1、2019/1/7,1,机械密封,2019/1/7,2,目 录,一、机械密封原理 二、机械密封的基本零件 三、机械密封的计算 四、机械密封用材料 五、机械密封辅助系统 六、机械密封性能的影响因素 七、石化行业典型泵的密封 八、机械密封的安装和使用 九、机械密封故障分析 十、补充内容,2019/1/7,3,（一）定义与组成 （三）密封机理 （四）辅助设施 （五）机械密封的种类 （六）旋转式和静止式机械密封 （七）内装式和外装式机械密封 （八）内流式和外流式机械密封 （九）多弹簧和单弹簧机械密封 （十）平衡型和非平衡型机械密封,一、机械密封原理,2019/1/7,4,（十一）补偿机构形式 （十二）双
2、端面机械密封 （十三）串联式机械密封 （十四）波纹管机械密封 （十五）集装式机械密封,2019/1/7,5,（一）对摩擦副密封环的要求 （二）摩擦副匹配要考虑的因素 （三）密封端面宽度 （四）密封环的主要技术要求 （五）摩擦副端面平面度检测 （六）密封端面的粗糙度要求 （七）动环（旋转环） （八）静环（不旋转） （九）密封环的种类 （十）整体式密封环,二、机械密封的基本零件,2019/1/7,6,（十一）组合式 （十二）热装式密封环 （十三）热装式密封环的过盈值选择 （十四）辅助密封圈 （十五）传动机构的作用 （十六）静环防转方式 （十七）机械密封的弹性元件 （十八）波纹管种类 （十九）焊接金
3、属波纹管密封,2019/1/7,7,（一）补偿环的受力状况 （二）密封端面中液膜反力的分布情况 （三）液膜反力的计算 （四）易汽化介质中密封端面间的液膜压力分布 （五）膜压系数的影响因素 （六）弹簧比压的计算 （七）载荷系数K （八）端面比压 （九）波纹管的有效作用直径de （十）PV值,三、机械密封的计算,2019/1/7,8,（一）摩擦副材料要求 （二）制造摩擦副的常用材料 （三）碳石墨 （四）硬质合金WC （五）SiC陶瓷 （六）Al2O3 陶瓷及其它陶瓷介绍 （七）表面堆焊硬质合金 （八）作摩擦副的金属材料 （九）填充聚四氟乙烯 （十）辅助密封圈材料要求,四、机械密封用材料,2019/
4、1/7,9,（十一）合成橡胶 （十二）柔性石墨（也称膨胀石墨） （十三）弹性元件材料 （十四）机械密封中基体材料,2019/1/7,10,（一）为什么机械密封要采用辅助系统 （二）什么是辅助系统 （三）自冲洗的形式 （四）循环冲洗 （五）注入式冲洗 （六）冲洗液进入密封腔的方式 （七）冲洗量的确定 （八）冲洗量的控制 （九）冲洗压力的确定 （十）密封腔中的压力确定,五、机械密封辅助系统,2019/1/7,11,（十一）对冲洗流体的要求 （十二）热油泵的冲洗液选择 （十三）烷基化装置中浓硫酸的冲洗液的选择 （十四）轻烃、轻油泵密封冲洗液的选择 （十五）机械密封的冷却方式 （十六）辅助设施在何种工
5、况下必须选用,2019/1/7,12,（一）密封性的影响因素 （二）机械密封端面的摩擦状态 （三）载荷系数对密封性能的影响 （四）弹簧比压对密封性能的影响 （五）端面粗糙度对密封性能的影响 （六）端面间缝隙形状对密封性能的影响 （七）产生端面不平行的原因 （八）密封端面的机械变形 （九）密封端面的热变形 （十）影响机械密封性能的其它因素,六、机械密封性能的影响因素,2019/1/7,13,（一）石化行业高温泵（热油泵）密封分析 （二）轻烃泵密封分析 （三）低温泵密封分析 （四）高速机械密封,七、石化行业典型泵的密封,2019/1/7,14,（一）安装机封的泵的技术要求 （二）安装密封前要了解泵
