1、第四章 非接触型密封,非接触型密封通过在被密封的流体中产生压力降来达到密封，且允许通过一定的间隙产生一最小的泄漏量，不影响系统中运动件的运动。,光滑面间隙密封可以用作液体和气体密封，压差达100MPa甚至更高，滑动速度和温度实际上不受限制。 柱面间隙密封中有密封环、套筒等。离心泵的叶轮密封环、液压元件的润滑与缸套、高压往复泵的背压套筒等密封，都是依靠柱面环形间隙节流的流体静压效应，达到减少泄漏的作用。,第一节 间隙密封,一、密封环为了提高离心泵的容积效率，减少叶轮与泵壳之间的液体漏损和磨损，在泵壳与叶轮入口外缘装有可拆的密封环。,二、套筒密封,套筒外径与壳体的间隙大于套筒内径与轴的间隙，当流体
2、通过内筒间隙时，产生压力梯度，而外筒受到流体的均匀压缩，这样在套筒的轴向上产生不同压力差和变形，压力越高，间隙缩小量越大。为了在轴向长度方向上控制间隙和压力梯度，可以把套筒做成变截面结构。,迷宫密封也称梳齿密封，属于非接触型密封。主要用于密封气体介质，在汽轮机、燃气轮机、离心式压缩机、鼓风机等机器中作为级间密封和轴端密封，或其它动密封的前置密封，有着广泛的用途。迷宫密封还可作为防尘密封的一种结构型式，用于密封油脂和润滑油等，以防灰尘进入。,第二节 迷宫密封,一、结构形式和工作原理,1. 结构形式 迷宫密封是由一系列节流齿隙和膨胀空腔构成的，其结构形式主要有 （1）曲折形,（2）平滑形 为制造方
3、便，密封段的轴颈也可做成光轴，密封体上车有梳齿或者镶嵌有齿片。这种平滑形的迷宫密封结构很简单但密封效果较曲折形差。,（3）阶梯形 密封效果也优于光滑形，常用于叶轮轮盖的密封，一般有35个密封齿。,（5）蜂窝形 是用0.2mm厚不锈钢片焊成一个外表面像蜂窝状的圆筒形密封环，固定在密封体的内圆面上，与轴之间有一定间隙，常用于平衡盘外缘与机壳间的密封。这种密封结构可密封较大压差的气体，但加工工艺稍复杂。,（4）径向排列形 有时为了节省迷宫密封的轴向尺寸，还采用密封片径向排列的形式。其密封效果很好。,密封齿结构 迷宫密封的密封齿结构形式有密封片和密封环两种 。 密封片式结构,（a）中密封片用不锈钢丝嵌
4、在转子上的狭槽中，而（b）中转子和机壳上都嵌有密封片，其密封效果比（a）好，但转子上的密封片有时会被离心力甩出。密封片式的主要特点是：结构紧凑，相碰时密封片能向两旁弯折，减少摩擦；拆换方便；但若装配不好，有时会被气流吹倒。,密封环式,密封环式的密封环由68块扇形块组成，装入机壳的槽中，用弹簧片将每块环压紧在机壳上，弹簧压紧力约为60100N。密封环式的主要特点是：轴与环相碰时，齿环自行弹开，避免摩擦；结构尺寸较大，加工复杂；齿磨损后要将整块密封环调换，因此应用不及密封片结构广泛。,2.工作原理,迷宫密封的基本原理是在密封处形成流动阻力极大的一段流道，当有少量气流流过时，即产生一定的压力降。 工
5、作特点是有一定的漏气量，并依靠漏气经过密封装置所造成的压力降来平衡密封前后的压力差。,为了提高密封效果（即漏气量小），应考虑以下三个方面： 减小齿隙面积，即要求齿隙间隙小，密封周边短，使得小的漏气量流过齿隙时，能有较大的动能头（由静能头变来）。 增大空腔内局部阻力，使气流进入空腔时动能尽量转变为热能而不是转变为压力能。 增加密封片数，以减少每个密封片前后的压力差。,3. 迷宫密封的特点 （1）迷宫密封是非接触型密封，无固相摩擦，不需润滑，并允许有热膨胀，适用于高温、高压、高速和大尺寸密封条件。 （2）迷宫密封工作可靠，功耗少，维护简便，寿命长。 （3）迷宫密封泄漏量较大。如增加迷宫级数，采取抽
