密封基礎(chǔ)知識(shí)介紹分解課件

密封基礎(chǔ)知識(shí)介紹主講：何兵2012年12月31日密封基礎(chǔ)知識(shí)介紹主講：何兵分類主要密封件靜密封非金屬靜密封O形橡膠密封圈橡膠墊片聚四氟乙烯生料帶橡膠-金屬?gòu)?fù)合靜密封組合密封墊圈金屬靜密封金屬墊圈空心金屬O形密封圈液態(tài)密封墊密封膠密封的分類根據(jù)被密封的偶合面在設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)有無相對(duì)運(yùn)動(dòng)，可將密封分為靜密封和動(dòng)密封兩大類。另外按照密封件的制作材料、結(jié)構(gòu)形式和密封機(jī)理等還可進(jìn)一步細(xì)分。密封的分類見下表。1、

密封的類型和分類分類主要密封件靜密封非金屬靜密封O形橡膠密封圈橡膠墊片聚四氟動(dòng)密封非接觸式密封\間隙密封利用間隙\迷宮\阻尼等接觸式密封自封式壓緊型密封O形橡膠密封圈同軸密封圈異形密封圈其他自封式自緊型密封(唇形密封)Y形密封圈V形密封圈組合式U形密封圈星形和復(fù)式唇密封圈帶支承環(huán)組合雙向密封圈其他活塞環(huán)金屬活塞環(huán)旋轉(zhuǎn)軸油封油封液壓缸導(dǎo)向支承件導(dǎo)向支承環(huán)液壓缸防塵圈防塵圈其他其他動(dòng)密封非接觸式密封\間隙密封利用間隙\迷宮\阻尼等接觸式密封密封件材料應(yīng)滿足密封功能的要求。由于被密封的工作介質(zhì)以及設(shè)備工作條件的不同，密封件材料應(yīng)具有不同的適應(yīng)性。密封材料的一般要求：1）材料密實(shí)，不易泄漏工作介質(zhì)；2）對(duì)工作介質(zhì)有良好的適應(yīng)性和穩(wěn)定性；3）有適當(dāng)?shù)臋C(jī)械強(qiáng)度和硬度，受工作介質(zhì)的影響??；4）壓縮性和復(fù)原性好，永久變形??；5）溫度適應(yīng)性好，高溫下不軟化、不分解；低溫下不硬化、不脆裂；1.對(duì)密封件材料的要求密封材料的一般要求：6）摩擦因數(shù)小，耐磨性好；7）抗腐蝕性能好，能在工作介質(zhì)中長(zhǎng)期工作，其體積和硬度變化?。?）與密封面貼合的柔軟性和彈性好；9）耐臭氧性和耐老化性好，使用壽命長(zhǎng)；10）加工性能好，價(jià)格低廉。2、密封的類型和分類密封件材料應(yīng)滿足密封功能的要求。由于被密封的工作介質(zhì)以及設(shè)備3、密封的類型與選擇3.1.3密封材料的選擇用于密封件的材料常有以下幾種：

1.液體材料

2.纖維材料

3.彈性材料

4.無機(jī)材料

5.金屬材料

3、密封的類型與選擇3.1.3密封材料的選擇

4、密封裝備4.1O型密封圈4.2迷宮式密封4.3機(jī)械密封

4、密封裝備4.1O型密封圈4.1O型密封圈4.1.1 O型密封圈的定義O形封圈是一種截面為圓形的橡膠圈，如圖所示。其材料主要為丁腈橡膠或氟橡膠。O形密封圈是液壓與氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)中使用最廣泛的一種密封件。它主要用于靜密封和移動(dòng)密封。O形密封圈d1—O形圈內(nèi)徑