6、及介质情况 （三）机械密封的安装 （四）泵的抽空和汽蚀,八、机械密封的安装和使用,2019/1/7,15,（一）摩擦痕迹大于端面宽度 （二）摩擦痕迹小于端面宽度 （三）硬环上无摩擦痕迹 （四）石墨端面出现均匀的环状沟纹 （五）石墨端面中间产生环状深沟 （六）石墨内缘磨损 （七）石墨环台阶过早全磨掉 （八）石墨环外缘出现缺口 （九）石墨环断裂 （十）石墨环出现蚀坑,九、机械密封故障分析,2019/1/7,16,（十一）硬质合金表面灼伤和裂纹 （十二）其它故障简介 （十三）泵抽空密封失效现象 （十四）密封腔中汽蚀，密封失效现象 （十五）密封端面汽化的失效现象 （十六）泵振动过大的失效现象 （十七）
7、没有冲洗的故障现象 （十八）动环选材注意事项,2019/1/7,17,（一）机械密封标准介绍 （二）机械密封辅助系统 （三）机械密封的安装 （四）磁力密封介绍 （五）高压机械密封研制,十、补充内容,2019/1/7,18,一、机械密封原理,（一）定义与组成（图1-1）,组成: 1.密封端面： 动环、静环摩擦副 2.缓冲补偿机构： 由弹性元件(圆柱弹簧、圆锥弹簧、波片弹簧、波纹管等)构成。使贴合; 3.辅助密封圈： 包括动环密封圈、静环密封圈等，有各种形式：如O型圈、V型圈、楔形圈等,2019/1/7,19,机械密封是一种用于旋转流体机械的轴封装置。（用 于离心泵、离心机、反应釜、压缩机等设备，
8、轴和设备腔 体间存在一个圆周间隙，设备介质从中泄漏，因此必须设 一道阻漏装置。因机械密封具有泄漏少、寿命长等优点， 成为了主要的轴密封方式，又叫端面密封。）在国家有关标准中的定义：由至少一对垂直于旋转轴 线的端面组成,在流体压力及补偿机构弹力(或磁力)共同作 用下，以及辅助密封圈的配合下， 该对端面保持贴合并相 对滑动，而构成的防止流体泄漏的装置。,2019/1/7,20,3、原理通过一系列零件将径向密封转化为轴向密封，在弹簧和介质压力共同作用下，对由于设备运行所造成的轴向磨损可以及时补偿，使轴向密封面始终保持贴合。由于机械密封（轴向密封）在运行中可以对轴向磨损进行补偿，而填料密封（径向密封）
9、不能对径向磨损进行补偿，故机械密封比填料密封寿命长。,2、传动关系轴或轴套紧固螺钉5弹簧座4弹簧3补偿环1压盖防转销8非补偿环6,（三）密封机理,1、4个密封点（亦称4个泄漏点，如图1-1） 泄漏点1摩擦端面泄漏点，依靠弹力和介质压力保持贴和（动密封点,两个摩擦副之间有相对转动） 泄漏点2补偿环密封圈，静密封点，密封圈与轴或轴套之间有微动; 泄漏点3非补偿环密封圈，静密封点，密封圈与相配合件之间相对静止; 泄漏点4压盖与腔体间的密封圈，静密封点，密封圈与相配合件之间相对静止.,2019/1/7,21,通过冲洗、冷却、过滤、分离等方式进行冷却 和润滑，从而改善密封的工作环境，减少密封的泄 漏量，
10、延长使用寿命。应当把它看作机械密封的组 成部分。,（四）辅助设施,2019/1/7,22,1、 按使用条件分类 （1）高速密封（ZBJ22-001-88：线速度25100m/s）和普通密封 （2）高压和低压密封 （3）高温、常温和低温密封 （4）泵用、釜用和压缩机用密封 （5）耐腐蚀、抗颗粒机械密封 2、 通常按结构分类 多弹簧、单弹簧密封 旋转式、静止式密封 外装式、内装式密封 外流式、内流式密封,（五）机械密封的种类,2019/1/7,23,（六）旋转式和静止式机械密封（图1-2）,（1）旋转式：补偿机构（弹性元件）随轴旋转。) （由于安装方便，普通密封大多采用，但易产生不平衡，不能用于高