6、气辅助密封手段，可把泄漏量减小，但要做到完全不漏是困难的。,二、主要尺寸参数及材料 1. 主要尺寸参数 （1）齿数Z 为了使迷宫具有良好的密封效果，轮盖的密封齿数Z一般取46。轴封用的迷宫装置中，为了减少漏气量，齿数不应少于6，一般为Z =712，也不宜过多，通常齿数不超过35，否则齿数增加过多，将占有较长的轴向尺寸，而且对于泄漏量的进一步降低效果并不显著。 （2）梳齿间隙 因为迷宫密封的泄漏量与间隙成正比，从密封性能考虑，希望间隙尽可能小些，但由于轴的振动、热膨胀、加工及装配精度等因素，密封间隙又不能过小。迷宫密封的最小径向间隙c，一般可取为0.4mm，也可按下式估算,（3）梳齿节距 梳齿高
7、与节距之比大于1，即/1，此值太小则效果差。相邻两齿间节距与齿隙c之比一般最好是/c=26。（4）梳齿顶应削薄并制成尖角，这样既可减弱转轴与密封片可能相碰时发生的危害，又可降低漏气量。圆角的漏气量较大。齿顶与气流的流动方向如图4-7所示。,（5）梳齿密封应与转子同心，偏心将增大漏气量。,2. 迷宫密封片材料 在旋转的迷宫密封中，一般迷宫密封片装在静止元件上，为了防止高速转动时，由于转子振动等原因而引起密封片与转子相碰而损坏转子，通常要求采用硬度低于转子的密封片材料，如铝、铜等。原则上材料配对是一硬一软；如果采用了硬梳齿（如整体制造的梳齿），则采用软材料衬套；如果采用硬材料衬套，则装配软材料密封
8、片，以免摩擦生热或产生火花引起烧损或爆炸。 密封片可以用厚0.150.2mm金属带制成，可以采用黄铜或镍，用红铜丝梯形槽敛缝。有时可以直接做在轴套上，而外套用石墨制成，间隙为滑动轴承间隙的0.170.25倍。运行前在低速下跑合。迷宫密封材料主要根据密封的结构、工作压力、温度和介质来选择。压力低时用铸铝（ZL103）、铸铜（ZQSn663），高压时用硬质铝板（LY12），腐蚀气体可用不锈钢，氨气不能用铜材。,浮环密封也是一种非接触型密封，它在现代密封技术中占有重要地位。是解决高速、高压、防爆、防毒等苛刻使用条件的常用密封类型。 一、工作原理及特点 1. 工作原理 浮环密封由浮动环与轴之间的狭小环
9、形间隙所构成，环形间隙内充满液体，相对运动的环与轴不直接接触，故适用于高速高压场合。而且，如果装置运转良好，可以做到“绝对密封”，所以特别适用于易燃、易爆或有毒气体（如氨气、甲烷、丙烷、石油气等）的密封。,第三节 浮环密封,密封液体从进油口注入后，通过浮环和轴之间的狭窄间隙，沿轴向左右两端流动，密封液体的压力应严格控制在比被密封气相介质压力高0.05MPa左右。 浮环密封的原理是靠高压密封液在浮环与轴套之间形成液膜，产生节流降压，阻止高压气体向低压侧泄漏。,主要由内、外侧浮环组成，浮环与轴之间留有给定间隙。浮环在弹簧的预紧力作用下，端面与密封盒壁面贴紧。浮环上有防转销，以防止浮环随轴转动，但能
10、在径向上滑移浮动。,浮升性是浮环的宝贵特性，液体通过环与轴间的楔形间隙内时，如同轴承那样产生流体动压效应而获得浮升力。轴不转动时，由于环自身重力作用，环内壁贴在轴上，并形成一偏心间隙。当轴转动时，轴表面将密封液牵连带入偏心的楔形间隙内。在楔形间隙内产生流体动压效应，使环浮动抬升，环内壁脱离轴表面而变成非接触状态 。 浮升性使浮环具有自动对中作用，能适应轴运动的偏摆等，避免轴与环间出现固相摩擦。浮升性还可使环与轴的间隙变小，以增强节流产生的阻力，改善密封性能。,由于浮环密封主要依靠液膜工作，故又称为油膜密封。封液通常采用矿物油（如22号、30号透平油），也可用脱氧软化水等。但必须注意封液与被密封