d2—O形圈截面直徑其使用速度范圍一般為0.005~0.3m/s。當(dāng)圓周速度小于2m/s用于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)密封。如液壓挖掘機(jī)的中央回轉(zhuǎn)接頭的分配閥動(dòng)密封機(jī)構(gòu)。一般O形密封圈在旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)密封裝置中使用較少。4.1O型密封圈4.1.1 O型密封圈的定義O形密封圈其使O形密封圈與其他形式密封圈比較，具有以下優(yōu)點(diǎn)：1）結(jié)構(gòu)小巧，裝拆方便。2）靜、動(dòng)密封均可使用。3）動(dòng)摩擦阻力比較小。4）使用單件O形密封圈，可對(duì)兩個(gè)方向起密封作用。5）價(jià)格低廉。但是，當(dāng)設(shè)備閑置時(shí)間過久而再次起動(dòng)時(shí)，O形密封圈的摩擦阻力會(huì)因其與密封副耦合面的粘附而陡增，并出現(xiàn)蠕動(dòng)現(xiàn)象。4.1O型密封圈O形密封圈與其他形式密封圈比較，具有以下優(yōu)點(diǎn)：1）結(jié)構(gòu)小巧，4.1.2O型密封圈的密封原理1.用于靜密封時(shí)的密封原理當(dāng)沒有介質(zhì)壓力時(shí)，密封圈在自身的彈性力作用下，對(duì)接觸面產(chǎn)生一個(gè)預(yù)接觸應(yīng)力p0，如圖所示。O形密封圈的靜密封原理a)空載狀態(tài)O形密封圈裝入密封槽后，其界面承受接觸壓縮應(yīng)力而產(chǎn)生變形4.1O型密封圈4.1.2O型密封圈的密封原理當(dāng)沒有介質(zhì)壓力時(shí)，密封圈在自而當(dāng)容腔內(nèi)充入有壓力的介質(zhì)后，則在介質(zhì)壓力p的作用下，O形密封圈發(fā)生位移，移向低壓側(cè)，且其彈性變形進(jìn)一步加大，填充和封閉了密封間隙Q。此時(shí)，作用于密封副偶合面的接觸壓力上升為p1+p=pm，從而大大增加了密封效果，如圖所示。當(dāng)容腔內(nèi)的介質(zhì)卸壓后（p=0），則由于O形密封圈仍具有初裝時(shí)的預(yù)接觸應(yīng)力p0，故仍能保證密封性能。此即所謂O形密封圈的自密封作用。O形密封圈的靜密封原理b)承載狀態(tài)4.1O型密封圈而當(dāng)容腔內(nèi)充入有壓力的介質(zhì)后，則在介質(zhì)壓力p的作用下，O形密2.用于往復(fù)運(yùn)動(dòng)密封時(shí)的密封原理O形密封圈在往復(fù)運(yùn)動(dòng)滑移面上的接觸情況，如圖所示。此時(shí)O形密封圈的動(dòng)密封作用主要還是依靠其預(yù)壓縮和加壓后作用于耦合面上的接觸應(yīng)力，且由于O形密封圈自身的彈性而具有磨損后自動(dòng)補(bǔ)償?shù)哪芰?。O形密封圈的動(dòng)密封原理4.1O型密封圈2.用于往復(fù)運(yùn)動(dòng)密封時(shí)的密封原理O形密封圈在往復(fù)運(yùn)動(dòng)滑移4.2迷宮式密封

迷宮密封是在轉(zhuǎn)軸周圍設(shè)若干個(gè)依次排列的環(huán)行密封齒，齒與齒之間形成一系列截流間隙與膨脹空腔，被密封介質(zhì)在通過曲折迷宮的間隙時(shí)產(chǎn)生節(jié)流效應(yīng)而達(dá)到阻漏的目的。由于迷宮密封的轉(zhuǎn)子和機(jī)殼間存在間隙，無固體接觸，毋須潤(rùn)滑，并允許有熱膨脹，適應(yīng)高溫、高壓、高轉(zhuǎn)速頻率的場(chǎng)合，這種密封形式被廣泛用于汽輪機(jī)、燃汽輪機(jī)、壓縮機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)的軸端和的級(jí)間的密封，其他的動(dòng)密封的前置密封。

