Kaiyun 开云Kaiyun 开云2.1.1、定义一两个平直圆环端面，在弹力和被密封介质压力共同作用下紧密贴合并可相对

　　2.1.2定义二一种依靠弹性元件对动、静环端面密封副预紧和介质压力与弹性元件压力压

　　2.2、机械密封与滑动推力轴承机械密封原型为滑动推力轴承。相同点，两个端面作为

　　工作承载面，端面间需要润滑；不同点，轴承是载荷决定润滑，机械密封则是泄漏决定载

　　荷。机械密封国内标准规定：当轴颈不超过50mm时，泄漏量最大为3ml/h，超过50mm

　　2.3.1、密封环，提供平直端面的部件，旋转的称为动环，静止的为静环。端面接触部分称为

　　摩擦副。端面精度直接决定了机械密封的性能，故端面制造者精度极高。机械密封国内

　　标准规定：密封端面平面度不大于0.0009mm，硬质材料密封环密封端面粗糙度值Ra不大

　　于0.2μm，软质材料密封环密封端面粗糙度值Ra不大于0.4μm。实际制造精度一般

　　可达到端面平面度不大于0.0003mm，粗糙度值Ra不大于0.04μm。因平面度存在误差，

　　机械密封端面间存在着缝隙，这是机械密封泄露的根本，也是其能够工作的根本，泄漏用来

　　2.3.2、辅助密封，也称付密封、补偿密封，为密封环相对回转轴的运动提供密封和位移补偿

　　2.4.1.1、接触式工作时两端面机械接触。端面结构及工艺简单，泄漏量小，有磨损，功耗

　　高，适用于密封液体介质。轻载时可密封蒸汽、气体及混合状态介质。端面可加工一定形

　　2.4.1.2、非接触式工作时两端面不接触。端面结构及工艺复杂，泄漏量大，无磨损，功

　　耗低，理论上寿命无限，适合密封液体或气体介质。按端面分离分离原理分为动、静压型，

　　2.4.2.1、推进式辅助密封为独立的密封元件，一般为成型填料，在压力和弹力的作用下保

　　持与被密封件间的密封和位移补偿。因材料限制，目前多为橡胶或塑料（如PTFE）制造，

　　使用温度受限，但可耐高压。目前最好的橡胶材料为全氟橡胶，最高使用温度可超过300℃，

　　但此时磨损特性不佳，只适合做静密封。推进式密封的辅助密封工作时处于微动状态，故

　　属于动密封范围，除端面外另一个主要泄漏点，其摩擦运动增加动态阻力，影响端面跟随性，

　　2.4.2.2、波纹管式辅助密封为波纹管，利用弹性管原理实现密封和运动补偿。按使用材

　　料可分为金属波纹管和有机材料两种。前者按制造分为成型和焊接两种，后者一般采用塑料

　　如聚四氟乙烯（PTFE）或橡胶制造。金属波纹管介质及温度适应性好，故金属波纹管密

　　封可用于高温，目前高温机械密封多属此类。波纹管因制造结构及工作原理限制不适合高

　　压，目前焊接金属波纹管机械密封标称最高工作压力为6.9Mpa，实际应用一般不差过

　　2.1Mpa。因波纹管为一个整体，故较推进式密封少一个主要泄漏点，泄漏量低；另波纹

　　管运动时无摩擦，动态特性好，对泄漏影响小，工作稳定性与持久性较推进式高。2.4.3、

　　2.4.3.1.1、螺旋弹簧，分为单弹簧和多弹簧。单弹簧采用一个包容旋转轴的弹簧提供轴向

　　推力。结构简单，适合中小轴颈，可以实现弹簧传动进一步简化结构，但须区分旋向；另因

　　轴向弹力分布不均，不适合高性能产品；因单个弹簧尺寸相对大些，俗称大弹簧，轴向长度

　　多弹簧采用多个较小弹簧按圆周点步，结构相对单弹簧复杂，不能实现弹簧传动，但因弹力

　　均匀，性能较单弹簧稳定，且结构紧凑，布置灵活，适合中高性能产品。杂质及腐蚀适应性

　　2.4.3.1.1、波形弹簧波形弹簧属于单弹簧密封，具有单弹簧结构简单特点，同时兼顾多弹

　　2.4.3.2、波纹管式弹性元件为波纹管。因弹力及压缩率需要，目前基本为焊接金属波纹管。

　　随着材料的进步，金属成型波纹管也逐渐开始普及，且金属成型波纹管波距较大，杂质适应

　　性要好于焊接的。其它材料波纹管因弹力问题，只能作为辅助密封，需单独的弹性元件，

　　2.4.3.3、磁力密封利用磁性元件对某些金属的磁吸力作为弹力，结构简单紧凑。但采用