11、速, 且消耗搅拌功率 （2）静止式：补偿机构（弹性元件）不随轴旋转。（用于高速）,2019/1/7,24,（七）内装式和外装式机械密封（图1-3）,（1） 内装式：静环装在压盖内侧，静环端面面向工作腔。（用于温度、压力较高，腐蚀性不强的场合） （2） 外装式：静环装在压盖外侧，静环端面背向工作腔。（用于低压、腐蚀性强的场合）,2019/1/7,25,（一般和内装式、外装式一致）,（1）内流式：泄漏方向朝向轴心。（一般密封都采用这种结构）（2）外流式：泄漏方向朝向离心力方向。（泄漏量大，只有在压力、温度都不高的腐蚀性介质中用）,（八）内流式和外流式机械密封,（九）多弹簧和单弹簧机械密封,（1）多
12、弹簧：（又叫小弹簧，轴向尺寸小，轴向弹力均匀）宜用于高速，不宜用于腐蚀性介质。 （2）单弹簧：（又叫大弹簧，轴向尺寸大，轴向弹力不均匀）不宜用于高转速的场合。,2019/1/7,26,（1）平衡型：载荷系数K1.0 （用于高压场合） （2）非平衡型：载荷系数K1.0 （用于普通压力场合）,（十）平衡型和非平衡型机械密封,（十一）补偿机构形式,（1）磁力：系统压力较低时用 （2）波片弹簧、锥形弹簧、螺旋圆柱大弹簧、小弹簧（3）橡胶波纹管、聚四氟乙烯波纹管、金属波纹管,2019/1/7,27,两套密封面对面或背对背安装在一起。用于工作介质有毒、易燃、易爆、易挥发、易结晶、高温、低温，或气体、高真空
13、度等场合。两套密封之间形成一个密封腔，在密封腔中引入封液：堵封、润滑、冷却，选洁净、润滑性好的封液介质。,（十二）双端面机械密封（图1-4）,2019/1/7,28,两套密封沿同一方向布置，密封腔压力逐级降低, 用于高压场合。,（十三）串联式机械密封（图1-5）,2019/1/7,29,去掉了补偿环密封圈及其摩擦阻力，补偿环密封圈改至弹簧座处, 补偿环追随性提高. 避免了补偿环密封圈因轴串、振动所产生的磨损。 金属波纹管用于高温介质 聚四氟乙烯波纹管用于腐蚀性介质。,（十四）波纹管机械密封,2019/1/7,30,将机械密封、轴套、压盖组合成一个整体。 安装时只需固定压盖、轴套，取下定位挡块即
14、可。 安装方便，排除了安装不良的影响。,（十五）集装式机械密封（图1-6）,2019/1/7,31,二、机械密封的基本零件,（一）对摩擦副密封环的要求,摩擦副密封环是机械密封的主要元件，它在很大程度 上决定了机械密封的性能和寿命。因此，对它有一些基本 要求。,（1）足够的强度和刚度保证在工作条件（如压力，温度，滑动速度等）下不损坏，变形小，工作条件波动时影响小。（2）端面有足够的硬度、耐腐蚀性能确保使用寿命。（3）耐热冲击力高的导热系数，低的线膨胀系数。（4）较小的摩擦系数，良好的自润滑性，材料与介质有很好的浸润性短时间干摩擦，不损伤端面。（5）易加工，材料成本低,2019/1/7,32,（1
15、）一般选择一软一硬的材料配对，软环作窄环，如 YG6/M106K，只有介质含固体颗粒、易结晶、粘度高 时才选用硬对硬。 （2）尽量采用内装、内流式结构，防止机械杂质进入密封 端面，减少泄漏量。 （3）选导热性良好材料作动环。以利散热，降低端面温度。 （4）环的壁厚不可太薄，以保证整体强度、刚度，也利散 热（导热欠佳的材料，可薄一些）。 （5）动环和轴（轴套）间隙A11（0406）以利补偿静环和轴（轴套）间隙13mm以免摩擦,（二）摩擦副匹配要考虑的因素,2019/1/7,33,（1）主要决定窄环（软环）宽度，宽环外径窄环外径0.5，宽环内径窄环内径0.5；,（2）泄漏量与摩擦副端面宽度关系不大
