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机械密封的工作原理

机械密封主要部件

动环、静环、冷却装置和压紧弹簧

辅助密封件

密封圈(有O形、X形、U型、楔形、矩形柔性石墨、PTFE包覆橡胶O圈等)。

弹力补偿机构

弹簧、推环。

弹簧座及键或各种螺钉。

机械密封分类

分为单端面、双端面;平衡型、非平衡型;任意旋向、固定旋向……


机械密封是靠一对或数对垂直于轴作相对滑动的端面在流体压力和补偿机构的弹力(或磁力)作用下保持贴合并配以辅助密封而达到阻漏的轴封装置,也叫端面密封,性能可靠,泄露量小,使用寿命长,功耗低,不用经常维修,且能适应生产过程自动化和高温、低温、高压、真空、高速以及各种强腐蚀性介质、含固体颗粒介质等苛刻工况的密封要求,比如离心泵、离心机、反应釜和压缩机等设备。

机封静环与动环接触的端面间隙,是主要密封面,它决定了机械密封的摩擦、磨损和密封性能的关键,同时也决定了机械密封的使用寿命。动环由弹簧加载轴向可以自由移动,以保持与静环(Seat)接触。轴向移动性允许对磨损、偏心和轴的热位移自动补偿。O形圈起辅助密封作用,可以起到径向密封和缓冲作用,使整个密封在径向不发生刚性接触。静止情况下,动环和静环的研磨端面处于机械接触,但是当轴旋转时,复杂的摩擦作用发生在端面和被密封流体之间。

机械密封的大多数主要特性是其控制密封功能、摩擦力、磨损和寿命的自动界面润滑机理。一切取决于穿过界面并建立润滑膜的液体以便密封在实际无接触(通常是混合磨擦,介于干摩擦和完整液膜之间的润滑摩擦状态)条件下运行。在腔体压力作用下介质穿过密封摩擦副端面;表面张力和离心力在此时影响不大。随着流体径向流过端面,流体压力持续下降直到它达到外部背压(一般为大气压力),此压力作用类似于流体静压轴承的承载功能。密封承载能力取决于压差和界面间隙的形状变化,数学分析比较复杂,当密封旋转时,端面内的剪切流与端面剩余高度变化相互作用产生流体动压,该压力场具有流体动压轴承类似的承载功能,并取决于介质粘度、转速和端面间隙变化。正常条件下,流体动压流体动压场和流体静压场构成了密封运行时的承载能力,属于开启力部分,用于防止密封刚性接触。

端面摩擦副(静、动环):要保持摩擦面紧密贴合组成密封面从而防止介质泄露,要求动静环具有良好的耐磨性,动环可以轴向移动,自动补偿密封面磨损,使之与静环良好地贴合,静、动环具有浮动性起缓冲作用。 弹性元件(弹簧、波纹管、隔膜等):主要起预紧、补偿及缓冲的作用,也是对密封端面产生合理比压的一个重要因素,要求始终保持弹性来克服辅助密封传动件的摩擦以及动环等惯性,保证端面摩擦副良好地贴合和动环的追随性,材料要求耐腐蚀和疲劳。

 辅助密封(O形环、V形环等密封环):要起到静环和动环的密封作用,同时也起到浮动缓冲作用,要求静环的辅助密封元件能保证静环与压盖之间的密封性和静环有一定的浮动性,动环的辅助密封元件能保证动环与轴或轴套之间的密封性和动环的浮动性,材料要求耐热或耐寒并能与介质相容。 传动件(传动销电动传动环、传动座、传动套、传动键、传动突耳或牙嵌式连接器):起到将轴的转矩传给动环的作用,中间传动的传动销、压环—传动环、传动销—弹簧座均起传动作用,材料要求耐磨和耐腐蚀。 紧固件(紧定螺钉、弹簧座、压盖、轴套):要起到静、动环的定位、紧固和盛装的作用,要求定位正确,保证摩擦副密封面处于正确的位置并保持良好贴合的弹簧比压。同时要求拆装方便、容易就位、能重复利用。与辅助密封配合处,注意安装密封环的导向侧角和压弹量。特别应注意动环辅助密封件与轴套配合处要求耐腐蚀和耐磨损,必要时采用硬面复层。

端面摩擦副(静、动环):要保持摩擦面紧密贴合组成密封面从而防止介质泄露,要求动静环具有良好的耐磨性,动环可以轴向移动,自动补偿密封面磨损,使之与静环良好地贴合,静、动环具有浮动性起缓冲作用。 弹性元件(弹簧、波纹管、隔膜等):主要起预紧、补偿及缓冲的作用,也是对密封端面产生合理比压的一个重要因素,要求始终保持弹性来克服辅助密封传动件的摩擦以及动环等惯性,保证端面摩擦副良好地贴合和动环的追随性,材料要求耐腐蚀和疲劳。

辅助密封(O形环、V形环等密封环):要起到静环和动环的密封作用,同时也起到浮动缓冲作用,要求静环的辅助密封元件能保证静环与压盖之间的密封性和静环有一定的浮动性,动环的辅助密封元件能保证动环与轴或轴套之间的密封性和动环的浮动性,材料要求耐热或耐寒并能与介质相容。 传动件(传动销电动传动环、传动座、传动套、传动键、传动突耳或牙嵌式连接器):起到将轴的转矩传给动环的作用,中间传动的传动销、压环—传动环、传动销—弹簧座均起传动作用,材料要求耐磨和耐腐蚀。 紧固件(紧定螺钉、弹簧座、压盖、轴套):要起到静、动环的定位、紧固和盛装的作用,要求定位正确,保证摩擦副密封面处于正确的位置并保持良好贴合的弹簧比压。同时要求拆装方便、容易就位、能重复利用。与辅助密封配合处,注意安装密封环的导向侧角和压弹量。特别应注意动环辅助密封件与轴套配合处要求耐腐蚀和耐磨损,必要时采用硬面复层。




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