1、机械密封原理及常见冲洗冷却方案介绍机械密封原理及常见冲洗冷却方案介绍孙树杰孙树杰1机械密封原理和基本结构型式机械密封原理和基本结构型式一、密封原理和特点一、密封原理和特点1.结构结构1234（1）组成）组成987651-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）固定）固定1234987651-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?紧定螺钉把弹簧固定在轴上紧定螺钉把弹簧固定在轴上?静环的周向固定：静环的周向固定：静环上开槽，静环上开槽，然后通过防转
2、销与静环座固定。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。而静环座又与设备联在一起。312.密封原理密封原理234987651-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-紧定螺钉机械密封主要是将较易泄漏的轴向密封改为不易泄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、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，动环紧紧压在静环上
3、。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。触的环形密封面阻止了介质的泄漏。4机械密封一般有四个密封处：机械密封一般有四个密封处：A、动环与静环之间的密封、动环与静环之间的密封动密封动密封B、动环与轴或轴套之间的密封、动环与轴或轴套之间的密封相对静密封相对静密封C、静环与静环座之间的密封、静环与静环座之间的密封静密封静密封D、静环座（压盖）与设备之间的密封、静环座（压盖）与设备之间的密封静密封静密封1D234CB987A65机械密封的主要机械密封的主要特点主是密封面特点主是密封面为
4、垂直于旋转轴为垂直于旋转轴线的端面。线的端面。1-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3.基本构件基本构件（1）动环和静环）动环和静环材料材料?较好的耐磨性，能有减摩作用（即较好的耐磨性，能有减摩作用（即f要小）要小）?良好的导热性，把摩擦热及时传出良好的导热性，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孔隙率小，结构紧密，以免介质在压力下有渗透。透。?动、静环是一对摩擦副，它们的硬度各不相同。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。动环的材料可用一般动环的硬度比静环的硬度
5、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。合金等，也常用浸渍石墨或填充聚四氟乙烯。64.机械密封的优缺点：（与软填料密封比较）机械密封的优缺点：（与软填料密封比较）密封可靠，在一个较长的使用期中，不会泄漏或很少密封可靠，在一个较长的使用期中，不会泄漏或很少泄漏；泄漏；使用寿命长，正确选择摩擦副材料和比压的机械密封使用寿
6、命长，正确选择摩擦副材料和比压的机械密封可用可用2 25 5年，最长的达年，最长的达9 9年；年；维修周期长，在正常工作的情况下，不需要维修；维修周期长，在正常工作的情况下，不需要维修；摩擦功率消耗少；摩擦功率消耗少；轴或轴套不受磨损；轴或轴套不受磨损；对旋转轴的振摆和轴对壳体孔的偏斜不敏感；对旋转轴的振摆和轴对壳体孔的偏斜不敏感；适用范围广，能用于低温、高温、高真空、高压、各适用范围广，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。种转速以及各种腐蚀、易燃、易爆、有毒介质的密封。结构较复杂，对制造加工要求高；结构较复杂，对制造加工要求高；安装与更换比较麻烦
7、，要求工人有一定的安装技术水平；安装与更换比较麻烦，要求工人有一定的安装技术水平；发生偶然事故时，处理比较困难；发生偶然事故时，处理比较困难；一次性投资高。一次性投资高。7优优点点缺缺点点机械密封与填料密封的比较机械密封与填料密封的比较比较泄漏量泄漏量摩擦功率损失摩擦功率损失轴磨损轴磨损维护及寿命维护及寿命高参数高参数软填料密封180450ml/h机械密封为软填料密封的机械密封为软填料密封的 1050有磨损，用久后要更换有磨损，用久后要更换要经常维护，更换填料，个别情要经常维护，更换填料，个别情况每班换一次况每班换一次高压、高温、高真空、高转速、高压、高温、高真空、高转速、大直径密封不能解决大
8、直径密封不能解决机械密封一般为软填料密封的一般为软填料密封的几乎无磨损几乎无磨损寿命很长，很少需要维修寿命很长，很少需要维修可以可以动、静环表面粗糙度及平直动、静环表面粗糙度及平直度要求高，不易加工，成本度要求高，不易加工，成本高，装拆不便高，装拆不便动、静环要求较高动、静环要求较高8加工及安装加工及安装对材料要求对材料要求加工要求一般，填料更换方便加工要求一般，填料更换方便一般一般填料密封泄漏示意填料密封泄漏示意环境环境填料函填料函压盖压盖轴轴泵体泵体填料填料泄漏泄漏9密封流体密封流体机械密封泄漏示意机械密封泄漏示意环境环境泵体泵体Shaft流体流动流体流动泄漏泄漏10机械密封示意图机械密封
9、示意图配合环（静环）配合环（静环）补偿环（动环）补偿环（动环）辅助密封辅助密封“O”环环11流体在两个面之间充当润滑剂的过程流体在两个面之间充当润滑剂的过程泵腔泵腔密封端盖密封端盖工艺流体工艺流体补偿环（动）补偿环（动）配合环（静）配合环（静）微量的泄漏在大气侧蒸发微量的泄漏在大气侧蒸发12没有润滑干运转导致过热泵腔泵腔密封端盖密封端盖没有流体或者干运转没有流体或者干运转补偿环（动）补偿环（动）配合环（静）配合环（静）13冷却、冲洗与安装、使用冷却、冲洗与安装、使用机械密封的摩擦副就是动环和静环，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，它们之其端面贴紧且一个静止，一个旋