16、,（3）窄的端面摩擦热少，温度梯度小，热变形小，磨损均匀；,（4）从受力角度出发，窄的端面整体强度和刚度差，易损坏或变形。因此应综合考虑。对于普通密封，端面宽度推荐值如下：,（三） 密封端面宽度,2019/1/7,34,宽系列用于组对性能好（如YG6/M106K、SiC/M106K）、工 况条件好的场合 窄系列用于组对性能欠佳（如YG6/YG6、YG6/青铜）、饱和蒸气压高、易挥发、颗粒介质，高速机械密封，（对于轻烃介质，在强度够的情况下，取窄系列）。,2019/1/7,35,（）平面度0.0009，硬质0.2，软质0.4，表面不应有裂纹、划伤、气孔、疏松等缺陷。 （）密封环端面与安装辅助密封
17、圈处的平行度、垂直度按的级精度要求。 （）安装辅助密封圈处粗糙度：3.2，径向尺寸公差或。上述要求是对普通机械密封而言，对转速较低的釜用 机械密封可适当放宽标准，对高速机封要求更高。,（四）密封环的主要技术要求,2019/1/7,36,平面度0.0009，普通量具无法检测，通常利用光波的干 涉效应来检测。 （1）光波的干涉效应根据波动学原理，两波产生干涉的条件是： （a）两波在相遇点振向一致； （b）两波具有相同的频率； （c）两波在相遇点有固定的周相差 。（两个同样的钠光灯不行，只有用同一光源发出的光设法分成两束，才满足相干条件）,（五）摩擦副端面平面度检测,2019/1/7,37,满足相干
18、条件的两束光的叠加效果是：在波程差为波长 整数倍的地方，光强度加强；在波程差为半个波长的奇数倍 的地方，光强度减至零（变暗）。这就是光的干涉原理。,2019/1/7,38,（2）平面度检测原理设入射角i=0，e为气膜厚度（即是被检测面上点到平 晶的距离），为光波波长，为光的波程差，那么 =2e/2 当=k时，被检测面上点变暗； =(2k1)/2 ，被检测面上点变亮 ；（其中k=0,1,2,3,4,， k为整数） 由以上公式可以得出下面结论： （）相邻两条光带所对应两点的气膜厚度差（高度差） 为/2，（对于钠光灯=0.589m，/20.3m）,2019/1/7,39,（）相邻两条光带宽b=/2S
19、in，（为空气膜倾斜角） （）当e=0时，=/2（半波损失），出现暗条纹；,（1）合格光带举例,2019/1/7,40,（2）平面度检测器（图2-3）,平晶：由派利克斯玻璃、熔凝水晶或折射系数为1.516的光学玻璃制造。表面平面度0.1m(2级)，0.03m (1级)。 光源:钠光灯(=0.589m),2019/1/7,41,密封端面承载能力与表面粗糙度有很大关系，大约有 如下关系：,（六）密封端面的粗糙度要求,由此可以看出，密封端面粗糙度应在0.2以上，否则，端面比压比理论值高的多，结果是高点接触，局部压力很高；由于摩擦副的硬度、刚度的差异，局部高点发热甚至产生裂纹。石墨环表面磨出细微的环状
20、沟纹。泵的振动和动、静环的不同心会加剧这种磨损。被磨掉的颗粒存在于端面中，形成磨粒磨损，磨损加剧，有时在泄漏的介质中可以看到石墨黑浆。,2019/1/7,42,非补偿动环（只旋转，不能补偿，其后无弹性元件。) 补偿动环（既旋转，又作轴向补偿，其后有弹性元件。) （）辅助密封圈受轴向力，轴向、径向都起密封作用，这种密封方式较为可靠。 （）辅助密封圈只受径向力，易产生老化、冷流变形，从而导致密封失效。 （）波纹管：无作轴向补偿的辅助密封圈，因此，浮动性好，密封圈不易失效。,（七）动环（旋转环）,2019/1/7,43,非补偿静环（不旋转不补偿）：主要有三种安装方式： 浮装式、托装式、夹固式。补偿静
