离心泵与机械密封相关原理

1、机械密封技术与离心泵工作原理烧碱车间设备组讲解人：沈重抛三人行，必有我师三人行，必有我师离心泵工作原理驱动机带动驱动机带动叶轮高速旋转叶轮高速旋转叶轮带动叶轮带动液体高速旋转液体高速旋转液体液体获得能量获得能量（压力能、（压力能、速度能增加）速度能增加） 叶轮叶轮 叶轮有开式、半闭式和闭式三种，如图所示。 C为开式叶轮在叶片两侧无盖板，制造简单、清洗方便，适用于输送含有较大量悬浮物的物料，效率较低，输送的液体压力不高；B为半闭式叶轮在吸入口一侧无盖板，而在另一侧有盖板，适用于输送易沉淀或含有颗粒的物料，效率也较低；A为闭式叶轮在叶轮在叶片两侧有前后盖板，效率高，适用于输送不含杂质的清洁液体。一

2、般的离心泵叶轮多为此类。 一次盐水 P-1410B泥浆泵 叶轮 装置装置传动轴贯穿在设备内外传动轴贯穿在设备内外，轴，轴与设备之间存在一与设备之间存在一个圆周间隙，设备中的介质通过该间隙向外个圆周间隙，设备中的介质通过该间隙向外泄漏。泄漏。密封流体密封流体泵泵体体环境环境泄漏泄漏轴轴泵的泄漏与密封泵的泄漏与密封设置一种防止泵轴与壳体处泄漏的密封装置轴封，机械密封是轴封的一种。密封流体密封流体泄漏泄漏环境环境泵体泵体机械密封环境环境轴轴密封流体密封流体9机械密封基本结构型式1234567891-静环座 2-动环辅助密封圈 3-静环辅助密封圈4-防转销 5-静环 6-动环 7-弹簧 8-弹簧座9-

3、紧定螺钉1- -静环，静环，2-2-动环，动环，3 3- -压盖压盖，4-4-弹簧弹簧座座，5-5-弹簧，弹簧，6-6-定位环定位环，7 7- -轴套轴套，8 89 9- -密封密封O O形形圈圈7轴套轴套6定位环定位环5弹簧弹簧4弹簧座弹簧座3压盖压盖2动环动环1静环静环8动环密封圈动环密封圈9静环密封圈静环密封圈典型结构密封压盖轴套弹簧盒弹簧动环密封圈动环静环静环密封圈油封轴轴承压盖泵座地脚螺栓密封腔体泵体叶轮叶轮螺母机械密封压盖轴承箱填料（机械密封）轴承优点：优点：价格低廉价格低廉安装方便安装方便缺点：缺点：泄漏量大（每分钟约泄漏量大（每分钟约7滴滴)轴磨损严重轴磨损严重轴功率损耗大轴功

4、率损耗大经常需要调整经常需要调整使用寿命短使用寿命短盘根系列：碳素盘根、盘根系列：碳素盘根、四氟盘根、石墨盘根、四氟盘根、石墨盘根、高水基盘根、芳纶盘高水基盘根、芳纶盘根、聚四氟乙烯割裂根、聚四氟乙烯割裂丝盘根、聚四氟乙烯丝盘根、聚四氟乙烯盘根、膨体四氟盘根、盘根、膨体四氟盘根、石棉盘根、碳纤维盘石棉盘根、碳纤维盘根、牛油棉纱盘根、根、牛油棉纱盘根、油浸棉纱盘根、油麻油浸棉纱盘根、油麻盘根、帆布卷盘根、盘根、帆布卷盘根、陶瓷纤维盘根、尼龙陶瓷纤维盘根、尼龙盘根、复合纤维盘根、盘根、复合纤维盘根、陶瓷盘根、等系列产陶瓷盘根、等系列产品品1、端面密封副（静、动环） 端面密封副（摩擦副）的作用是使密

5、封面紧密贴合，防止介质泄漏。它要求静、动环具有良好的耐磨性，动环可以轴向灵活地移动，自动补偿密封面磨损，使之与静环良好地贴合；静环具有浮动性，起缓冲作用。为此密封面要求有良好的加工质量，保证密封副有良好的贴合性能。机械密封零部件构成及特点2、弹性元件（弹簧、波纹管、） 它主要起预紧、补偿和缓冲的作用，要求始终保持足够的弹性来克服辅助密封和传动件的摩擦以及动环等的惯性，保证端面密封副良好的贴合和动环的追随性，材料要求耐腐蚀、耐疲劳。3、辅助密封（O形圈、V形圈、U 形圈、楔形圈和异形圈）它主要起静环和动环的密封作用，同时也起到浮动和缓冲作用。要求静环的密封元件能保证静环与压盖之间的密封性和静环有