　　磁吸力原理时，端面恢复力差，且当介质中有铁磁性杂质时会失效，这些均制约其使用，目

　　2.4.3.4、高弹性体密封采用材料自身的高弹性提供弹力，如直接采用橡胶材料，目前在钻

　　3.1、弹簧比压弹力作用在端面上的压强。Kt=k*n*L/（D12-D22）其中k为弹簧的

　　比压为无压时端面载荷，表明端面初始贴合能力。因为设计方法及理论差异，不同制造商取

　　值不同，同时考虑密封的通用性及压力适用范围，差异更多。按照顾永泉先生的理论及我公

　　司实践，对于推进式密封，Kt一般选用0.2~0.3，对于金属波纹管密封一般选用0.15~0.25。

　　3.2.1、平衡直径平衡直径之压力在端面上有效作用直径。对推进式密封来说，平衡直径也

　　称滑移直径，就是滑移面的直径。滑移面是指辅助密封做轴向补偿时与其有相对位移的表面。

　　对于焊接金属波纹管密封，平衡直径理论上可视作为其有效作用中经。这是因为焊接金属波

　　纹管可简单看做是圆锥面的链接，受压时，按虚功原理计算，实际承压面积仅为全部面积的

　　1/2。3.2.2、平衡系数平衡系数也成面积比，是机械密封基本参数之一。平衡系数

　　为摩擦副实际承压面积与摩其面积比值，通常采用K表示。K=（D12-Dm2）/（D12-D22）

　　按平衡系数大小可将机械密封分为两类，当K≥1时称为非平衡型，当0≤K1时称为平衡

　　性。这种分类只适合于推进式密封。因推进式密封为实现平衡性结构，滑移直径一定在摩

　　擦副直径范围内，故需设计一个台阶方能实现，结构也复杂。平衡型密封可有效降低端面载

　　荷，实现更高性能，故当压力超过1.0~1.5Mpa时，推进式密封多采用平衡型结构。波纹

　　管密封平衡直径为其有效作用中经，故波纹管密封可不需此台阶而直接设计为平衡性密封。

　　3.3.1、泄漏与膜压机械密封端面存在间隙，按标准最大可以为0.0018mm，实际上可能更

　　大或更小。按顾永泉先生的理论，接触式机械密封端面在工作时大多处于混合摩擦状态，端

　　面间实际接触面积不超过名义面积的2%，故端面间实际存在连续流体膜，这是泄漏根本。

　　当摩擦副内外径存在压差时，流体膜即形成压力流，从而形成液膜压力。但液膜压力是不均

　　匀的，对于水、油不可压缩流体，压降可视为线性，对于气体及粘稠流体（非牛顿流体），

　　3.3.2、膜压系数密封端面间流体膜平均压力与摩擦副内外侧压差的比值。一般的，

　　对于平行端面，纯液相，如常温的水、油等，膜压系数取0.5；对于闪蒸烃类，如液化气，

　　3.4.1、端面贴合力作用在端面上的力F包括弹簧力，两端压差的有效作用面积，膜压力

　　及惯性力和摩擦力（请参照顾永泉先生《密封技术》第75页，PDF第86页）。当外侧压力

　　Fm为摩擦力（当稳定工作时，此两项可忽略），Ps=P2-P1，为内外侧压差

　　3.4.2、端面比压端面比压Pb就是作用在端面上的力和摩擦副面积的比值，也称接

　　触比压。Pb=Kt+Ps*（K-Km）任何时候，Pb必须大于0，否则断面变化打开。

　　3.5、平衡系数的取值对于非平衡型密封，因K一定比Km大，故考虑的不是端面如何打

　　开，而是如何减小Pb以降低载荷。所以对于非平衡型密封，只要结构允许，摩擦副内径越

　　对于平衡性密封，理论上K可以比Km小已获得更高的承载能力，但考虑到非稳定工作状

　　态，一般通用产品取在0.7~0.85间。因不存在摩擦力，金属波纹管密封比其它类型的可低些。

　　3.6、PV值当泄漏和寿命一定时，衡量密封性能的参数就是PV值，这是密封压力和端

　　3.6.1、PsV值机械密封性能参数。P为密封压差，目前单机密封超过1000Mpa.m/。

　　3.6.2、PbV值机械密封端面载荷情况。Pb为端面比压，设计PbV值需小于许用【PbV】

　　值。许用【PbV】值是按不同材料配对在一定条件下试验确定的，表明材料的摩擦及磨损

　　3.6.3、一般的，供应商只提供密封产品的需用温度、压力和速度三个参数，但不表明这三

　　个参数可以同时达到。这三个参数是相互影响的，除非每种情况都能得到实验，需更多实践