21、环（不旋转只补偿）：其辅助密封圈情况和补 偿动环基本一致。,（八）静环(不旋转),2019/1/7,44,整体式（用同一种材料制造）、组合式（如镶嵌）、 表面堆焊、表面喷涂,（九）密封环的种类,2019/1/7,45,（十）整体式密封环,各个部位性能均匀一致，最常用的有：石墨、SiC、钴 基硬质合金、镍基硬质合金、NiCr基硬质合金、陶瓷等。,2019/1/7,46,整体环价格高，加工困难，因此出现组合式密封环。 组合式包括：（）热装式（）带密封圈式（无组合应力、无应力变形；开槽、打孔麻烦，多一泄漏点）,（十一）组合式,2019/1/7,47,优点：结构简单，性能优异，价格较低，运用较多。 缺
22、点：（）因过盈接触不均匀，而产生机械变形。（）两种材料线膨胀系数不一致，当温度变化 时，过盈量变化，会产生应力变形。,（十二）热装式密封环,2019/1/7,48,=Dp（12）T 式中 ：工作温度时的过盈量 ：常温过盈量 Dp：镶嵌直径 1：座线胀系数 2：环的线胀系数 T=工作温度常温（20。C）（YG6：4.5106 1/。C 1Cr18Ni9Ti：16.6106 1/。C 3Cr13：11.5106 1/。C） （1）在满足传递扭矩的情况下，取最小过盈值；,（十三）热装式密封环的过盈值选择,2019/1/7,49,（2）由上式，当使用温度为300C时，对YG6/1Cr18Ni9Ti，过
23、盈量为： = Dp（16.64.5）106（30020） =3.4103 Dp （以便记忆） （3）长期放置的镶嵌环，使用前要检查平面度； （4）对大直径、高转速(环座产生离心力)、弹性模量小的材质(4J42、钛合金)，过盈量可相应大一些。 （5）高温200C以上少用热装式结构，否则要核算过盈量。,2019/1/7,50,（1）材料要求 （）在工作温度下耐介质腐蚀 （）足够的弹性 （）有一定强度(柔性石墨因强度差，使用场合受到限制) （）耐磨 （）易加工、价格低 （2）种类 （）按材料分：合成橡胶、聚四氟乙烯、柔性石墨等； （）按截面形状分：圆形、矩形、V形、楔形、包四氟形等；,（十四）辅助密
24、封圈,2019/1/7,51,把轴或轴套的运动方式(旋转)传递给动环，一般是通过 键、紧定螺钉、传动螺钉、销、R槽、拨叉、弹簧、波纹管 等的组合来传递运动。 （1）紧定螺钉（顶丝）传动：在轴表面划凹坑，否则易打滑失效，特别当直径较大和温度较高时。 （2）键台阶传动 （3）拨叉传动（一边开槽一边伸爪） （4）并圈弹簧传动（弹簧旋向必须和轴旋向一致）,（十五）传动机构的作用,2019/1/7,52,（5）销钉传动 （6）凸耳传动 （7）勾圈弹簧传动 （8）波纹管传动 （9）螺帽固定,2019/1/7,53,（1）浮装式（可以在轴向、径向设计防转销） （2）托装式(一般小扭矩可不用销，要注意端面垂直
25、度) （3）夹固式(浮动性差，注意端面垂直度) （4）防抽空(前加卡环),（十六）静环防转方式,2019/1/7,54,螺旋压缩弹簧 锥形弹簧：轴向尺寸较小 碟形弹簧：轴向尺寸小 波片弹簧：轴向尺寸小 并圈弹簧、带勾弹簧：双功能(弹力、传动) 波纹管：三功能(弹力、传动、密封),（十七）机械密封的弹性元件,2019/1/7,55,橡胶波纹管：用于中性介质：水、油，压力、温度都不高的场合； 聚四氟乙烯波纹管：用于腐蚀性介质，酸、碱； 金属波纹管：用于高温、高速(追随性好)。,(十八)波纹管种类,2019/1/7,56,（1） 制造采用厚度为0.1-0.2mm的沉淀硬化不锈钢薄带(AM350、0C