6、一定的浮动性，动环的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、耐寒、耐老化、耐腐蚀并能与介质相容等性能。4、传动件（传动销、传动环、传动座、传动键、传动突耳或牙嵌式联结器）它起到将轴的转矩传给动环的作用。材料要求耐磨和耐腐蚀。轴套，键槽5、紧固件（紧定螺钉、弹簧座、压盖、组装套、轴套） 它起到静、动环的定位、紧固的作用。要求轴向定位正确，保证一定的弹簧压缩量，使密封副的密封面处于正确的位置并保持良好的贴合。同时要求拆装方便、容易就位、能重复利用。密封环是动环和静环的总称，是构成机械密封最主要的元件。密封环是动环和静环的总称，是构成机械密封最主要的元件。密封环密封环在

7、在很大程度上决定了机械密封的使用性能和寿命，因此，对它提出了一些要求。很大程度上决定了机械密封的使用性能和寿命，因此，对它提出了一些要求。有足够的强度和刚度有足够的强度和刚度 在工作条件下在工作条件下(如压力、温度和滑动速度等如压力、温度和滑动速度等)不损坏，变形应尽量的不损坏，变形应尽量的小，工作条件波动时仍能保持密封性。尤其是密封端面要有足够的强度小，工作条件波动时仍能保持密封性。尤其是密封端面要有足够的强度以及一定的耐腐蚀能力，以保证产品有满意的使用寿命。以及一定的耐腐蚀能力，以保证产品有满意的使用寿命。 有良好的耐热冲击能力有良好的耐热冲击能力 为此，要求材料有较高的导热系数和较小的线

8、膨胀系数，承受热冲为此，要求材料有较高的导热系数和较小的线膨胀系数，承受热冲击时不至于开裂。击时不至于开裂。 较小的摩擦系数较小的摩擦系数 密封环匹配应有较小的摩擦系数。密封环匹配应有较小的摩擦系数。 良好的自润滑性良好的自润滑性 工作中如发生短时间的干摩擦，不损伤密封端面。因此，密封环要工作中如发生短时间的干摩擦，不损伤密封端面。因此，密封环要有良好的自润滑性，密封环材料与密封流体还要有很好的浸润性。有良好的自润滑性，密封环材料与密封流体还要有很好的浸润性。 结构简单结构简单 密封环结构应力求简单对称，优先考虑用整体型结构，也可采用组密封环结构应力求简单对称，优先考虑用整体型结构，也可采用组

9、合式合式(如镶装式如镶装式)密封环，尽量避免用密封端面喷涂式结构。密封环，尽量避免用密封端面喷涂式结构。 密封环要容易加工制造密封环要容易加工制造 安装和维修要方便，价格要低廉安装和维修要方便，价格要低廉 机械密封定义 由至少一对垂直于旋转轴线的端面在流体压力和补偿机构弹力（或磁力）的作用以及辅助密封的配合下保持贴合并相对滑动而构成的防止流体泄漏的装置。 密封原理密封原理 机械密封主要是将较易泄漏的轴向密封改为不易泄漏的端面密封。当轴转动时，带动了弹簧座、弹簧压板、动环等零件一起转动，由于弹簧力的作用使动环紧紧压在静环上。轴旋转时，动环与轴一起旋转，而静环则固定在座架上静止不动，这样动环与静环

10、相接触的环形密封面阻止了介质的泄漏。1234567891-静环座 2-动环辅助密封圈 3-静环辅助密封圈4-防转销 5-静环 6-动环 7-弹簧 8-弹簧座9-紧定螺钉平衡型机械密封受力分析图P介质端介质端端面面积端面面积介质压力作用面积介质压力作用面积 大气端大气端 动环动环静环静环压盖压盖“形成并保持一种稳定的液膜形成并保持一种稳定的液膜”单端面密封单端面密封l工艺介质工艺介质l冷却液冷却液双端面密封双端面密封l缓冲液（低压）缓冲液（低压）l隔离液（高压隔离液（高压）A、动环与静环之间的密封、动环与静环之间的密封动密封动密封B、动环与轴或轴套之间的密封、动环与轴或轴套之间的密封相对静密封相

11、对静密封D、静环座（压盖）与设备之间的密封、静环座（压盖）与设备之间的密封静密封静密封1234567891-静环座 2-动环辅助密封圈 3-静环辅助密封圈4-防转销 5-静环 6-动环 7-弹簧 8-弹簧座9-紧定螺钉机械密封的泄漏通道点机械密封的泄漏通道点轴套密封垫轴套密封垫静环密封圈静环密封圈动环密封圈动环密封圈端面摩擦副端面摩擦副压盖密封圈压盖密封圈油封轴轴承压盖泵座地脚螺栓密封腔体泵体叶轮机械密封压盖轴承箱填料（机械密封）轴承离心泵密封点的泄漏通道点离心泵密封点的泄漏通道点为什么要使用机械密封为什么要使用机械密封 1、密封性能好、密封性能好 只要主密封面的表面粗糙度和平直度能保证达到要