4.2迷宮式密封迷宮密封是在轉(zhuǎn)軸周圍設(shè)若干個(gè)依次排4.2迷宮式密封

4.2.1迷宮密封的密封機(jī)理流體通過迷宮產(chǎn)生阻力并使其流量減少的機(jī)能稱為“迷宮效應(yīng)”。對(duì)液體，有流體力學(xué)效應(yīng)，其中包括水力磨阻效應(yīng)、流束收縮效應(yīng)；對(duì)氣體，還有熱力學(xué)效應(yīng)，即氣體在迷宮中因壓縮或者膨脹而產(chǎn)生的熱轉(zhuǎn)換；此外，還有“透氣效應(yīng)”等。而迷宮效應(yīng)則是這些效應(yīng)的綜合反應(yīng)，所以說，迷宮密封機(jī)理是很復(fù)雜的。4.2迷宮式密封4.2.1迷宮密封的密封機(jī)理4.2迷宮式密封4.2.2迷宮密封的結(jié)構(gòu)型式

迷宮密封按密封齒的結(jié)構(gòu)不同，分為密封片和密封環(huán)兩大類型。

密封片結(jié)構(gòu)緊湊，運(yùn)轉(zhuǎn)中與機(jī)殼相碰，密封片能向兩側(cè)彎曲，減少摩擦，且拆換方便。

密封環(huán)由6～8塊扇形塊組成，裝入機(jī)殼與轉(zhuǎn)軸中，用彈簧片將每塊環(huán)壓緊在機(jī)殼上，彈簧片壓緊力約60～100N，當(dāng)軸與齒環(huán)相碰時(shí)，齒環(huán)自行彈開，避免摩擦。這種結(jié)構(gòu)尺寸較大，加工復(fù)雜，齒磨損后將整塊密封環(huán)調(diào)換，因此應(yīng)用不及密封片廣泛。

4.2迷宮式密封4.2.2迷宮密封的結(jié)構(gòu)型式

迷宮密封按密封4.2.3迷宮特性的影響因素：

1)齒的影響。齒距一定時(shí)，齒數(shù)越多，泄露量越少。齒距改變時(shí)，齒距越大，泄露量會(huì)急劇下降，同時(shí)還可以減少透氣現(xiàn)象的影響。

2)膨脹室的影響。國(guó)外對(duì)膨脹室深度的影響進(jìn)行過試驗(yàn)研究，結(jié)論是淺的膨脹室對(duì)減少泄露量有利。根據(jù)對(duì)膨脹室流動(dòng)狀態(tài)的觀察，認(rèn)為淺膨脹室中的旋渦是不穩(wěn)定的。由于旋渦能很快地把能量耗盡，所以膨脹室的漸近速度減小，起到減小泄漏的效果。

3)副室的影響。所謂“副室”是指直通型迷宮光滑面上開的附屬槽，開槽后迷宮中的流動(dòng)狀態(tài)立即發(fā)生明顯的變化。試驗(yàn)證明，只要副室的位置恰當(dāng)，泄露量的減少率是相當(dāng)大的。

4.2.3迷宮特性的影響因素：

1)齒的影響。齒距一定時(shí)4.2.4迷宮密封設(shè)計(jì)的注意點(diǎn)

總結(jié)迷宮密封設(shè)計(jì)中積累的經(jīng)驗(yàn)，歸納起來有下列要點(diǎn)：

1）盡量使氣流的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能，而不使余速進(jìn)入下一個(gè)間隙。齒與齒之間應(yīng)保持適當(dāng)?shù)木嚯x，或用高-低齒強(qiáng)制改變氣流方向。齒間距一般為5～9mm。

2）密封齒要做得盡量薄,并帶銳角。齒尖厚度應(yīng)小于0.5mm，運(yùn)行中偶爾與軸的相碰時(shí)，齒尖先磨損而脫離接觸，不致因摩擦出現(xiàn)軸的局部過熱而造成事故。

