第五章机械密封课件.ppt
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1、第四章第四章 机械密封机械密封主要内容主要内容1.机械密封的基本原理机械密封的基本原理2.机械密封的分类(介绍)机械密封的分类(介绍)3.机械密封的设计(机械密封的设计(简单介绍简单介绍)7.机械密封的选择与使用机械密封的选择与使用次重点次重点5.机械密循环保护系统机械密循环保护系统6.机械密封性能与实验机械密封性能与实验4.机械密封材料(机械密封材料(简单介绍简单介绍)8.机械密封的失效分析机械密封的失效分析4.1 机械密封的基本原理机械密封的基本原理1.定义与组成定义与组成 机械密封是一种用于旋转流体机械的机械密封是一种用于旋转流体机械的轴封轴封装置。装置。(用于离心泵、离心机、反应釜、压
2、缩机等设备,轴(用于离心泵、离心机、反应釜、压缩机等设备,轴和设备腔体间存在一个圆周间隙,设备介质从中泄漏,和设备腔体间存在一个圆周间隙,设备介质从中泄漏,因此必须设一道阻漏装置。因机械密封具有泄漏少、因此必须设一道阻漏装置。因机械密封具有泄漏少、寿命长等优点,成为了主要的轴密封方式,又叫寿命长等优点,成为了主要的轴密封方式,又叫端面端面密封密封。)。)在国家有关标准中的定义:由至少一对垂直于旋在国家有关标准中的定义:由至少一对垂直于旋转轴线的端面组成转轴线的端面组成,在流体压力及补偿机构弹力在流体压力及补偿机构弹力(或磁或磁力力)共同作用下,以及辅助密封圈的配合下,共同作用下,以及辅助密封圈
3、的配合下,该对端该对端面保持贴合并相对滑动,而构成的防止流体泄漏的装面保持贴合并相对滑动,而构成的防止流体泄漏的装置。置。组成组成:1.密封端面:动环、静密封端面:动环、静环环摩擦副摩擦副2.缓冲补偿机构:由弹缓冲补偿机构:由弹性元件性元件(圆柱弹簧、圆锥圆柱弹簧、圆锥弹簧、波片弹簧、波纹弹簧、波片弹簧、波纹管等管等)构成。构成。使密封断使密封断面紧密贴合面紧密贴合;3.辅助密封圈:包括动辅助密封圈:包括动环密封圈、静环密封圈环密封圈、静环密封圈等等4.使动环随轴旋转的传使动环随轴旋转的传动机构动机构2.密封机理密封机理(1)4个密封点(亦称个密封点(亦称4个泄漏点,个泄漏点,如上图如上图)泄
4、漏点泄漏点1摩擦端面泄漏点,依靠弹力和介质压力摩擦端面泄漏点,依靠弹力和介质压力保持贴和(动密封点保持贴和(动密封点,两个摩擦副之间有相对转动)两个摩擦副之间有相对转动)泄漏点泄漏点2补偿环密封圈,静密封点,密封圈与轴补偿环密封圈,静密封点,密封圈与轴或轴套之间有微动或轴套之间有微动;泄漏点泄漏点3非补偿环密封圈,静密封点,密封圈与非补偿环密封圈,静密封点,密封圈与相配合件之间相对静止相配合件之间相对静止;泄漏点泄漏点4压盖与腔体间的密封圈,静密封点,密压盖与腔体间的密封圈,静密封点,密封圈与相配合件之间相对静止封圈与相配合件之间相对静止.(2 2)传动关系)传动关系 轴轴或或轴轴套套紧紧固固
5、螺螺钉钉5 5弹弹簧簧座座44弹弹簧簧3 3补偿环补偿环1 1(动环)(动环)压盖压盖防转销防转销8 8非补偿环非补偿环6 6(静环)(静环)(3)原理)原理 轴通过紧定螺钉、弹簧座、弹簧带动补偿环轴通过紧定螺钉、弹簧座、弹簧带动补偿环(动环)旋转;非补偿环(静环)由于防转销的作(动环)旋转;非补偿环(静环)由于防转销的作用静止与压盖内;动环在弹簧力和介质压力的作用用静止与压盖内;动环在弹簧力和介质压力的作用下,与静环的端面紧密贴合,并发生相对滑动,阻下,与静环的端面紧密贴合,并发生相对滑动,阻止的介质的泄漏。止的介质的泄漏。摩擦副表面磨损后,在弹簧的推动下实现补偿。摩擦副表面磨损后,在弹簧的