11、介质互相应该是相容的，不至于发生有害的物理、化学作用。 2. 浮环密封的特点 （1）浮环具有宽广的密封工作参数范围。在离心式压缩机中应用，工作线速度约为4090m/s，工作压力可达32MPa。在超高压往复泵中应用，工作压力可达980MPa。工作温度为100200。 （2）浮环密封在各种动密封中是最典型的高参数密封，具有很高的工况pv值，可高达25002800MPam/s。 （3）浮环密封利用自身的密封系统，将气相条件转换为液相条件。因而特别适用于气相介质。,（4）浮环密封对大气环境为“零泄漏”密封。依靠密封液的隔离作用，确保气相介质不向大气环境泄漏。各种易燃、易爆、有毒、贵重介质，采用浮环密封
12、是适宜的。 （5）浮环密封性能稳定、工作可靠、寿命达一年以上。 （6）浮环密封的非接触工况，泄漏量大。内漏量（左右两端）约为200L/天，外漏量约为15200L/min。当然，浮环的泄漏量，本质上应视为循环量，它与机械密封的泄漏量有区别。 （7）浮环密封需要复杂的辅助密封系统，因而增加了它的技术复杂性和设备成本。 （8）浮环密封是价格昂贵的密封装置。它的成本要占整台离心式压缩机成本的1/41/3左右。,二、结构形式 （1）根据浮环的相对宽窄，可分为宽环与窄环。 宽环的宽度与其直径的比值（相对宽度）l/d=0.30.5较大。在相同的压差和泄漏量的条件下，环的数目可以少些，缩短密封的轴向尺寸，使密
13、封结构紧凑，制造费用较少且易于装配。但因两侧压差较大，环端面上压力较大，端面摩擦力也较大，浮动较为困难。 窄环的相对宽度l/d=0.10.3。由于环较窄，其节流长度短，产生的流体动压也小，每个浮环所承受的压差要比宽环小些，容易浮动。,（2）浮环密封按结构可分为剖分型及整体型两大类。 剖分型浮环密封类似于径向滑动轴承，浮动环及密封腔壳体均为剖分式，安装维修方便，广泛应用于氢冷汽轮发电机轴端密封，压力一般在0.2MPa以下。 整体型浮环密封的浮动环为整体，可用于高压，石油化工厂通常采用整体型浮环密封。,1. L型浮环密封,2. 带冷却孔的浮环密封,图4-11 带冷却孔的浮环密封 1低压侧浮环；2高
14、压侧浮环,3. 带锥形轴套的浮环密封,4. 端面减荷浮环密封,图4-13 端面减荷浮环密封 1，2，3低压侧浮环；4高压侧浮环,5. 螺旋槽面浮环,三、结构要求、尺寸、技术要求及材料,1. 浮环密封的结构要求,（1）尽可能减少封液通过高压侧浮环的内泄漏量（减少漏向机内封液的泄漏量）。,（2）有效地排除封液在高压、高速下产生的摩擦热及节流热，主要是散除高压侧浮环的热量。,（3）在刚度、强度允许的条件下，尽量取较薄的环截面，即环的内、外径之比不宜太小。,（4）提高浮环寿命，延长使用期。浮环材料的膨胀系数要比轴大，以免高温下产生抱轴的危险性。,（5）液气混合腔要有一定容积；机内平衡室要合理连通，为防
15、止封液窜入气缸内，要控制通过迷宫密封的流速。,2. 浮环的尺寸,图4-15 浮环的各部分尺寸,（1）浮环的各个间隙值 /D=(0.51.0)10-3 D1/D=1.021.03 D2/D=1.141.20,（2）浮环的各个长度值,l/D=0.30.5 适用于宽环 l/D=0.10.3 适用于窄环,(0.12.0)10-2,3. 浮环的技术要求,4. 浮环密封的材料,四、封油系统,对封油系统的基本要求如下： （1）封液与气相介质彼此相容而且价廉。 （2）有良好的差压调节能力。始终维持液压比气压高0.05MPa左右。 （3）足够的封液循环量，以带走摩擦热。 （4）足够的热交换能力（包括使封液降温或
