1、2012年年5月月珠海珠海1 1、密封可分为静密封和动密封两大类。、密封可分为静密封和动密封两大类。1.11.1静密封主要有静密封主要有垫密封垫密封，密封胶密封密封胶密封和和直接接触密封直接接触密封三三大类。大类。根据工作压力，静密封又可分为中、低压静密封和高根据工作压力，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。度很窄的金属垫片或复合垫片。1.21.2动密封按不同的形式可分为以下几种：动密封按
2、不同的形式可分为以下几种：按运动形式可分为按运动形式可分为旋转密封旋转密封和和往复密封往复密封两种基本类型；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，动密封可分为封可分为接触式密封接触式密封和和非接触式密封非接触式密封；按密封件和被密封物体接触位置可分为按密封件和被密封物体接触位置可分为圆周密封圆周密封和和端端面密封面密封(又称机械密封又称机械密封)。简介简介：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：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
3、往复泵、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。的密封。历史历史：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：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。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。而而1919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
4、有了新的发展。到了的发展。到了2020世纪，填料密封因其结构比较简单、价格不贵、来源广泛世纪，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。而获得许多工业部门青睬。发展发展：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
5、近年来许多新材料和新结构的出现，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。赋予了填料密封新的生机，获得了新的发展。盘根之所以能起到密封的作用，其原理主要在于盘根之所以能起到密封的作用，其原理主要在于轴承效应轴承效应和和迷迷宫效应宫效应。盘根的盘根的轴承效应轴承效应是指在盘根填料和轴之间，会因为张力的作用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，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。这样盘根填料和轴就不会因为过度摩擦而出现
6、磨损。盘根的盘根的迷宫效应迷宫效应则是指，轴的表面平整程度无法达到理想水平，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。其中被多次节流，而达到密封的作用。二、填料密封二、填料密封填料密封是首先将某种填料密封是首先将某种软质材料软质材料1 1填塞填塞轴轴2 2与与填料函填料函3 3的内壁之间，然后预紧的内壁之间，然后预紧压盖压盖4 4上的螺上的螺栓，使
7、填料沿填料函轴向压紧，由此产生的栓，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延长填料的寿命，有在填料函中间放置液封液封环环5 5，通过它向环内注人有压力的中性介质、，通过它向环内注人有压力的中性介质、润滑剂或冷却液。有时在填料顶部和润滑剂或冷却液。有时在填料顶部和 (
8、或或)底部加装衬套，使它与轴保持较小的间隙，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间放置隔离环，起传递压紧载荷的作用等结构。构。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。会对盘
9、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。润滑能力，且盘根的材料应价格适当、便于制造。润滑与冷却：润滑与冷却：延长密封寿命，延长密封寿命，增设液封杯。增设液封杯。优点：优点：结构简单结构简单 加工方便加工方便 拆装容易拆装容易 价格便宜价格便宜 使用范
10、围广使用范围广缺点：缺点：摩擦和磨损较大摩擦和磨损较大材料和功率消耗大材料和功率消耗大措施：措施：允许有一定泄漏允许有一定泄漏带走容量，降低磨损，延长寿命。带走容量，降低磨损，延长寿命。使用情况使用情况不适于转速高、密封要求严、不适于转速高、密封要求严、寿命要求长的场合。寿命要求长的场合。填料密封的分类：填料密封的分类：功能：功能：阀门、离心泵、往复压缩机用填料等阀门、离心泵、往复压缩机用填料等 材料：材料：橡胶、天然纤维、合成纤维和金属填料橡胶、天然纤维、合成纤维和金属填料 加工方法：加工方法：（软填料分为）绞合填料、编结填料、层叠填料和膜（软填料分为）绞合填料、编结填料、层叠填料和膜压填料
11、压填料 迷宫密封简介迷宫密封简介 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。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
12、缩机、鼓风机的轴端和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。级间的密封，其他的动密封的前置密封。一、迷宫密封的密封机理一、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“迷宫效应迷宫效应”。对液体。对液体 ，有，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“透气效透气效应
13、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。杂的。二、二、迷宫密封的结构型式迷宫密封的结构型式迷宫密封按密封齿的结构不同，分为迷宫密封按密封齿的结构不同，分为密封片密封片和和密封环密封环两大类型。两大类型。密封片密封片结构紧凑，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。换方便。密封环密封环由由68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
14、力约壳上，弹簧片压紧力约60100N，当轴与齿环相碰时，齿环自行弹开，避免摩擦，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。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。密封圈结构广泛。直通型迷宫直通型迷宫的特性由的特性由于在轴表面加工沟槽或各于在轴表面加工沟槽或各种形状的齿要比孔内加工种形状的齿要比孔内加工容易，因此常把孔加工成容易，因此常把孔加工成光滑面，与带槽或带齿的光滑面，与带槽或带齿的轴组成迷宫，这就是直通轴组成迷宫，这就是直通型迷宫，因制作方便，所型迷宫，因制作方便，所以直通型迷宫