12、求，只要材料耐磨性好，机械密封可以达到很少泄漏量，甚至肉眼不可见泄漏。据统计表明，机械密封的泄漏仅为填料的1/10. 2、寿命长、寿命长 在机械密封中，主要磨损部分是密封摩擦副端面，因为密封端面的磨损量在正常工作条件下不大，一般可以连续使用12年，个别场合下也有用到510年。3、运转中无需调整、运转中无需调整 由于机械密封靠弹簧力和流体压力使摩擦副贴合，在运转中自动保持接触，装配后就不用像普通软填料那样需调整压紧。4、耐振性优于填料密封、耐振性优于填料密封5、机械密封的摩擦功率小、机械密封的摩擦功率小 填料密封是靠盘根的压紧在轴上或轴套上起作用的。填料密封与轴直接摩擦，填料压的越紧摩擦力就越大

13、、消耗功率也就越大。而机械密封的摩擦是处于半液摩擦状态，摩擦系数非常的小，机械密封的功率损失是填料密封的1050 6、轴或轴套不受磨损、轴或轴套不受磨损 （指波纹管密封）对旋转轴的振摆和轴对壳体的偏斜不敏感。 7、适用范围广：、适用范围广： 对输送易燃、易爆、有毒有害危害人身健康的采用机械密封可保证密封。它还适用于高温、低温、高压、真空各种转速的及腐蚀介质的设备密封。 机械密封缺点机械密封缺点 结构比填料密封复杂，加工精度要求高，成本高，并要求一定的安装技术等，特别是干气密封的安装要求更高。而且密封技术发展的很快，新技术不断出现给我们维修带来了新的课题。机械密封分类单端面和双端面内装式和外装式

14、平衡型与非平衡型弹簧内置式与弹簧外置式弹簧式和波纹管式普通两部件式和集装式多（小）弹簧型和单（大）弹簧型一、密封环端面发热一、密封环端面发热机械密封的摩擦副就是动环和静环，其端面贴紧机械密封的摩擦副就是动环和静环，其端面贴紧且一个静止，一个旋转，它们之间存在相对运动，且一个静止，一个旋转，它们之间存在相对运动，所以会产生摩擦和磨损，同时会伴有热量的产生。所以会产生摩擦和磨损，同时会伴有热量的产生。冷却、冲洗冷却、冲洗Mating Ring配合环配合环Primary Ring补偿环补偿环Heat Generation 生热Rubbing摩擦Viscous Shear粘性剪切力Heat Trans

15、fer热传递Conduction传导Convection对流二、冷却、冲洗方法及系统设计二、冷却、冲洗方法及系统设计如果密封环材料的导热性差，介质温度又高，或如果密封环材料的导热性差，介质温度又高，或PVPV值比较高的情况下，端面间的大量热量不能及值比较高的情况下，端面间的大量热量不能及时导出，必然引起端面温度急剧上升。其结果可时导出，必然引起端面温度急剧上升。其结果可能造成端面间液膜汽化，恶化润滑条件，甚至完能造成端面间液膜汽化，恶化润滑条件，甚至完全处于干摩擦状态，这不仅使磨损加剧，还会导全处于干摩擦状态，这不仅使磨损加剧，还会导致密封环的热裂、变形等等。因此只是依靠选择致密封环的热裂、变

16、形等等。因此只是依靠选择耐高温、导热性好的密封环材料或仅从结构上考耐高温、导热性好的密封环材料或仅从结构上考虑，都很难达到预期的效果。合理的方法就是强虑，都很难达到预期的效果。合理的方法就是强化冷却，使端面摩擦热及时导出。化冷却，使端面摩擦热及时导出。Injection注入注入Flushing冷冲洗Removes Heat带走热量Replenishes Cool Clean Lubricating Liquid 补充润滑液密封冲洗的作用3. 及时冲走密封腔内的杂质和结焦，保及时冲走密封腔内的杂质和结焦，保持密封腔的洁净持密封腔的洁净4. 冲洗油有密封润滑摩擦副的作用冲洗油有密封润滑摩擦副的作用

17、2. 防止油品因高温而结焦，堵塞波纹管内防止油品因高温而结焦，堵塞波纹管内径，影响其伸缩而造成的密封失效径，影响其伸缩而造成的密封失效1. 密封冲洗液温度较低，能及时带走密封冲洗液温度较低，能及时带走 摩擦热，防止动静环以及波纹管或摩擦热，防止动静环以及波纹管或弹簧结焦弹簧结焦1、端面直接冷却、端面直接冷却(1)闭路自冲洗闭路自冲洗1、端面直接冷却、端面直接冷却(2)反向自冲洗反向自冲洗1、端面直接冷却、端面直接冷却(3)贯通自冲洗贯通自冲洗1、端面直接冷却、端面直接冷却(4)内冲洗内冲洗 1、端面直接冷却、端面直接冷却(5)局部循环冲洗局部循环冲洗2、静环背部冷却、静环背部冷却3、间接冷却、间接冷却冷却液不直接与密封面接触，其效果没有直接冷却效果好，冷却液不直接与密封面接触，其效果没有直接冷却效果好，但对冷却液要求不高。常用但对冷却液要求不高。常用 静环外周冷却、夹套冷却、轴套冷却、蛇管冷却静环外周冷却、夹套冷却、轴套冷却、