16、增温） （5）足够的再生清洁能力（包括过滤及气液分离能力）。 （6）具有停车密封能力。当事故性断电、油泵停止工作而主机惯性运转期间，封油系统必须有能力连续工作，直至主机停车。,1. 直接调节系统,图4-16 直接调节封油系统 1差压调节器；2控制阀；3油箱；4油气分离器；5密封装置,2.带高位槽调节的封油系统,图4-17 带高位槽液位控制的封油系统 1油箱；2低压泵；3冷却器；4过滤器；5高压泵； 6调节阀；7止回阀；8压差变送器及调节器；9高位槽； 10油气分离器；11压力变送器及调节阀,动力密封是近几十年发展起来的一种新型转轴密封形式。已成功地用它解决许多苛刻条件下（如高速、高温、强腐蚀、
17、含固体颗粒等）的液体介质密封。 动力密封原理是在泄漏部位增设一个或几个做功元件，工作时依靠做功元件对泄漏液做功所产生的压力将泄漏液堵住或将其顶回去，从而阻止液体泄漏。,第四节 动力密封,这种动力密封结构无任何直接接触的摩擦件，因此寿命长，密封可靠。只要正确设计可以做到“零泄漏”。特别适合于解决其它动密封结构难以胜任的场合。但这种密封只能在轴运转时起密封作用。一旦停车或转速降低便失去密封功能，故必须辅以停车密封。 动力密封目前应用较多的主要有两种形式：离心密封和螺旋密封。,一、离心密封 离心密封是利用所增设的做功元件旋转时所产生的离心力来防止泄漏的装置。 在离心泵的轴封中，离心密封主要有两种形式
18、背叶片密封和副叶轮密封。两者密封原理相同，所不同的只是所增设的做功元件不同。背叶片只增设一个做功元件（背叶片），而副叶轮密封增设两个做功元件（背叶片和副叶轮）。,（一）密封原理和典型结构,副叶轮密封装置通常由背叶片、副叶轮、固定导叶和停车密封等组成，如图4-18所示。,所谓背叶片就是在叶轮的后盖板上作几个径向或弯曲筋条。 常见的副叶轮多是一个半开式离心叶轮，所产生的离心压力也是起封堵输送介质的逆压作用。 固定导叶（又称为阻旋片）的作用是阻止副叶轮光背侧液体旋转，提高封堵压力。,图4-18 副叶轮密封装置 1叶轮；2背叶片；3固定导叶；4副叶轮,1. 密封原理,2. 典型结构,图4-19 PNJ
19、F型衬胶泵的副叶轮密封结构 1主叶轮；2背叶片；3减压体；4固定导叶；5副叶轮； 6减压盖；7密封圈；8轴套；9调整螺母,2. 典型结构,图4-20 沃曼渣浆泵副叶轮密封结构 1副叶轮；2减压盖；3填料压盖；4填料,2. 典型结构,M.AH.HH渣浆泵副叶轮密封 1. 护套 2. 泵体 3. 后护板 4. 泵盖 5. 前护板 6. 叶轮 7. 减压盖 8. 轴套 9. 副叶轮 10. 轴承组件,2. 典型结构,图4-21 IE型化工泵的副叶轮密封结构 1背叶片；2固定导叶；3副叶轮；4动环； 5动环密封圈；6动环座；7弹簧；8推力盘；9飞铁,（二）特点及应用范围 1. 特点 （1）性能可靠，运
20、转时无泄漏。离心密封为非接触型密封，主要密封件不存在机械相互磨损，只要耐介质腐蚀及耐磨损，就能保证周期运转，密封性能可靠无需维护。 （2）平衡轴向力，降低静密封处的压力，减少泵壳与叶轮的磨损。 （3）功率消耗大，离心密封是靠背叶片及副叶轮产生反压头进行工作的，它势必要消耗部分能量。 （4）仅在运转时密封，停车时需要另一套停车密封装置。,2. 应用范围 副叶轮密封有一定的优越性，但也有缺点，当泵的进口处于负压或常压时，采用副叶轮密封较为合适，若泵进口压力较高，采用副叶轮密封，则除使用背叶片外，还需增加副叶轮个数和加大副叶轮直径，导致泵结构加大，密封消耗的功率急剧上升，长期运行经济较差。 副叶轮密
