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1、转动设备培训-密封 凌国裕,日期：2013-8-28,一、密封的概念与分类：,1、密封的概念：密封是防止流体或固体微粒从相邻结合面间泄漏以及防止外界杂质如灰尘与水分等侵入机器设备内部的零部件或措施。 2、密封的分类：密封可分为静密封和动密封两大类。 静密封主要有垫密封（种类、适用范围）、密封胶密封和直接接触密封等。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。（中低压静密封常用材质较软宽度较宽的垫密封，高压静密封则用材质较硬接触宽度很窄的金属垫片）动密封可以分为旋转密封和往复密封两种基本类型。按密封件与其作相对运动的零部件是否接触，可分为接触式密封和非接触式密封；按密封件和接触位置又可
2、分为圆周密封和端面密封，端面密封又称为机械密封。动密封中的离心密封和螺旋密封，是借助机器运转时给介质以动力得到密封，故有时称为动力密封。,一、密封的概念与分类：,一、密封的概念与分类：,转动设备密封所用的种类与应用范围： 填料密封：泵、水轮机、阀、高压釜。可用缠绕、纺织填料或成型填料。 O形圈密封活塞密封 可广泛用作静密封，此时耐久性良好。 Y形圈密封活塞密封 有时作静密封 机械密封 ：泵、水轮机、高压釜、压气机、搅拌。可用不同的材料组合，包括金属波纹管密封 油封：轴承密封 或与其他密封并用，防尘 分瓣滑环密封： 水轮机、汽轮机 多用石墨、陶瓷作滑环 迷宫式密封：汽轮机、泵、压气机 往复用时，
3、宜高速，低速不用 浮动环密封：泵、压气机 离心密封和螺旋密封：泵 磁流体密封：压气机 只用于气体介质,一、密封的概念与分类：,机械密封密封的种类与应用范围： 1、 按使用条件分类 （1）高速密封（ZBJ22-001-88：线速度25100m/s）和普通密封 （2）高压（45Mpa，3.0Mpa平衡型，15Mpa-逐级减压）和低压密封 （3）高温（150）、常温（80）和低温密封（-20，-50深冷） （4）泵用、釜用和压缩机用密封 （5）耐腐蚀（较弱内装式、较强外装式）抗颗粒（大弹簧）机械密封 易气化介质与压力同时考虑使工作温度比沸点低13.9； 轴径：大轴径密封120mm，小轴径密封50mm
4、； 易燃易爆有毒采用双端面火串级密封,一、密封的概念与分类：,机械密封密封的种类与应用范围： 2、 通常按结构分类 多弹簧又叫小弹簧，轴向尺寸小，轴向弹力均匀，宜用于高速，不宜用于腐蚀性介质。 单弹簧密封 又叫大弹簧，轴向尺寸大，轴向弹力不均匀不宜用于高转速的场合）。 旋转式、静止式密封 ：旋转式：补偿机构（弹性元件）随轴旋转。（由于安装方便，普通密封大多采用，但易产生不平衡，而且消耗搅拌功率，所以不能用于高速） ，静止式：补偿机构（弹性元件）不随轴旋转。（用于高速） 外装式、内装式密封 ：外装式：静环装在压盖外侧，静环端面背向工作腔。（用于低压、腐蚀性强的场合） 内装式：静环装在压盖内侧，静
5、环端面面向工作腔。（用于温度、压力较高，腐蚀性不强的场合）外流式、内流式密封 ：内流式：泄漏方向朝向轴心。（一般密封都采用这种结构） 外流式：泄漏方向朝向离心力方向。（泄漏量大，只有在压力、温度都不高的腐蚀性介质中用） 平衡型、非平衡型平衡型：载荷系数K1.0 （用于高压场合）；非平衡型：载荷系数K1.0 （用于普通压力场合）平衡型机械密封的平衡系数是0.150.4,一、密封的概念与分类：,造成泄漏的原因是什么？密封的方法有哪几种？密封的意义？ 原因： 1）密封上有间隙； 2）密封面两侧有压力差或浓度差。 解决方法: 1)减少密封部位数量； 2）增加流体流动阻力； 3）加入做功原件使流体反向流
