封和橡胶波纹管机械密封；波纹管型密封在轴上没有相对滑动,对轴无磨损,随动性好,适用范畴广

13、；图 1-10 为波纹管型机械密封；金属波纹管本身能代替弹性元件,耐蚀性好,可在高、低温下使用；聚四氟乙烯波 纹管机械密封由于聚四氟乙烯耐腐蚀性好,可用于各种腐蚀介质中；橡胶波纹管机械密封 因橡胶价格廉价,使用广泛,使用温度受不同胶料性能的限制；4 机械密封的保护4.1 机械密封失效泄漏的缘由分析名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 1）不管哪种类型的机械密封,最突出的特点即密封面为垂直于旋转轴线的端面,也 就是将极易泄漏的轴向密封改为不易泄漏的端面密封；所以,机械密封失效的主要形式是 静、动环之间的磨缺失效；动、静环端

14、面摩擦副通常靠弹簧推力来压紧,阻挡泄漏；动、静环压得越紧越不易泄漏,但其间的摩擦力也随之增大,动、静环接触端面在较大摩擦力 的作用下会很快磨损,最终失效泄漏；2）工艺条件不稳固和安装不良造成的震惊、离心泵抽空气化、瞬时断流都会导致机 械密封对偶环之间的液膜破坏,使机械密封在无润滑条件下“ 干态 ” 运行,密封环温度快速 上升,有的直接烧毁,有的就由于泵复原正常工作状态时被急剧冷却,形成热冲击而碎 裂；冲洗流体和冲洗条件不良也会形成热冲击,导致密封环显现径向裂纹,加剧对偶环的 磨缺失效；如当石墨环超过使用温度,其表面会析出晶体,在温度较高的摩擦表面邻近发 生炭化,其微粒进入摩擦界面时使对偶件急剧

15、磨损而失效；3）机械密封的密封圈失效也是密封泄漏的主要缘由；动环密封圈装配歪斜或静环装 配歪斜；与密封圈相协作的轴或轴套表面光滑度不够,或协作尺寸磨小；密封圈和密封介 质发生物理或化学反应,腐蚀变形、老化等均可导致泄漏；4）在装配机械密封前清洗不完全,碰划伤元件；装配不到位；弹簧装偏、紧固螺钉 没固紧；拆卸时损坏等,都是机械密封提前失效的缘由；5）机械密封用于不同密封介质时,各元件要挑选好正确的材料搭配才能延长其使用 寿命；4.2 解决措施依据上述分析,延长机械密封使用寿命应实行以下措施和修理方法；1）机械密封装配时要正确调剂弹簧压缩量,以延长机械密封的使用寿命；2）严格工艺操作和工艺指标的掌

16、握,在流量调剂和开停车时,防止发生振动、泵抽 空以及冲洗流体断流等现象；过滤密封介质中的杂质,合理采纳自身平稳冲洗方式或外部 强制循环冲洗方式,改善冲洗冷却条件,或者调大冲洗系统的限流板孔径,增加冲洗液 量,保证冲洗液的供应平稳和充分,使机械密封的润滑和散热状况得到改善,防止机械密 封因过热显现烧毁、析出结晶等现象,延长机械密封的使用寿命；名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 3）装配机械密封动环“O”形圈时,在轴或轴套上涂抹少量润滑剂,使密封圈便于装配,防止 “ O”形密封圈斜卷；静环装配要与旋转轴线垂直；轴或轴套粗糙

17、度要到 6.3 以 下,外径协作尺寸小于最小极限尺寸的要更换；4）细心细致的装配过程也特别重要；机械密封装配前要仔细清洗各个元件,用干净 细软的棉纱或布擦拭密封元件,在擦拭动、静环端面时,特别不行有划伤；检查全部元件 是否有损坏；严格检查动、静环摩擦端面,不许有任何微小的磕碰划伤；装配时,运、静 环端面要涂一层清洁的机油；各个元件按先后次序安装到位,确定正确的安装位置和正确 参数；紧固螺钉时要对角匀称把紧,防止发生偏斜,使密封失效；修理完毕后,打开全部 阀门,不要直接启动电机,先用手盘车,检查机械密封的松紧程度,转动是否敏捷,倾听 有无异声,观看有无渗漏,确定无误后再启动开车；名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 9 页