3）由于迷宮密封泄露量大，因此在密封易燃、易爆或有毒氣體時(shí)，要注意防止污染環(huán)境。采用充氣式迷宮密封，間隙內(nèi)引入惰性氣體，其壓力稍大于被密封氣體壓力；如果介質(zhì)不允許混入充氣，則可采用抽氣式迷宮密封。

4.2.4迷宮密封設(shè)計(jì)的注意點(diǎn)

總結(jié)迷宮密封設(shè)計(jì)中積累的經(jīng)驗(yàn)4.3機(jī)械密封4.3.1機(jī)械密封的作用

1.提高機(jī)器效率、降低能耗。

2.節(jié)約原材料。

3.提高機(jī)器可靠性。

4.3機(jī)械密封4.3.1機(jī)械密封的作用機(jī)械密封工作原理機(jī)械密封的工作原理機(jī)械密封又稱端面密封，是旋轉(zhuǎn)軸用動(dòng)密封。機(jī)械密封性能可靠，泄露量小，使用壽命長(zhǎng)，功耗低。毋須經(jīng)常維修，且能適應(yīng)于生產(chǎn)過程自動(dòng)化和高溫，低溫，高壓，真空，高速以及各種強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)。含固體顆粒介質(zhì)等苛刻工況的餓密封要求。機(jī)械密封是靠一對(duì)或幾對(duì)垂直于軸作相對(duì)潤(rùn)動(dòng)的端面在流體壓力和補(bǔ)償機(jī)構(gòu)的彈力（或磁力）作用下保持接合并配以輔助密封而達(dá)到的阻漏的軸封裝置。

機(jī)械密封工作原理機(jī)械密封原理圖機(jī)械密封原理圖機(jī)械密封動(dòng)靜組件機(jī)械密封動(dòng)靜組件機(jī)械密封有三個(gè)密封點(diǎn)，這三個(gè)密封點(diǎn)的密封原理如下：

1.動(dòng)環(huán)與靜環(huán)之間的密封：是靠彈性組件（彈簧、波紋管等）和密封液體壓力在相對(duì)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)環(huán)和靜環(huán)的接觸面（端面）上產(chǎn)生一適當(dāng)?shù)膲壕o力（比壓）使兩個(gè)光潔、平直的端面緊密貼合；端面間維持一層極薄的液體膜而達(dá)到密封的作用。這層膜具有液體動(dòng)壓力與靜壓力，它起著平衡壓力和潤(rùn)滑端面的作用，兩端面之所以必須高度光潔平直是為了給端面創(chuàng)造完美貼合和使比壓均勻的條件，這是相對(duì)旋轉(zhuǎn)密封。

2.靜環(huán)與壓蓋之間的密封：用各種形狀有彈性的輔助密封圈(例如橡膠)來防止液體從靜環(huán)與壓蓋之間泄漏，屬靜密封。

3.動(dòng)環(huán)與軸之間的密封：也是用各種形狀有彈性的輔助密封圈來防止液體從動(dòng)環(huán)與軸之間泄漏。這是一個(gè)相對(duì)靜止的密封。但當(dāng)端面磨損時(shí)，允許其作補(bǔ)償磨損的軸向移動(dòng)。機(jī)械密封有三個(gè)密封點(diǎn)，這三個(gè)密封點(diǎn)的密封原理如下：

優(yōu)點(diǎn)：

1）密封可靠，在長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)中密封狀態(tài)很穩(wěn)定，泄露量很小，其泄露約為軟填料密封的1%：

2）使用壽命長(zhǎng)，在油，水介質(zhì)中一般可達(dá)1~2年或更長(zhǎng)。在化工介質(zhì)中一般工作半年以上：

3）擦功率消耗小，其摩擦功率僅為軟填料密封的10%~50%

4）軸或軸套基本上不摩損：

5）維修周期長(zhǎng)。端面磨損后可自動(dòng)補(bǔ)償，一般情況下不需要經(jīng)常性