6、动（流阻或反输）； 4）抽走或注入密封介质（引出或注入）。 5）全封闭或部分封闭； 6）填塞或堵塞； 7) 贴合或黏合； 8）焊合或压合； 9）分隔或间隔。 密封的意义：安全、环保、效益,二、填料密封：,1、工作原理：填料装入填料腔以后，经压盖对它作轴向压缩，当轴与填料有相对运动时，由于填料的塑性，使它产生径向力，并与轴紧密接触。与此同时，填料中浸渍的润滑剂被挤出，在接触面之间形成油膜。由于接触状态并不是特别均匀的，接触部位便出现“边界润滑”状态，称为“轴承效应”；而未接触的凹部形成小油槽，有较厚的油膜，接触部位与非接触部位组成一道不规则的迷宫，起阻止液流泄漏的作用，此称“迷宫效应”。 （所以
7、说，要保持良好的润滑和适当的压紧。若润滑不良，或压得过紧都会使油 膜中断，造成填料与轴之间出现干摩擦，最后导致烧轴和严重的磨损。）,二、填料密封：,二、填料密封：,二、填料密封：,二、填料密封：,2、填料的安装步骤： 1）清理填料腔，并检查轴表面是否有划伤、毛刺等现象。填料腔应作到洁净，轴表面应光滑。 2）用百分表检查轴在密封部位的径向圆跳动量，其公差应在允许范围内。 3）填料腔内和轴表面应涂密封剂或与介质相适应的润滑剂。 4）对成卷包装的填料，使用时应先取一根与轴径同尺寸的木棒，将填料缠绕在其上，再用刀切断，切口可以是平的，但最好呈45斜面。对切断后的每一节填料，不应当让它松散，更不应将它拉
8、直，而应取与填料同,二、填料密封：,宽度的纸带把每节填料呈圆环形包扎好（纸带接口应粘接起来），置于洁净处。成批的填料应装成一箱。 5）装填时应一根根装填，不得一次装填几根。方法是取一根填料，将纸带撕去，涂以润滑剂，再用双手各持填料接口的一端，沿轴向拉开使之呈螺旋形，再从切口处套入轴径。注意不得沿径向拉开，以免接口不齐。 6）取一只与填料腔同尺寸的木质两半轴套，合于轴上，将填料推入腔的深部，并用压盖对木轴套施加一定的压力使填料得到预压缩。预压缩量约为5%10%，最大到20%。再将轴转动一周，取出木轴套。,二、填料密封：,7）以同样的方法装填第二根、第三根。但需注意，当填料根数为48根时，装填时应
9、使接口相互错开90；两根填料错开180；36根错开120以防通过接口泄漏。对于金属带缠绕填料，应使缠绕方向顺着轴的转向。 8）最后一根填料装填完毕后，应用压盖压紧，但压紧力不宜过大。同时用手转动主轴，使装配后的压紧力趋于抛物线分布。然后再略为放松一下压盖，装填即算完毕。,二、填料密封：,9）进行运转试验，以检查是否达到密封要求和验证发热程度。若不能密封，可再将填料压紧一些；若发热过大，将它放松一些。如此调整到只呈滴状泄漏和发热不大时为止（填料部位的温升只能比环境温度高3040），才可正式投入使用。 根据API610规定：轻质油20滴/min，重质油10滴/min。,三、机械密封：,1、工作原理
10、：由至少一对垂直于旋转轴线的端面组成,在流体压力及补偿机构弹力(或磁力)共同作用下，以及辅助密封圈的配合下， 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置。,三、机械密封：,2、结构： 1）、 密封端面：动环、静环摩擦副 2）、 缓冲补偿机构：由弹性元件（圆柱弹簧、圆锥弹簧、 波片弹簧、波纹管等）构成。（使贴合） 3）、 辅助密封圈：包括动环密封圈、静环密封圈等，有各 种形式：如O型圈、V型圈、楔形圈等,三、机械密封：,两套密封面对面或背对背安装在一起。用于工作介质有毒、易燃、易爆、易挥发、易结晶、高温、低温，或气体、高真空度等场合。两套密封之间形成一个密封腔，在密封腔中引入封液：堵
11、封、润滑、冷却，选洁净、润滑性好的封液介质。两套密封面对面或背对背安装在一起。用于工作介质有毒、易燃、易爆、易挥发、易结晶、高温、低温，或气体、高真空度等场合。两套密封之间形成一个密封腔，在密封腔中引入封液：堵封、润滑、冷却，选洁净、润滑性好的封液介质。,三、机械密封：,两套密封两套密封沿同一方向布置，密封腔压力逐级降低用于高压场合。 同一方向布置，密封腔压力逐级降低用于高压场合。,三、机械密封：,三、机械密封：,三、机械密封：,3、密封机理： 4个密封点（亦称4个泄漏点） 泄漏点1摩擦端面泄漏点，依靠弹力和介质压力保持贴和；（动密封 点,两个摩擦副之间有相对转动） 泄漏点2 补偿环密封圈，依