26、r17Ni17Ti、0Cr15Ni17Mo2Al、INCONEL-X-750及Ti合金、Hasterlloy C-276等)冲压成截面为S形的片状环形件，再焊接成型(用微束等离子焊)。沉淀硬化不锈钢焊接后须经热时效处理，将奥氏体转变为马氏体，并使马氏体中析出金属化合物，沉淀出硬化相，从而获得高强度、较高的塑性及屈强比（S/D0.80.9）。 例：AM350 热失效：真空炉850C进行淬火处理，再进行80C的低温处理(制冷剂F12)，以达到增加弹性、稳定尺寸的目的。,（十九） 焊接金属波纹管密封,2019/1/7,57,（2）特点焊接金属波纹管密封不用会产生较小滑移的辅助密封圈，使用温度范围广：
27、200600C。高速下对轴的振动、振摆适应性强，追随性好。,（3）弹率(刚度N/mm) k=Et3（d1d2）/2nB3d2/d1,E：工作温度下弹性模量（N/mm2）：,AM350： 1.75106(315.6C)、 INCONEL：2.14106(26.7C)、1.59106(649C)、 17-7PH： 2.0106(21.1C)、 Ti： 1.31106(196C)、1.14106(23.9C)、 0.70106(538C)。,2019/1/7,58,t：波片厚度mm n：波数 d1/d2：管子内外径mm B：波纹管片宽（d2d1）/2公式中未考虑波片断面形状，具有一定误差，实际 生产
28、中用弹簧测力计测弹率(刚度)。,2019/1/7,59,三、机械密封的计算,（一）补偿环的受力状况,要进行端面比压计算，首先要分析补偿环的受力情况。 如图，补偿环受到的力有：,2019/1/7,60,（二）密封端面中液膜反力的分布情况,在d2处，端面间液膜压力等于P介。在d1处，端面间液膜压力近似为零。对于中间分布情况，各点的压力分布与介质性质有关，还与端面中的相态和摩擦状态有关。对于丁烷等(粘度小、易汽化介质)，压力分布成凸抛物线状1。对于水等(中等粘度介质)，压力分布成直线性2。对于润滑油等(高粘度介质)，压力分布成凹抛物线状3。,2019/1/7,61,在d2处，端面间液膜压力等于P介。
29、在d1处，端面间液膜压力近似为零。对于中间分布情况，人们通过大量试验发现，各点的压力分布与介质性质有关，还与端面中的相态和摩擦状态有关。对于丁烷等(粘度小、易汽化介质)，压力分布成凸抛物线状1。对于水等(中等粘度介质)，压力分布成直线性2。对于润滑油等(高粘度介质)，压力分布成凹抛物线状3。,2019/1/7,62,Fm =P介 S （液膜比压Pm=P介） ：膜压系数0.5（中粘度），=0.650.75（低粘度）， =0.30.4（高粘度）。它是一个平均值，表示液膜压力占介质压力的比例， 并不表示压力的分布情况。该公式为端面比压的计算 提供了方便。 S：端面面积S=（d22d12）/4,（三）
30、液膜反力的计算,2019/1/7,63,易汽化介质（如液态烃等）的机械密封一直是石化行 业中较难解决的问题，其原因是膜压系数不稳定，因其在 端面中的相态和摩擦状态不稳定。因此弄清端面间的压力 分布，对于正确计算液膜反力很有必要。,（四）易汽化介质中密封端面间的液膜压力分布,2019/1/7,64,大家都知道，对于轻烃类介质，端面缝隙中存在气液 两相。rb为汽化半径，此处液膜压力=P饱和（tp）， tp处温度最高。 r2rb区域，液膜压力成线性分布，液相 rbr1区域，液膜压力成抛物线分布，气相 对于易汽化介质膜压系数，中国石油大学顾永泉教授提出一个计算公式： =2/3/P1（1/21/6Pf/
