机械密封基础知识 (2)精选文档.ppt
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1、机械密封基础知识本讲稿第一页,共二十七页一、机械密封定义 机械密封是一种旋转机机械密封是一种旋转机械的轴封装置,又叫端械的轴封装置,又叫端面密封。面密封。定义:有至少一对垂直于定义:有至少一对垂直于旋转轴线的端面在流体压力旋转轴线的端面在流体压力和补偿机构弹力的作用以及和补偿机构弹力的作用以及辅助密封的配合下保持贴合辅助密封的配合下保持贴合并相对滑动而构成的防止流并相对滑动而构成的防止流体泄漏的装置。体泄漏的装置。本讲稿第二页,共二十七页二、机械密封 有 哪 几 部 分 组 成 第一部分,是有动环和静环组成的密封端面,也叫摩第一部分,是有动环和静环组成的密封端面,也叫摩擦副。擦副。第二部分,是
2、有弹性元件为主要零件组成的缓冲补偿第二部分,是有弹性元件为主要零件组成的缓冲补偿机构,其作用是使密封端面紧密贴合。机构,其作用是使密封端面紧密贴合。第三部分,是辅助密封圈,包括动环和静环密封圈。第三部分,是辅助密封圈,包括动环和静环密封圈。第四部分,是使动环随轴旋转的传动机构。第四部分,是使动环随轴旋转的传动机构。本讲稿第三页,共二十七页三、机械密封工作原理 动环靠密封腔中液体的压力和压紧元动环靠密封腔中液体的压力和压紧元件的压力,使其端面贴合在静环的端件的压力,使其端面贴合在静环的端面上,形成微小的轴向间隙而达到密面上,形成微小的轴向间隙而达到密封的目的。两密封环端面封的目的。两密封环端面A
3、 A、静环和、静环和压盖的密封压盖的密封C C、动环和轴的密封、动环和轴的密封B B构成构成三道密封,封堵了密封腔中液体向外三道密封,封堵了密封腔中液体向外泄露的全部可能的途径,实现可靠的泄露的全部可能的途径,实现可靠的密封。密封元件除了起到密封作用外密封。密封元件除了起到密封作用外还起着缓冲振动和冲击的作用。还起着缓冲振动和冲击的作用。本讲稿第四页,共二十七页四、机械密封的优缺点四、机械密封的优缺点 种类种类项目机械密封机械密封填料密封填料密封优缺点优缺点优缺点优缺点泄漏量泄漏量极少极少几乎不泄露,一般泄漏量为几乎不泄露,一般泄漏量为0.0110ml/h0.0110ml/h多多一般泄漏量为一
4、般泄漏量为3001200ml/h3001200ml/h寿命寿命长长一般能连续运转一般能连续运转1212年,或更长时间年,或更长时间短短要定期更换轴(轴套)要定期更换轴(轴套)轴的磨损轴的磨损几乎没有几乎没有轴(或轴套)局部(动环密封圈处)有轴(或轴套)局部(动环密封圈处)有轻微磨损轻微磨损有有轴(轴套)有磨损轴(轴套)有磨损调正调正不要不要自动进行调整,便于自动化运转自动进行调整,便于自动化运转要要需要经常压紧填料压需要经常压紧填料压盖,否则泄漏量增大盖,否则泄漏量增大功率损失功率损失小小摩擦面积小摩擦面积小.摩擦系数亦小,功率损失约摩擦系数亦小,功率损失约为填料密封的为填料密封的1/31/1
5、01/31/10大大填料与轴的摩擦面积填料与轴的摩擦面积大,摩擦系数也大,大,摩擦系数也大,功率损失大功率损失大耐震性耐震性好好坏坏在一般泵中,径向跳在一般泵中,径向跳动大于动大于0.070.08mm0.070.08mm时,时,泄漏增加泄漏增加装置长度装置长度短短不需要调整空间不需要调整空间长长需要调正空间需要调正空间适用范围适用范围广广目前已达到目前已达到转速(转速(n n)=17000r/min=17000r/min温度(温度(t t)=-190+430=-190+430压力(压力(P P)=29.4MPa=29.4MPa轴径(轴径(d d)=270mm=270mm值:值:19.6MPa
6、m/s19.6MPa m/s窄窄值值 29.498MPam/s29.498MPam/s为减小泄漏,要尽量为减小泄漏,要尽量减小减小值值结构结构复杂复杂零件多,要求精度高零件多,要求精度高简单简单零件少,精度要求低零件少,精度要求低安装安装稍难稍难容易容易更换更换不方便不方便需要拆开一部分或者全部机器需要拆开一部分或者全部机器方便方便不需要拆开机器不需要拆开机器本讲稿第五页,共二十七页 其中,密封环是动环和静环的总称,是构成机械密封最主要的其中,密封环是动环和静环的总称,是构成机械密封最主要的元件。元件。密封环密封环在很大程度上决定了机械密封的使用性能和寿命,因在很大程度上决定了机械密封的使用性