12、靠密封圈的过盈量实现密封； （静密封点，密封圈与轴或轴套之间有微动） 泄漏点3 非补偿环密封圈，依靠密封圈的过盈量实现密封； （静密封点，密封圈与相配合件之间相对静止） 泄漏点4 压盖与腔体间的密封圈，依靠密封圈的过盈量实现密封； （静密封点，密封圈与相配合件之间相对静止） 根据API610规定：轻质油10滴/min，重质油5滴/min。,三、机械密封：,4、机械密封失效的主要形式及原因 ： （1）密封表面磨损、腐蚀、碎裂。 （2）当动环为热装结构时，嵌环松脱。轴（或轴套）打滑（如顶丝松动） （3）动环与轴套之间结水垢、垃圾，动环不能浮动。 （4）动环密封圈磨损或翻边(PTFE V形圈)。 （
13、5）静环离位等。 主要是高温：使介质汽化；使石墨环性能下降；使冷却水结 垢；使热装环松脱。泵容易抽空，使静环离位、动环密封圈翻边等。杂质存在也会 加剧磨损。泵的汽蚀或非补偿环安装倾斜,造成振动冲击磨损 。 （6） 端面液膜汽化，介质工作温度高，摩擦热产生汽化。 （7）开、停车频繁或受力过大。,三、机械密封：,4、辅助系统介绍： 通过冲洗、冷却、过滤、分离等方式进行冷却和润滑，从而改善密封的 工作环境，减少密封的泄漏量，延长使用寿命。它是机械密封组成部分。 （1）主要作用是冲洗：将冲洗流体注入到密封腔中，完成润滑、冷却、净 化等功能，将不利的环境改变为密封能接受的环境。 冲洗的种类很多，按冲洗方
14、式和冲洗流体的不同可分为三种： ）自冲洗（或介质冲洗）：依靠泵本身产生的压差（或密封腔内的泵送 装置产生的压差）使密封介质通过密封腔形成闭合回路，介质在当中循环 实现冲洗。 ）循环冲洗通过产生压差的设施（泵送环、外加油站、热虹 吸）使外加封液进行循环，达到冲洗的目的。,三、机械密封：,4、辅助系统介绍： ）注入式冲洗（简称冲洗） 被密封介质不宜作冲洗流体时，从外部注入另一种液 体到密封腔内，改善密封工作条件。 （2）温度调节（冷却、保温） 用温度适当的流体，对密封腔、静环及其他零部件进行冷却或保温（或加热），以提高密封稳定性，延长使用寿命。（这些设施不与被密封流体接触（或混和），冲洗也具有冷却
15、作用。） （3）过滤和分离 在冲洗管路中，用过滤器和旋液分离器将冲洗液中杂质滤掉，以保证密封面不受损伤。,三、机械密封：,4、辅助系统介绍： plan11：自泵孔板到密封的循环。流体进入密封腔接近机封端面，冲洗该端面，越过密排出口F=冲洗Q/D=阻封/排水V=排气口(可选) 从泵排出口经节流封再进入泵。,三、机械密封：,4、辅助系统介绍：plan11：,三、机械密封：,4、辅助系统介绍： Plan13:1至泵吸入口 F=冲洗 Q/D=阻封/排水 V=排气口(可选) 从密封腔经节流孔板返回泵吸入口的循环。,三、机械密封：,4、辅助系统介绍：Plan13,三、机械密封：,4、辅助系统介绍： Pla
16、n14:1.至泵吸入口 2.自泵排出口 FI=冲洗入口 FO=冲洗出口 Q/D=阻封/排水V=排气口(可选) 从泵排出口经节流孔板到密封同时从密封腔经节流孔板(可选)到泵吸入口的循环。液体流入密封腔进行冷却，另一方面通过连续排气达到减小密封腔内压力的作用。方案14是方案11和方案13的综合。,三、机械密封：,4、辅助系统介绍： Plan21: 1.自泵排出口 F=冲洗 Q/D=阻封/排水 TI=温度计 V=排气口(可选) 从泵排出口经节流孔板和冷却器，再进入密封腔的循环。,三、机械密封：,4、辅助系统介绍：Plan21:,三、机械密封：,4、辅助系统介绍： Plan31: 1.自泵排出口 2.至泵吸入口 F=冲洗 Q/D=阻封/排水 V=排气口(可选) 从泵排出口经旋风分离器将清液送入密封腔的循环。固体颗粒则被送入泵吸入管内。,三、机械密封：,4、辅助系统介绍： Plan31:,三、机械密封：,4、辅助系统介绍： Pla