31、P1）（r2rb）/( r2 r1) 式中：Pf ：rb处气化压力 P1 ：介质压力 rb：气化半径 r2 /r1 ：端面外半径/内半径 计算值一般在0.700.85之间。,2019/1/7,65,（1）端面几何尺寸，由上面公式可以看出。 （2）密封结构：前面讲的都是对内流式而言的，对外流式，还要增大0.2左右，对于中等粘度介质=0.7 （3）摩擦状态：边界摩擦（端面多个高点直接接触承压。液膜厚度只有几个分子厚，且不连续，几乎不承压，只起润滑作用，=0）、液体摩擦（全液膜，泄漏量大，机械密封一般不采用）、混和摩擦（介于以上两种之间,这是机械密封端面摩擦的主要形式） （4）端面缝隙情况：渐开形，
32、减小；渐收形，增大 （5）其他因素：转速高，对于内流式减小，对于外流式 增大。此外端面比压、密封面温度、粗糙度等都有一定影响。,（五）膜压系数的影响因素,2019/1/7,66,Pt =F弹/SF弹可计算得出，但一般有误差10%，这是由于制造厂、 制造工艺、原材料的化学成分、热处理工艺等存在差异的 缘故。一般Pt =0.150.2Mpa(内装)，0.30.6Mpa(外装)，反应釜中， 转速低，轴摆动大，取大值。,（六）弹簧比压的计算,2019/1/7,67,介质压力对补偿环的有效作用A面积与端面面积S之比：K=A/S,（七）载荷系数K,K=（d22d02）/（d22d12） d0为介质分界圆直
33、径 当K1时，机械密封为非平衡型； 当K1时，机械密封为平衡型； 平衡系数=100（1-K）% 载荷比压：P载=KP介,2019/1/7,68,P=Pt+P载P液膜 = Pt +（K-）P介 （内装式）对于双端面机械密封介质侧：P液膜= P外（P内P外） P载=K P内（1K）P外 所以：P= PtK P内（1K）P外P外（P内P外）= Pt（K）（P内P外）= Pt（K）P,（八）端面比压,2019/1/7,69,端面比压的选取原则： （1）必须高于弹簧比压； （2）必须大于介质在端面温度升高时的饱和蒸汽压；在保证以上条件下，尽量取小值，以防端面发热，破坏液膜，加剧磨损，功率消耗增大，密封使
34、用寿命减短。同时考虑以下原则： （1）对自润滑性好的组对（M106K/SiC、YG6/ SiC、M106K/YG6）可以取稍大值(因液膜不易被破坏，摩擦系数不易增加。)。 （2）对于外装式机械密封，可以取稍小值（因介质比压很小，而Pt不可能很大。）。 （3）对于高粘度介质，取稍大值（以保持端面贴合）。 （4）易挥发介质（饱和蒸汽压高）稍小值（以减少温升）。,2019/1/7,70,推荐的端面比压值,2019/1/7,71,端面比压中有一项K，K=A/S A：介质有效作用面积， A=（d22de2）/4，de为有效直径。 S：密封端面面积 S=（d22d12）/4,（九）波纹管的有效作用直径de
35、,2019/1/7,72,（1）金属波纹管 内装内流式：deo=（dido）/2Z 外装外流式：dei=（dido）/2Z 修正系数Z=0.671P介0.797 （2）聚四氟乙烯波纹管 矩形波：de=（di2d o2）/21/2 锯齿波：de=（d i2d o2d i d o）/31/2 橡胶波纹管de无法准确计算，一般由试验获得。,2019/1/7,73,密封端面的摩擦热同时取决于压力和速度。密封端面的性质要考虑P、V的乘积，即PV值。PV值过大：液膜气化，密封失效，端面严重磨损。因此对一定摩擦系数的端面材料组对，对某种介质有一许用PV值。 P：端面比压 V=（d1d2）n/120103 PVPV,（十）PV值,各种组对在非平衡型机械密封中的许用PV值,