7、能和寿命,因此,对它提出了一些要求。此,对它提出了一些要求。有足够的强度和刚度有足够的强度和刚度 在工作条件下在工作条件下(如压力、温度和滑动速度等如压力、温度和滑动速度等)不损坏,变形应尽量的小,工作条件波动时不损坏,变形应尽量的小,工作条件波动时仍能保持密封性。尤其是密封端面要有足够的强度以及一定的耐腐蚀能力,以保证产品有满仍能保持密封性。尤其是密封端面要有足够的强度以及一定的耐腐蚀能力,以保证产品有满意的使用寿命。意的使用寿命。有良好的耐热冲击能力有良好的耐热冲击能力 为此,要求材料有较高的导热系数和较小的线膨胀系数,承受热冲击时不为此,要求材料有较高的导热系数和较小的线膨胀系数,承受热
8、冲击时不至于开裂。至于开裂。较小的摩擦系数较小的摩擦系数 密封环匹配应有较小的摩擦系数。密封环匹配应有较小的摩擦系数。良好的自润滑性良好的自润滑性 工作中如发生短时间的干摩擦,不损伤密封端面。因此,密封环要有良好的自润滑性,工作中如发生短时间的干摩擦,不损伤密封端面。因此,密封环要有良好的自润滑性,密封环材料与密封流体还要有很好的浸润性。密封环材料与密封流体还要有很好的浸润性。结构简单结构简单 密封环结构应力求简单对称,优先考虑用整体型结构,也可采用组合式密封环结构应力求简单对称,优先考虑用整体型结构,也可采用组合式(如镶装式如镶装式)密封环,尽量避免用密封端面喷涂式结构。密封环,尽量避免用密
9、封端面喷涂式结构。密封环要容易加工制造密封环要容易加工制造 安装和维修要方便,价格要低廉安装和维修要方便,价格要低廉 五、对密封环的要求本讲稿第六页,共二十七页六、密封端面的平面度要求 平面度是密封环很重要的质量指平面度是密封环很重要的质量指标,要求在标,要求在0.0009mm0.0009mm以内,以内,需要使用光干涉法进行测量,需要使用光干涉法进行测量,一般用钠光灯检测,一条干涉一般用钠光灯检测,一条干涉条纹为条纹为0.3um0.3um,也叫一条光带。,也叫一条光带。密封环平面度要求在三条光带密封环平面度要求在三条光带内,才能保证不泄漏。内,才能保证不泄漏。一条光带一条光带三条光带三条光带两
10、条光带两条光带本讲稿第七页,共二十七页七、摩擦副匹配考虑因素 摩擦副一般都选择一软一摩擦副一般都选择一软一硬配对,硬环的端面宽度要比硬配对,硬环的端面宽度要比软环宽。软环一般选用碳石墨软环宽。软环一般选用碳石墨材料,也有选用填充四氟,硬材料,也有选用填充四氟,硬质环有质环有WCWC、SiCSiC、AlAl2 2OO3 3等。等。在特殊情况下,如介质中在特殊情况下,如介质中含有固体颗粒,有结晶析出或含有固体颗粒,有结晶析出或高粘度流体中,要选用硬对硬高粘度流体中,要选用硬对硬配对。配对。本讲稿第八页,共二十七页八、常用摩擦副材料本讲稿第九页,共二十七页九、常用辅助密封圈材料 机械密封用辅助密封圈
11、包括动、静机械密封用辅助密封圈包括动、静环密封圈,如环密封圈,如OO形圈、波纹管、形圈、波纹管、L L型型密封圈等。常用的有丁晴橡胶、氟橡密封圈等。常用的有丁晴橡胶、氟橡胶、硅橡胶、乙丙橡胶、聚四氟乙烯、胶、硅橡胶、乙丙橡胶、聚四氟乙烯、四氟包胶四氟包胶OO形圈。形圈。OO形圈形圈波纹管波纹管L L型密封圈本讲稿第十页,共二十七页十、几种常用橡胶的特性及适应性本讲稿第十一页,共二十七页十一、机械密封结构形式及选择 NJK NJK系列系列 平衡型机械密封平衡型机械密封 SZ SZ系列系列系列系列 多弹簧机械密封多弹簧机械密封多弹簧机械密封多弹簧机械密封根据不同的工况条件,如温度、介质、压力来选配
12、合适根据不同的工况条件,如温度、介质、压力来选配合适的机械密封。如潜污泵、砂泵输送含有颗粒的介质,摩的机械密封。如潜污泵、砂泵输送含有颗粒的介质,摩擦副材料要选用硬对硬材料,可以选配擦副材料要选用硬对硬材料,可以选配WC/WCWC/WC、WC/SiCWC/SiC、SiC/SiCSiC/SiC;密封腔压力大于;密封腔压力大于1Mpa1Mpa的,要选的,要选用平衡型机械密封;酸碱溶剂类介质如乙醇、丙酮、硫用平衡型机械密封;酸碱溶剂类介质如乙醇、丙酮、硫酸、氢氧化钠等要选配相应的摩擦副和辅助密封材料;酸、氢氧化钠等要选配相应的摩擦副和辅助密封材料;轴径大的机封考虑用多弹簧结构,密封端面压力比较均轴径