6、推动下实现补偿。3.与填料密封的比较与填料密封的比较1)密封可靠,在长期运转中密封状态很稳定,泄漏)密封可靠,在长期运转中密封状态很稳定,泄漏量很小,其泄漏约为软填料密封的量很小,其泄漏约为软填料密封的1%2)使用寿命长)使用寿命长3)摩擦功率消耗小,仅为软填料的)摩擦功率消耗小,仅为软填料的10%50%4)轴或轴套基本上不磨损)轴或轴套基本上不磨损5)维修周期长,端面磨损后可自动补偿,)维修周期长,端面磨损后可自动补偿,6)抗震性好,对旋转轴的震动、偏摆以及轴对密封)抗震性好,对旋转轴的震动、偏摆以及轴对密封腔的偏斜不敏感腔的偏斜不敏感7)适用范围广,高温、高压、低温、真空以及各种)适用范围
7、广,高温、高压、低温、真空以及各种腐蚀介质等场合腐蚀介质等场合优点:优点:1)结构较复杂,对加工制造要求高)结构较复杂,对加工制造要求高2)安装和更换比较麻烦,要求工人有一定的技)安装和更换比较麻烦,要求工人有一定的技术水平术水平3)发生偶然性事故时,处理较困难)发生偶然性事故时,处理较困难4)价高)价高缺点缺点:4.主要参数主要参数机械密封的使用性能主要取决于由两密封端面构成的机械密封的使用性能主要取决于由两密封端面构成的主密封。其主密封作用的密封端面是由一层极薄的流主密封。其主密封作用的密封端面是由一层极薄的流体膜来润滑的。下图为机械密封端面力学分析的示意体膜来润滑的。下图为机械密封端面力
8、学分析的示意图。图。密封环带面积密封环带面积 A弹簧比压弹簧比压 Ps密封流体压力有效作用面积密封流体压力有效作用面积 Aedb为滑移直径,也称平衡直径,指密封流体压力作为滑移直径,也称平衡直径,指密封流体压力作用在补偿环辅助密封圈处的轴的直径用在补偿环辅助密封圈处的轴的直径密封流体压力作用比压密封流体压力作用比压 Pe载荷系数载荷系数 KK1时,既时,既Ae A,密封流体压力作用面积大于或等,密封流体压力作用面积大于或等于密封环带面积(承载面积),称为非平衡型机械密于密封环带面积(承载面积),称为非平衡型机械密封;当封;当K1时,称为平衡性机械密封。时,称为平衡性机械密封。平均流体膜压力平均
9、流体膜压力 Pm反压系数反压系数 闭合力闭合力 Fc开启力开启力F0端面比压端面比压 Pc上述分析是针对基本结构而进行的,不同的具体上述分析是针对基本结构而进行的,不同的具体结构,某些参数计算式会有所不同。结构,某些参数计算式会有所不同。4.2 机械密封的分类机械密封的分类机械密封可按不同的方法分类。机械密封可按不同的方法分类。1)按使用密封的工作主机可分为:泵用、釜用、压)按使用密封的工作主机可分为:泵用、釜用、压缩机用机械密封等缩机用机械密封等2)可按不同的工作参数分类,如课本)可按不同的工作参数分类,如课本P150表表4-93)按结构型式分类,如课本)按结构型式分类,如课本P151表表4
10、-101)静止式和旋转式机械密封)静止式和旋转式机械密封静止式静止式弹簧不随轴一起旋转弹簧不随轴一起旋转静止式机械密封的弹簧不受离心力影响,常用于静止式机械密封的弹簧不受离心力影响,常用于高高速机械密封速机械密封中中静止式静止式补充内容:补充内容:旋转式旋转式弹簧随轴一起旋转的为旋转式弹簧随轴一起旋转的为旋转式机械密封机械密封旋转式旋转式旋转式机械密封的弹性元件装置简单,径向尺寸小,旋转式机械密封的弹性元件装置简单,径向尺寸小,是常用的结构,但不宜用于线速度较高的轴。是常用的结构,但不宜用于线速度较高的轴。2)内置式和外置式机械密封)内置式和外置式机械密封内置式内置式弹簧与动环安装在密封箱内与
