机械密封的基本型式

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)新编机械密封实用技术手册 作者:田伯勤

  机械密封有基本型式有:接触式和非接触式机械密封、内装式和外装式机械密封、内流式和外流式机械密封、弹簧旋转式和弹簧静止式机械密封、非平衡式和平衡式机械密封、单弹簧式和多弹簧式机械密封、推环(弹簧加载推环)式机械密封和波纹管密封等等,下面真空技术网(http://www.chvacuum.com/)就详细的分别讲述了各种机械密封的概念及相关知识。

1、接触式和非接触式机械密封

  接触式机械端面密封是指密封面微凸体接触的机械密封,密封面间隙h=0.5~1um。普通的机械 密封均属接触式机械密封。非接触式机械端面密封是指密封面微凸体不接触的机械密封,密封面间隙对于流体动压密封h>2um,对于流体静压密封h>5um。当工作间隙发生变化时,其值超过密封面升举点间隙(h>hc,接触间隙),密封面微凸体开始不接触,接触式机械密封就会变成非接触式机械密封,同样的h<hc时非接触式机械密封也会变成接触式机械密封。

  接触式机械密封的摩擦状态是混合摩擦,也有边界摩擦和干摩擦;非接触式机械密封的摩擦状态则是流体润滑,也有弹性流体动力润滑。

  普通的接触式机械密封泄漏量小、结构简单,使用广泛。一般来说,非接触式机械密封泄漏量较大、结构复杂,大多在高参数条件下使用或用作多级密封的前置密封。采用表面改形技术做成的可控间隙非接触式机械密封,可以达到工艺流体零泄漏和零逸出

  此外,还有平衡比可以调节的半接触式机械密封,根据要求可以由接触式密封转变为非接触式密封或由非接触式密封转变为接触式密封。

2、内装式和外装式机械密封

  静环装在压盖内侧的机械密封称为内装式机械密封:静环装在压盖外侧的机械密封称为外装式机械密封。

  弹簧置于密封流体之内的机械密封称为内置式机械密封;弹簧置于密封流体之外的机械密封称为外置式机械密封。

  内装(内置)式机械密封的弹簧和动环安装在密封箱内与介质接触,可以利用箱内介质压力来密封。其优点是:受力状态好、泄漏量小(因泄漏方向与离心力方向相反),冷却与润滑条件好,使用工作范围广(图1-2a)。

  外装(外置)式机械密封的弹簧和动环安装在密封箱外不与介质接触,适用于强腐蚀、高粘度、易结晶介质。因泄漏方向与离心力方向相同,泄漏量较大,其使用工作压力较低(图1-2b)。

3、内流式和外流式机械密封

  密封流体在密封端面间的泄漏方向与离心力方向相反的机械密封称为内流式机械密封;密封流体在密封端面间的泄漏方向与离心力方向相同的机械密封称为外流式机械密封(图1-2c及1-2d)。

  由于内流式密封中离心力不仅能阻止泄漏流体,而且还可以防止固体颗粒进入密封面间,故其泄漏量要比外流式小些。通常内流式机械密封适用于高压,而外流式机械密封的最高压力为1~2MPa。

4、弹簧旋转式和弹簧静止式机械密封

  弹性元件随轴旋转的机械密封称为弹簧旋转式机械密封;弹性元件不随轴旋转的机械密封称为弹簧静止式机械密封(图1-2e、f)。

  由于弹簧旋转式机械密封的弹簧转动件受离心力影响,所以不适用于高速密封,但由于结构简单、径向尺寸小,常用于一般机械密封。由于弹簧静止式机械密封的弹簧不受离心力影响,常用于高速机械密封。

机械密封的基本型式

5、非平衡式和平衡式机械密封

  面积比B》1的机械密封称为非平衡式机械密封;面积比B<1的机械密封称为平衡式机械密封(图1-2g、h)。

  面积比等于密封流体作用的有效面积A2(内装式)或A1(外装式)与密封面面积Af之比,即密封流体作用面积大于密封面面积的非平衡式机械密封,其密封端面上的作用力随密封流体压力升高而增大,因此只适用于低压。而在平衡式机械密封中,其密封端茴上的作用力随密封流体压力变化较小,因此它适用于高压。

6、单弹簧式和多弹簧式机械密封

  只有一个集中大弹簧的机械密封称为单弹簧式机械密封;有多个点布小弹簧的机械密封称为多弹簧式机械密封(图1-2i、j)。

  单弹簧式机械密封的端面受力不均匀,而且高速下离心力使弹簧偏移或变形,弹簧力不易调节,轴向尺寸大,因此,它多用于小直径(轴径不大于80mm!1.5mm)、低速密封;多弹簧点布机械密封的端面受力均匀(可经挑选后点布),受离心力影响较小,弹簧力可通过改变弹簧个数来调节,因此,它可用于大直径、高速机械密封。但在腐蚀性介质和有固体颗粒介质的场合下,小弹簧结构会因易腐蚀和堵塞而失效。

7、单密封、双密封及多密封

  只有一对端面摩擦副的密封为单密封(图1-2a~j);由两对端面摩擦副组成的密封为双密封(图1-2k~l);由两对以上端面摩擦副组成的密封为多端面机械密封(图1-2m)。

  单密封结构简单,最常用。在单端面机械密封不能满足要求时,则可采用双密封或多密封。

  双密封有轴向双端面机械密封和径向双端面机械密封(图2-2n),后者结构布置较前者紧凑。轴向双端面机械密封有背对背或面对面布置的结构(图1-2k、l)。此外,还有串联布置的双密封(图1-2o)。

  双密封的特点是两个端面摩擦副之问可充满中间流体一阻塞流体(俗称封气、封油、封水、封液)或缓冲流体。当中间阻塞流体压力大于被密封流体压力( 通常大0.05~0.15MPa)和大气压力时,双密封用作阻塞密封;当中间缓冲流体压力低于被密封流体压力但高于大气压力时,双密封用作串联密封。

  中间环密封属于多端面密封。旋转的中间环密封,可用于高速下降低!" 值;不转的中间环密封,用于高压和(或)高温下减少力变形和(或)热变形。具有中间环的螺旋槽面密封可用作双向密封。

  此外,还有推环(弹簧加载推环)式机械密封( 图1-2a~o)和波纹管密封( 图1-2p)。

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