15、应用最广。以直通型迷宫应用最广。但是，直通型迷宫存在着但是，直通型迷宫存在着透气现象，其泄露量大于透气现象，其泄露量大于理想迷宫的泄露量。理想迷宫的泄露量。a)a)镶嵌曲折型密封镶嵌曲折型密封 b)b)整体平滑型密封整体平滑型密封 c)c)台阶型密封台阶型密封 迷宫特性的影响因素：迷宫特性的影响因素：1)1)齿的影响：齿的影响：齿距一定时，齿数越多，泄露量越少。齿距一定时，齿数越多，泄露量越少。齿距齿距改变改变时，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。的影响。2)2)膨胀室的影响：膨胀室的影响：国外对膨胀室深度的影响进行
16、过试验研究，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。效果。3)3)副室的影响：副室的影响：所谓所谓“副室副室”是指直通型迷宫光滑面上开的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
17、明，只要副室的位置恰当，泄露量的减少率是相当大的。证明，只要副室的位置恰当，泄露量的减少率是相当大的。迷宫密封的技术要求：迷宫密封的技术要求：检查各级密封齿，应无污垢、锈蚀检查各级密封齿，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、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，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。油环且较大，密封齿不与轴配合，而与轴承定位盖配合。油环
18、厚度厚度35mm35mm。迷宫密封的特点：迷宫密封的特点：迷宫密封在高温、高压、高转速条件下迷宫密封在高温、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，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。性能大大下降。一、密封原理和特点一、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
19、8-弹簧座9-紧定螺钉1.1.结构结构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 紧定螺钉把弹簧固紧定螺钉把弹簧固定在轴上定在轴上 静环的周向固定：静环的周向固定：静环上开槽，然后静环上开槽，然后通过防转销与静环通过防转销与静环座固定。而静环座座固定。而静环座又与设备联在一起又与设备联在一起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2.2.密封原理密封原理1234567891-静环座 2-动环辅助密封圈 3-静环辅助
20、密封圈4-防转销 5-静环 6-动环 7-弹簧 8-弹簧座9-紧定螺钉材料材料3.3.基本构件基本构件4.4.按介质泄漏方向分为内流式和外流式。按介质泄漏方向分为内流式和外流式。内流式内流式：介质沿半径方向从端面外周向内泄者称为内流式。：介质沿半径方向从端面外周向内泄者称为内流式。外流式外流式：介质沿半径方向从端面内周向外泄者称为外流式。：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
21、况尤其应该采用内流式。这样可防止固体颗粒进入摩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。擦面。1 1、内流式和外流式、内流式和外流式按弹簧是否与介质接触分为内装式和外装式。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。质之外。2 2、内装式和外装式、内装式和外装式（如图（如图3-33-3）外装式特点外装式特点：一般来说大部分机械密封零件不与介质接触，且暴：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露在设备外，便于观察
22、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。比压又是最大，容易擦伤端面。内装式特点：内装式特点：受力情况比较好，刚开车时介质压力较低
23、，由不太受力情况比较好，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，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。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。能采用内装式结构。按弹簧的运转状态分为旋转
24、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。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，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。种情况宜采用静止式较适宜。单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。同中心安装。多弹簧多弹簧又称小弹簧，即是在密封装置中有数个弹簧沿圆周又称小弹簧，即是在密封装
25、置中有数个弹簧沿圆周均匀分布。均匀分布。一般说负荷较轻而且大量生产的密封采用单弹簧为佳，小一般说负荷较轻而且大量生产的密封采用单弹簧为佳，小量生产且在严格的条件下使用时，则都采用多弹簧。量生产且在严格的条件下使用时，则都采用多弹簧。按按摩擦面对数摩擦面对数分为单端面、双分为单端面、双端面和多端面。端面和多端面。单端面单端面：指在：指在密封机构中仅有一对摩擦副。密封机构中仅有一对摩擦副。双端面双端面：指在密封机构中有两：指在密封机构中有两对摩擦副，且两对摩擦副处于对摩擦副，且两对摩擦副处于相同封液压力下（图相同封液压力下（图3-53-5）。）。密封机构中有两对以上的摩擦密封机构中有两对以上的摩擦
26、副且密封腔的压力逐渐降低，副且密封腔的压力逐渐降低，根据摩擦副的对数分别称为双根据摩擦副的对数分别称为双端面、三端面和多端面。端面、三端面和多端面。5 5、从结构比较来看，单端面比双端面简单，在制造和装拆上较从结构比较来看，单端面比双端面简单，在制造和装拆上较容易，因而使用很普遍。双端面因要通入带液体（封液）至容易，因而使用很普遍。双端面因要通入带液体（封液）至密封腔内起密封腔内起“封堵封堵”和润滑作用，就需另设一套装置。单端和润滑作用，就需另设一套装置。单端面只适用于一般场合。双端面适用于强腐蚀、主温、带悬浮面只适用于一般场合。双端面适用于强腐蚀、主温、带悬浮颗粒及纤维的介质、气体介质、易燃易爆介质、易挥发粘度颗粒及纤维的介质、气体介质、易燃易爆介质、易挥发粘度低的介质、高真空、贵重物料及要求介质与空气隔绝且允许低的介质、高真空、贵重物料及要求介质与空气隔绝且允许内漏的情况。内漏的情况。