11、介质接触弹簧与动环安装在密封箱内与介质接触内置式密封可以利用密封箱内介质压力来密封,端面的内置式密封可以利用密封箱内介质压力来密封,端面的受力状态以及冷却和润滑情况好,是常用的结构型式受力状态以及冷却和润滑情况好,是常用的结构型式内置式内置式外置式外置式弹簧与动环安装在密封箱外不与介质接触弹簧与动环安装在密封箱外不与介质接触外置式外置式外置式密封的大多数零件不与介质接触,暴露在设备外置式密封的大多数零件不与介质接触,暴露在设备外,便于观察、安装及维修。但是,介质压力与弹力外,便于观察、安装及维修。但是,介质压力与弹力方向相反,当介质压力有波动,而弹簧补偿量又不大方向相反,当介质压力有波动,而弹
12、簧补偿量又不大时,会导致密封不稳定甚至严重泄漏。仅用于强腐蚀、时,会导致密封不稳定甚至严重泄漏。仅用于强腐蚀、高粘度和易结晶介质以及介质压力较低场合高粘度和易结晶介质以及介质压力较低场合3)单端面和双端面机械密封)单端面和双端面机械密封单端面单端面由一对密封端面组成由一对密封端面组成单端面单端面结构简单,制造和安装容易,一般用于介质本身润滑结构简单,制造和安装容易,一般用于介质本身润滑性好和允许有微量泄漏的情况,是最常用的机械密封性好和允许有微量泄漏的情况,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。格要求时
13、,不宜使用。双端面双端面由一对密封端面组成由一对密封端面组成轴向双轴向双端面端面适用于介质本身润滑性差、有毒、易燃、易爆、易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。挥发、含磨粒及气体等。径向双端面机械密封结构较轴向双端面机械密封紧凑径向双端面机械密封结构较轴向双端面机械密封紧凑劲向双劲向双端面端面4)单级和双级机械密封)单级和双级机械密封单级单级使密封介质处于一种压力状态使密封介质处于一种压力状态单级单级与单端面机械密封相同与单端面机械密封相同双级双级使密封介质处于两种压力状态使密封介质处于两种压力状态双级双级二级密封串联布置,介质压力依次递减,可用于高二级密封串联布
14、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,压工况。如介质压力很高,可以将多级密封串联,成为多级机械密封成为多级机械密封4.3 机械密封的设计机械密封的设计(简单介绍)(简单介绍)1.机械密封的设计原则机械密封的设计原则2.1)必须始终有液体与密封端面入口处保持接触(润滑)必须始终有液体与密封端面入口处保持接触(润滑)3.2)液体在端面入口处的温度必须低于在该处压力下液)液体在端面入口处的温度必须低于在该处压力下液体沸点体沸点4.3)补偿环(动环)必须处于自由补偿状态,能进行轴)补偿环(动环)必须处于自由补偿状态,能进行轴向的自我调节向的自我调节5.4)补偿环和非
15、补偿环必须有可靠的防转措施,防止在)补偿环和非补偿环必须有可靠的防转措施,防止在扭转载荷的作用下,发生相对于轴或壳体的周向滑动扭转载荷的作用下,发生相对于轴或壳体的周向滑动或转动或转动6.5)必须具有足够的弹簧力始终维持密封端面的接触)必须具有足够的弹簧力始终维持密封端面的接触为了提高密封的可靠性,某些其他要求也应尽量满足,为了提高密封的可靠性,某些其他要求也应尽量满足,如:如:1)至少一个密封环应采用高导热材料)至少一个密封环应采用高导热材料2)高压流体处于密封环的外周围,即密封结构采用)高压流体处于密封环的外周围,即密封结构采用内流式内流式3)一个密封端面的材料必须耐磨,且在磨损过程中)一
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- 第五 机械 密封 课件
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