　　4、机械密封系统机械密封装系统指设备中与机械密封有关的设施。机械密封系统一般分

　　4.1、机械密封总成机械密封总成分为机械密封（主体）和连接部件两部分。机械密封

　　总成即通常所说的集装密封。这里的集装是指产品范围而非产品结构。注意：美国石油协

　　会标准API682《离心旋转泵的轴封系统》规定的可以作为一个整体进行安装的机

　　械密封总成称为集装式密封不同，这种集装式密封的轴套和压盖间带有集成部件，

　　如限位板或集成块，保证静止和旋转部分集成在一起。机械密封（主体）即通常所说的非

　　集装密封，一般包含机械密封的四大功能部件——端面、辅助密封、弹性元件和传动部件，

　　是机械密封实现其密封功能的核心部件。集装部分除非集装外的部件称为连接部件，主要

　　4.2、冲洗及保护系统为式机械密封正常工作所配置的附属设施，如冲洗及冷却管线，双

　　密封配置的储罐系统或液压站等。5、机械密封（主体）为方便起见，以下均称为非集

　　装，并以我公司产品为例说明产品的特点（图形请参照我公司样本）。作为核心部分，非

　　集装一般设计成独立部件，根据设备差异辅以不同安装部件，实现部分标准化及通用化。除

　　此前的功能分类外，依据其使用特点还可继续区分。因侧重点不同，区分方法较杂乱，此处

　　按较通用的分类。目前国内外机械密封标准中，涉及密封尺寸的均针对非集装，典型的标

　　准如德国DIN24960和我国GB/T6556（DIN24960的转化版）。当某种产品符合这些标准时，

　　非集装可以互换。如我公司的DGT8U/B型可分别于约翰克兰的58/59的U/B型、伯格曼

　　（1）、静环/静止环工作时不旋转，为一个密封环，提供一个端面。DGT8U型静环为硬质

　　环，故端面宽。（2）、动环/旋转环工作时旋转，另一个密封环，提供第二个端面。

　　两密封环端面接触部分为摩擦副。（3）、弹簧DGT8U为多弹簧结构。（4）、弹簧盒容

　　纳弹簧的基座，同时作为在轴上定位的部件。（5）、推环使弹簧力均匀的分布，避

　　免点步损伤动环。DGT8U型密封未婚和传动结构，推环通过圆弧拨叉将扭矩均匀的传递

　　到动环，降低传动力对端面的影响。（6）、传动螺钉将扭矩自弹簧盒传递到推环，同时

　　将弹簧盒、弹簧和推环集成，并使弹簧形成与压缩。这个集成在一起的部件称为弹簧盒/

　　座组件，减少了维护中实际零部件数量。（7）、动环密封圈动环与（12）轴或轴套间的

　　密封圈。在DGT8U型中，因可在弹簧推动下移动，也为辅助密封。此型密封标准配置为

　　橡胶“O”形圈。（8）、静环密封圈静环与（11）压盖间密封圈，因不能运动，为静密

　　封。DGT8U静环通过密封圈悬挂在压盖上，属于柔性连接，降低密封环变形。此为DIN24960

　　及GB/T6556标准结构。（9）、紧定螺钉固定弹簧盒，同时为旋转部分定位，并将扭矩

　　自轴或轴套传递到弹簧盒。（10）、防转销防止静环旋转，固定在压盖上。（11）、压盖

　　容纳静环，并为其定位和固定。压盖不属于非集装。（12）、轴或轴套固定旋转部分。轴

　　套还要将扭矩通过紧定螺钉传递到弹簧盒，同时可保护轴。轴套不属于非集装。（13）、

　　平衡直径轴或轴套与动环密封圈接触并密封的外圆，图中未标注。（14）、补偿环在弹

　　簧力作用下可移动的密封环，DGT8U为动环。补偿环在工作中有位移，已补偿旋转运动、

　　轴窜动及端面磨损。（15）、非补偿环不是补偿环的另一个密封环。DGT8U为静环非

　　补偿环工作时只存在由于密封圈弹性变形的运动，实为振动，无法补偿运动误差，故其密封

　　（16）、补偿环组件包括补偿环、弹簧、辅助密封及为补偿环提供传动的零部件的组合。对

　　与机械密封，补偿环组件实为非集装关键特征。因非补偿环只是提供另一个端面，故可可更

　　高品质合金粉末制品产业化项目(云路先进材料技术公司)环境影响报告.doc

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