21、封的应用范围如下： （1）对于处理高温介质、强腐蚀性介质、颗粒含量大的介质、易结晶介质的泵，如砂浆泵、泥浆泵、灰渣泵、渗水泵等都可以使用副叶轮密封。 （2）副叶轮密封最适宜用于小轴径、高速度的单级离心泵。,除此外，应用副叶轮密封还要考虑如下问题： （1）考虑泵的使用工况。在选择采用副叶轮密封的泵时，应考虑工作点流量和扬程尽可能与泵铭牌上的流量和扬程接近，即使泵在设计工况点或其附近运行，泵的进口压力小于9.8104Pa（表压），也能获得较高的效率。 （2）考虑节约能源。副叶轮密封消耗功率大，尽管其一次性投资小于机械密封，但长周期运转，能耗费用也十分可观，所以建议该种密封用于机械密封或填料密封不易
22、解决的场合，也可将背叶片、副叶轮与机械密封或填料密封配合使用。前者一可降低压差，减轻后者负荷，二可防止颗粒进入密封腔。,螺旋密封是一种利用流体动压反输的径向非接触式转轴密封装置。国外从1916年开始在水泵中采用螺旋密封，后来成功地推广到许多苛刻条件如高温、深冷、腐蚀和带颗粒等的液体介质密封。近几十年来，国内首先在核动力、空间装置等尖端技术领域内，以及在高速离心式压缩机上成功地应用了螺旋密封，进而在一般技术领域的油泵、酸碱泵及其它化学溶液泵上采用了螺旋密封，获得了良好的效果。,二、螺旋密封,螺旋密封分为两大类：一是普通螺旋密封（见图4-23），它是在密封部位的轴或孔之一的表面上车削出螺旋槽；另一
23、类是螺旋迷宫密封（见图4-24），它是在密封部位的轴和孔的表面上分别车削出旋向相反的螺旋槽。普通螺旋密封通常简称为螺旋密封。螺旋迷宫密封又名“复合螺旋密封” 。,图4-23 普通螺旋密封,图4-24 螺旋迷宫密封,（一）工作原理及特点,1.螺旋密封 螺旋密封的工作原理相当于一个螺杆容积泵，如图4-23（a）所示，设轴切出右螺纹，且从左向右看按逆时针方向旋转，此时，充满密封间隙的黏性流体尤如螺母沿螺杆松退情况一样，将被从右方推向左方，随着容积的不断缩小，压头逐步增高，这样建立起的密封压力与被密封流体的压力相平衡，从而阻止发生泄漏。,这种流体动压反输型螺旋密封是依靠被密封液体的黏滞性产生压头来封住
24、介质的。因此它又称做黏性密封。 螺旋密封也可以用来密封气体，需要外界向密封腔内供给封液。 螺旋密封可以用螺杆图4-23（a），也可以用螺套图4-23（b）。可以采用右旋螺纹或左旋螺纹。但为了实现正确的密封，必须弄清楚螺旋密封的赶液方向。表4-1中列出螺旋密封的螺纹种类、螺纹的旋向和螺旋密封轴的转向（从左向右看）及赶液流向之间的关系。,螺旋密封不仅可以做成单段的，也可以做成两段螺纹的，如图4-25所示。在一端是右旋螺纹（大气侧），另一端是左旋螺纹（系统侧），中间引入封液。当轴旋转时（转向为右转），右旋螺纹将封液往右赶进，而左旋螺纹将封液往左赶进，这样两段泵送作用在封液处达到平衡，产生压力梯度，而
25、泄漏量则实际上等于零。利用这种现象作为密封手段，用以防止系统流体通过间隙漏入大气中。这种形式密封，特别适合于利用黏性液体产生压力，以密封某些气体。,2.螺旋迷宫密封 螺旋迷宫密封由旋向相反的螺套和螺杆组成（图4-24），当轴转动时，流体在旋向相反的螺纹间发生涡流摩擦而产生压头，阻止泄漏。它相当于螺杆旋涡泵，能产生较高的压头，但与螺旋密封相反，它只适用于低黏度流体，因为黏度越高越不易产生旋涡运动，这种密封曾与机械密封联合使用成功地解决了电站的高压锅炉给水泵的密封。,3.特点 （1）螺旋密封是非接触型密封，并且允许有较大的密封间隙，不发生固相摩擦，工作寿命可长达数年之久，维护保养容易。 （2）螺旋
26、密封属于“动力型密封”，它依赖于消耗轴功率而建立密封状态。轴功率的一部分用来克服密封间隙内的摩擦，另一部分直接用于产生泵送压头，从而阻止介质泄漏。 （3）螺旋密封适合于气相介质条件。因为螺旋间隙内充满的黏性液体可将气相条件转化成液相条件。 （4）螺旋密封适合在低压条件下工作（压力小于12MPa）。这时的气相介质泄漏量小，封液（即黏性液体）可达到零泄漏。封液不需循环冷却，结构简单。,（5）螺旋密封不适合在高压条件下（压力不宜大于2.53.5 MPa）。因为这时为了提泵送压头，势必增大螺旋尺寸，并且封液需要外循环冷却，结构复杂。 （6）螺旋密封也不适合在高速条件（线速度大于30m/s）下工作。困为