13、大的机封考虑用多弹簧结构,密封端面压力比较均匀;窜动量大的采用大弹簧结构,补偿性能好。匀;窜动量大的采用大弹簧结构,补偿性能好。本讲稿第十二页,共二十七页1)平衡型和非平衡型 按摩擦副接触端面的比压(单位面积上所受的力)与被密封介质压力的关系,可分为按摩擦副接触端面的比压(单位面积上所受的力)与被密封介质压力的关系,可分为平衡型与非平衡型。如图所示,平衡型与非平衡型。如图所示,非平衡型:介质作用在动环上的有效面积非平衡型:介质作用在动环上的有效面积B B(去掉作用压力相互抵消部分的面积),等于或(去掉作用压力相互抵消部分的面积),等于或大于动静环接触面积大于动静环接触面积A A。端面比压随密封
14、介质压力增减成正比增减,这样当介质压力高时,。端面比压随密封介质压力增减成正比增减,这样当介质压力高时,端面上产生很大比压,会加速摩擦面的磨损、发热、破坏端面的液体膜而形成干摩擦。一般端面上产生很大比压,会加速摩擦面的磨损、发热、破坏端面的液体膜而形成干摩擦。一般非平衡型介质压力不超过非平衡型介质压力不超过656kPa656kPa。BA BA 非平衡型非平衡型本讲稿第十三页,共二十七页 平衡型:当介质压力高时,需要从密封结构上设法消除一部分压力对摩擦面平衡型:当介质压力高时,需要从密封结构上设法消除一部分压力对摩擦面的作用,这种形式的密封成为平衡型机械密封。在这种密封中,介质作用在的作用,这种
15、形式的密封成为平衡型机械密封。在这种密封中,介质作用在动环上的有效面积动环上的有效面积B B小于动静环的接触面积小于动静环的接触面积A A。密封端面上的比压可以自行。密封端面上的比压可以自行控制,介质压力增减对端面比压的影响较小。控制,介质压力增减对端面比压的影响较小。BABA,平衡型,平衡型本讲稿第十四页,共二十七页2)单弹簧和多弹簧 机械密封按弹簧个数分为单弹簧和多弹簧。多弹簧是沿圆周装有多个小弹簧,优点是弹簧受力比但机械密封按弹簧个数分为单弹簧和多弹簧。多弹簧是沿圆周装有多个小弹簧,优点是弹簧受力比但弹簧(一个大弹簧)均匀,缓冲性好,便于调节(改变弹簧数目),轴向尺寸也小。一般来说,小弹
16、簧(一个大弹簧)均匀,缓冲性好,便于调节(改变弹簧数目),轴向尺寸也小。一般来说,小轴径宜用大弹簧,大轴径宜用小弹簧。轴径宜用大弹簧,大轴径宜用小弹簧。3)单端面与双端面 按按密密封封腔腔中中摩摩擦擦副副的的对对数数分分为为单单端端面面和和双双端端面面机机械械密密封封。单单端端面面密密封封,在在密密 封封腔腔中中只只有有一一对对端端面面摩摩擦擦副副,在在双双端端面面密密封封中中,密密封封腔腔中中用用两两对对端端面面摩摩擦擦副副来来实实现现密密封封。在在双双端端面面密密封封的的密密封封腔腔中中,应应注注入入压压力力一一般般高高于于介介质质压压力力49196kPa49196kPa的的封封液液。对对
17、封封液液的的要要求求是是润润滑滑性性能能好好、汽汽化化温温度度高高、对对工工作作介介质质无无影影响响。封封液液的的作作用是:用是:1.1.润滑密封的端面;润滑密封的端面;4.4.封堵工作介质泄漏;封堵工作介质泄漏;2.2.带走摩擦的热量带走摩擦的热量 5.5.改变密封泄漏方向;改变密封泄漏方向;3.3.将端面因磨损产生的颗粒带走;将端面因磨损产生的颗粒带走;6.6.双端面密封适用于强腐蚀、高双端面密封适用于强腐蚀、高温、贵重或有毒介质。温、贵重或有毒介质。本讲稿第十五页,共二十七页本讲稿第十六页,共二十七页十二、机械密封的安装注意事项十二、机械密封的安装注意事项 机械密封安装部位的机械密封安装
18、部位的机械密封安装部位的机械密封安装部位的尺寸偏差及表面粗糙度尺寸偏差及表面粗糙度尺寸偏差及表面粗糙度尺寸偏差及表面粗糙度本讲稿第十七页,共二十七页十三、机械密封泄漏故障分析十三、机械密封泄漏故障分析十三、机械密封泄漏故障分析十三、机械密封泄漏故障分析 普通内装式机械密封的典型泄漏普通内装式机械密封的典型泄漏普通内装式机械密封的典型泄漏普通内装式机械密封的典型泄漏通道如左图所示有通道如左图所示有通道如左图所示有通道如左图所示有7 7处,分别为:处,分别为:处,分别为:处,分别为:1 1、摩擦副端面之间(泄漏点、摩擦副端面之间(泄漏点、摩擦副端面之间(泄漏点、摩擦副端面之间(泄漏点1 1););
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