機械密封的基本型式

機械密封 田伯勤 新編機械密封實用技術手冊

  機械密封有基本型式有:接觸式和非接觸式機械密封、內裝式和外裝式機械密封、內流式和外流式機械密封、彈簧旋轉式和彈簧靜止式機械密封、非平衡式和平衡式機械密封、單彈簧式和多彈簧式機械密封、推環(彈簧加載推環)式機械密封和波紋管密封等等,下面真空技術網(http://www.bdfwqmh.cn/)就詳細的分別講述了各種機械密封的概念及相關知識。

1、接觸式和非接觸式機械密封

  接觸式機械端面密封是指密封面微凸體接觸的機械密封,密封面間隙h=0.5~1um。普通的機械 密封均屬接觸式機械密封。非接觸式機械端面密封是指密封面微凸體不接觸的機械密封,密封面間隙對于流體動壓密封h>2um,對于流體靜壓密封h>5um。當工作間隙發生變化時,其值超過密封面升舉點間隙(h>hc,接觸間隙),密封面微凸體開始不接觸,接觸式機械密封就會變成非接觸式機械密封,同樣的h<hc時非接觸式機械密封也會變成接觸式機械密封。

  接觸式機械密封的摩擦狀態是混合摩擦,也有邊界摩擦和干摩擦;非接觸式機械密封的摩擦狀態則是流體潤滑,也有彈性流體動力潤滑。

  普通的接觸式機械密封泄漏量小、結構簡單,使用廣泛。一般來說,非接觸式機械密封泄漏量較大、結構復雜,大多在高參數條件下使用或用作多級密封的前置密封。采用表面改形技術做成的可控間隙非接觸式機械密封,可以達到工藝流體零泄漏和零逸出

  此外,還有平衡比可以調節的半接觸式機械密封,根據要求可以由接觸式密封轉變為非接觸式密封或由非接觸式密封轉變為接觸式密封。

2、內裝式和外裝式機械密封

  靜環裝在壓蓋內側的機械密封稱為內裝式機械密封:靜環裝在壓蓋外側的機械密封稱為外裝式機械密封。

  彈簧置于密封流體之內的機械密封稱為內置式機械密封;彈簧置于密封流體之外的機械密封稱為外置式機械密封。

  內裝(內置)式機械密封的彈簧和動環安裝在密封箱內與介質接觸,可以利用箱內介質壓力來密封。其優點是:受力狀態好、泄漏量小(因泄漏方向與離心力方向相反),冷卻與潤滑條件好,使用工作范圍廣(圖1-2a)。

  外裝(外置)式機械密封的彈簧和動環安裝在密封箱外不與介質接觸,適用于強腐蝕、高粘度、易結晶介質。因泄漏方向與離心力方向相同,泄漏量較大,其使用工作壓力較低(圖1-2b)。

3、內流式和外流式機械密封

  密封流體在密封端面間的泄漏方向與離心力方向相反的機械密封稱為內流式機械密封;密封流體在密封端面間的泄漏方向與離心力方向相同的機械密封稱為外流式機械密封(圖1-2c及1-2d)。

  由于內流式密封中離心力不僅能阻止泄漏流體,而且還可以防止固體顆粒進入密封面間,故其泄漏量要比外流式小些。通常內流式機械密封適用于高壓,而外流式機械密封的最高壓力為1~2MPa。

4、彈簧旋轉式和彈簧靜止式機械密封

  彈性元件隨軸旋轉的機械密封稱為彈簧旋轉式機械密封;彈性元件不隨軸旋轉的機械密封稱為彈簧靜止式機械密封(圖1-2e、f)。

  由于彈簧旋轉式機械密封的彈簧轉動件受離心力影響,所以不適用于高速密封,但由于結構簡單、徑向尺寸小,常用于一般機械密封。由于彈簧靜止式機械密封的彈簧不受離心力影響,常用于高速機械密封。

機械密封的基本型式

5、非平衡式和平衡式機械密封

  面積比B》1的機械密封稱為非平衡式機械密封;面積比B<1的機械密封稱為平衡式機械密封(圖1-2g、h)。

  面積比等于密封流體作用的有效面積A2(內裝式)或A1(外裝式)與密封面面積Af之比,即密封流體作用面積大于密封面面積的非平衡式機械密封,其密封端面上的作用力隨密封流體壓力升高而增大,因此只適用于低壓。而在平衡式機械密封中,其密封端茴上的作用力隨密封流體壓力變化較小,因此它適用于高壓。

6、單彈簧式和多彈簧式機械密封

  只有一個集中大彈簧的機械密封稱為單彈簧式機械密封;有多個點布小彈簧的機械密封稱為多彈簧式機械密封(圖1-2i、j)。

  單彈簧式機械密封的端面受力不均勻,而且高速下離心力使彈簧偏移或變形,彈簧力不易調節,軸向尺寸大,因此,它多用于小直徑(軸徑不大于80mm!1.5mm)、低速密封;多彈簧點布機械密封的端面受力均勻(可經挑選后點布),受離心力影響較小,彈簧力可通過改變彈簧個數來調節,因此,它可用于大直徑、高速機械密封。但在腐蝕性介質和有固體顆粒介質的場合下,小彈簧結構會因易腐蝕和堵塞而失效。

7、單密封、雙密封及多密封

  只有一對端面摩擦副的密封為單密封(圖1-2a~j);由兩對端面摩擦副組成的密封為雙密封(圖1-2k~l);由兩對以上端面摩擦副組成的密封為多端面機械密封(圖1-2m)。

  單密封結構簡單,最常用。在單端面機械密封不能滿足要求時,則可采用雙密封或多密封。

  雙密封有軸向雙端面機械密封和徑向雙端面機械密封(圖2-2n),后者結構布置較前者緊湊。軸向雙端面機械密封有背對背或面對面布置的結構(圖1-2k、l)。此外,還有串聯布置的雙密封(圖1-2o)。

  雙密封的特點是兩個端面摩擦副之問可充滿中間流體一阻塞流體(俗稱封氣、封油、封水、封液)或緩沖流體。當中間阻塞流體壓力大于被密封流體壓力( 通常大0.05~0.15MPa)和大氣壓力時,雙密封用作阻塞密封;當中間緩沖流體壓力低于被密封流體壓力但高于大氣壓力時,雙密封用作串聯密封。

  中間環密封屬于多端面密封。旋轉的中間環密封,可用于高速下降低!" 值;不轉的中間環密封,用于高壓和(或)高溫下減少力變形和(或)熱變形。具有中間環的螺旋槽面密封可用作雙向密封。

  此外,還有推環(彈簧加載推環)式機械密封( 圖1-2a~o)和波紋管密封( 圖1-2p)。