27、这时封液受到剧烈搅拌，容易出现气液乳化现象。 （7）螺旋密封只有在旋转并达到一定转速后才起密封作用，并没有停车密封性能，需要另外配备停车密封装置。 （8）螺旋密封除作为离心泵和低压离心压缩机轴的密封外还可作为防尘密封使用。 （9）螺旋密封要求封液有一定黏度，且温度的变化对封液黏度影响不大，若被密封流体黏度高，也可作封液用。,（二）螺旋密封的封液能力,在螺旋密封装置中，存在着三种流动：高压端的液体沿轴上的螺旋槽向外泄漏；高压端液体沿螺旋轴与壳体间的环形间隙向外泄漏；外端的液体被转轴上的螺旋槽向高压端泵送回去。,流量平衡,（三）螺旋密封的主要结构参数,1. 槽形,2. 齿顶间隙s,3. 最佳螺旋几
28、何尺寸,（四）螺旋密封的气吞现象和密封破坏现象,螺旋密封由于密封所占轴的长度较长，在高速运转的情况下，在液气交界面处易发生所谓“气体吞入”现象，即气吞现象，使密封失效。,实际上当密封速度足够大时，螺旋密封的性能受到以下3方面的限制。,（1）由于气体穿过密封液，因而，在气液交界面发生混合，即出现气吞现象。,（2）密封液从密封低压端缓慢泄漏，使密封仅为局部充液，这种现象称为密封破坏现象。,（3）密封液或密封表面的温升过高。,图4-26 螺旋密封的密封性能极限,三、停车密封 停车密封是动力密封的重要组成部分。当转速降低或停车时，动力密封便失去密封功能，就得依靠停车密封来阻止泄漏。 理想的停车密封装置
29、的密封面应具备两种功能，当机器停车时确保即停即堵；运行时确保即开即松。就是说，停车时，随着惯性转速的降低乃至停转，停车密封能及时而迅速地实现密封；而当机器启动乃至正常运行时，停车密封的密封面要及时而迅速地打开，以免密封面磨损和增加功耗。为此，把停车密封的这种“即开即闭”性能称之为“启闭性能”。,1.填料式停车密封 利用填料密封作为停车密封，这种方法简单可靠，材料亦容易购买。填料式停车密封又可分为两种，如下图所示。,2.压力调节式停车密封 利用机器内部的介质压力或外界提供的压力实现密封的脱开或闭合的停车密封称为压力调节式停车密封。 与螺旋密封组合的压力调节式停车密封。停车时，可在轴上移动的螺旋套
30、在弹簧力推动下，使其台阶端面与机壳端面压紧而密封；运转时，两段反向的螺旋使间隙中的黏性流体在端面处形成压力峰，作用于螺旋轴的台阶端面使其与壳体端面脱离接触。,带有滑阀的停车密封。运转时，差压缸充压，使滑阀左移，密封面A脱开，同时弹簧被压缩；停车时，差压缸卸压，滑阀在弹簧作用下右移，滑阀与密封环贴紧而形成停车密封。,气控涨胎式停车密封。运转时，放气，使涨胎脱开轴套表面；停车时，充气，涨胎抱紧轴套表面而形成停车密封。,3.离心式停车密封 利用离心力的作用，实现在运转时脱开，在静止时闭合的停车密封称为离心式停车密封。它是停车密封的主要类型，有很多种形式。 弹簧片离心式停车密封。机器起动后，弹簧片上的
31、离心子在离心力的作用下向外甩，将弹簧片顶弯，而使两密封端面脱开，成为非接触状态，机器的密封由其他动力密封来实现。停车时装在旋转环上的三个弹簧片平伸，将端面压紧，实现停车密封。,飞铁式停车密封。在泵停车时由于弹簧7的作用使动环4贴紧泵的密封后盖，防止液体的泄漏；在泵运转时，飞铁9在离心力作用下撑开，顶开推力盘8和动环座6使动环和泵的密封后盖脱开。,4.气膜式停车密封 气膜式停车密封是气膜非接触机械密封在停车密封方面的具体应用。如图4-32所示，运转时，端面的流体功压槽（如螺旋槽）将周围环境的气体吸入端面，并在端面间产生足够的流体动压力迫使端面分开成为非接触状态；停车时，端面间的流体动压力消失，密