10、转，它们之间存在相对运动，所以会产生摩擦和磨损，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，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，密封的工作如果摩擦产生的热量越多，密封的工作 PV值值就越大。当然摩擦热除与就越大。当然摩擦热除与 PV值有关外，还与值有关外，还与摩擦系数及端面面积有关。摩擦系数及端面面积有关。14热量的传递有三种方式：对流、间壁导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。如果密封环向周以这三种方式传递出去的。如果密封环向周围散失的热
11、量与产生的摩擦热相平衡，则可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。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。动静环，再由动静环传给周围介质。15如果密封环材料的导热性差，介质温度又如果密封环材料的导热性差，介质温度又高，或高，或PVPV值比较高的情况下，端面间的大量热值比较高的情况下，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。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，
12、恶化润滑条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。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，使端面摩擦热及时合理的方法就是强化冷却，使端面摩擦热及时导出。导出。使端面冷却的方式主要有三种：使端面冷却的方式主要有三种：161、端面直接冷却(1)(1)闭路自冲洗（图闭路自冲洗（图a a）将密封介质
13、从系统中高于将密封介质从系统中高于密封腔压力处引出，通过接管密封腔压力处引出，通过接管引入密封腔，对于密封介质的引入密封腔，对于密封介质的温度高或含固体粒子的场合，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器，使进入密封腔内的介质净化并降低温度。化并降低温度。171、端面直接冷却(2)(2)反向自冲洗反向自冲洗将密封腔内的介质引入将密封腔内的介质引入主机低压侧，使介质通过密主机低压侧，使介质通过密封腔进行自循环而带走摩擦封腔进行自循环而带走摩擦热（图热（图b），这种方法），这种方法适用于密封腔压力与主机工适用于密封腔压力与主机工作压
14、力比较接近的场合。作压力比较接近的场合。181、端面直接冷却(3)(3)贯通自冲洗贯通自冲洗将介质从高压侧引出，将介质从高压侧引出，流经密封腔进行冲洗后流回流经密封腔进行冲洗后流回主机吸入侧（图主机吸入侧（图c），这），这种冲洗冷却效果优于前两种。种冲洗冷却效果优于前两种。191、端面直接冷却(4)(4)内冲洗内冲洗利用其它压力源将冲洗冷却利用其它压力源将冲洗冷却液注入密封腔内（图液注入密封腔内（图 d）。冲洗）。冲洗液应为低温、清洁液体，并且液应为低温、清洁液体，并且少量内漏与密封介质相混在工少量内漏与密封介质相混在工艺上必须是允许的，冲洗液压艺上必须是允许的，冲洗液压力应比密封介质压力大力
15、应比密封介质压力大0.050.1Mpa。对于高温或含固。对于高温或含固体颗粒的介质，效果较好。体颗粒的介质，效果较好。201、端面直接冷却(5)(5)局部循环冲洗局部循环冲洗在密封腔内的一段轴上装上小型动力元件，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。槽同样能直到泵送作用。212、静环背部冷却从静止环背部将清水、油从静止环背部将清水、油等冷却液直接引入密封环内表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面的一种冷却方法又称为急冷法、外冲洗法。冷却效果好，法、外冲洗法。冷却效果好
16、，但冷却水硬度高时产生的无机但冷却水硬度高时产生的无机物水垢在轴上沉积，会影响动物水垢在轴上沉积，会影响动环密封圈的浮动性，可能会引环密封圈的浮动性，可能会引起密封失效。起密封失效。223、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。常用好，但对冷却液要求不高。常用静环外周冷却静环外周冷却23公司常用机械密封冷却方案简介公司常用机械密封冷却方案简介24方案描述方案描述?从泵出口经节流孔板从泵出口经节流孔板对密封进行冲洗。对密封进行冲洗。25方案描述方案描述?从密封腔经节流孔板从密封腔经节流孔板至泵入口的再循环。
17、至泵入口的再循环。26方案描述方案描述?密封冲洗通过节流孔板从密封冲洗通过节流孔板从泵出口并再次循环至泵入泵出口并再次循环至泵入口。口。27方案描述方案描述?从泵出口经节流孔板和冷从泵出口经节流孔板和冷却器对密封进行冲洗。却器对密封进行冲洗。28方案描述方案描述?从外部清洁源对密封从外部清洁源对密封进行冲洗。进行冲洗。29方案描述方案描述?从泵出口经旋液分离器从泵出口经旋液分离器和冷却器对密封进行冲和冷却器对密封进行冲洗。洗。30方案描述方案描述?流经封液罐的无压流经封液罐的无压缓冲液循环。缓冲液循环。?流体通过双封中的流体通过双封中的泵效环驱动循环。泵效环驱动循环。采用原因采用原因?外侧密封
18、作为主密外侧密封作为主密封的安全后备。封的安全后备。?零至极低的工艺介零至极低的工艺介质排放。质排放。?不允许工艺介质污不允许工艺介质污染。染。应用场合应用场合?与无压双密封（串与无压双密封（串联）一起使用。联）一起使用。?高饱和蒸汽压液体，高饱和蒸汽压液体，轻烃。轻烃。?危险或有毒流体。危险或有毒流体。?导热流体。导热流体。预防性维护预防性维护?管道回路必须能够在管道回路必须能够在封液罐最高处自排气。封液罐最高处自排气。?始终对封液罐加压，始终对封液罐加压，最大充气压力为（最大充气压力为（10-14 bar）?隔离液必须与工艺流隔离液必须与工艺流体兼容。体兼容。?封液罐液位计指示内封液罐液位计指示内侧和外侧密封泄漏。侧和外侧密封泄漏。31谢谢谢谢32