32、封端面在介质压力和弹簧力的作用下闭合，实现停车密封。,磁流体密封是一种用磁流体作为密封介质的独特动密封。它是由外加磁场在磁极与轴套之间形成强磁场，从而将磁流体牢牢地吸附住，形成类似O形圈形状的液体环，将间隙完全堵住，达到密封的要求。 20世纪60年代初期美国宇航局为了解决宇航服的真空密封及空间失重状态下的液体燃料补充问题，开发了磁性流体。,第五节 磁流体密封,磁流体密封目前在真空密封方面应用最为广泛，真空度达1.3107Pa，轴径可达250mm。对于有压力介质，密封压力可达6MPa，轴径范围1.6120mm，转速可达20000r/min。,一、磁流体 磁流体是一种对磁场敏感、可流动的液体磁性材
33、料。它具超顺磁特性，是把磁铁矿等强磁性的微细粉末（约100）在水、油类、酯类、醚类等液体中进行稳定分散的一种胶态液体。这种液体具有在通常离心力和磁场作用下，既不沉降和凝聚又能使其本身承受磁性，可以被磁铁所吸引的特性。,1. 磁流体组成,磁流体含有三种基本成分，即：磁性微粒、载液及包覆微粒并阻止其相互凝聚的表面活性剂（稳定剂）。固态磁性微粒悬浮在载液中，同时表面上吸附着一层表面活性剂，在离心力及磁场作用下，它既不沉淀也不凝絮，而是稳定地悬浮在液相中，保持着均匀混合的悬浮状态，如图4-35所示。,（1）磁性微粒 磁性微粒可由各种磁性材料如稀土磁性材料、磁铁矿（Fe3O4）、赤铁矿（Fe2O3）、氧
34、化铬（CrO2）等加工制成。颗粒直径要求小于300（大部分小于100），形状以球形最好。小直径的球形微粒有利于增加磁流体的稳定性和寿命。磁流体一般每升含有1020个颗粒。颗粒直径小能防止因重力作用而聚集在一起。 （2）载液 载液使磁流体具有液体的性质。一般情况下水、烃、氟化烃、双酯、金属有机化合物、聚苯醚可以做载液。载液的选取一般须从密封的工作要求出发，如承载能力的大小、被密封介质的性质和工作条件等，根据载液的物理、化学性能来确定。,（3）表面活性剂 金属氧化物磁性微粒属无机类固体微粒，不溶解或难分散在一般的载液中，为此微粒与载液固液两相之间的连接需加入第三者表面活性剂，要求它既能吸附于固体微
35、粒表面，又能具有被载液溶剂化的分子结构。 由于磁性微粒的外表面上形成了薄薄的涂层，致使微粒彼此分散，悬浮于载液中。,2. 磁流体的特性 磁流体是一种磁性的胶体溶液。作为密封用的磁流体，其性能要求是：稳定性好，不凝聚、不沉淀、不分解；饱和磁化强度高；起始磁导率大；黏度和饱和蒸汽低。其它如凝固点、沸点、导热率、比热容和表面张力等也有一定的要求。,磁流体属于超顺磁材料。在外加磁场作用下，磁流体中的磁性微粒立刻被磁化，定向排列，显示出磁性。,二、磁流体密封工作原理及特点,1. 磁流体密封工作原理,图4-37 磁流体密封示意图 1永久磁铁；2磁极；3旋转轴；4磁流体,图4-38 磁流体密封原理,图4-39 具有磁流体补充装置和水冷却槽的密封 1永久磁铁；2磁流体；3加磁流体装置； 4水冷却槽；5环形磁极；6导磁轴套,三、磁流体密封的应用,图4-40 用于轴承密封的磁流体密封 1永久磁铁；2磁流体,图4-41 活塞和气缸的磁流体密封 1永久磁铁；2磁流体,三、磁流体密封的应用,图4-42 磁流体离心密封 1转轴；2磁极片；3回转圆盘； 4磁铁；5壳体；6磁流体； 7停车或低速回转时磁流体密封,图4-43 磁流体密封与螺旋密封的组合,
