4.2.1 机械密封分类及适用范围
一、机械密封分类及适用范围[1、2、3] (见表1-9)
表1-9 机械密封分类及适用范围
分类 | 简图 | 特点 | 适用范围 | |
按液体压力平衡情况分类 | 非平衡型 | 图片 (第16页 | 不能平衡液体压力对端面的作用,端面比压随液体压力增加而增加 载荷系数K>1 在较高液体压力下,由于端面比压增加,容易引起磨损 结构简单 | 适用于液体压力低的场合 对于一般液体可用于密封压力≤0.7MPa,Pcδ≤4~6(MPa·m)/s;对于润滑性差及腐蚀性液体可用于压力≤0.3~0.5MPa |
平衡型 | 图片 (第16页 | 能部分或全部平衡液体压力对端面的作用,但通常采用部分平衡 载荷系数0≤K<1 端面比压随液体压力增高而缓慢增加,改善端面磨损情况 结构比较复杂 | 适用于液体压力较高的场合,对于一般液体可用于0.7~4.0MPa,甚至可达10MPa,Pcδ为90~200(MPa·m)/s 对于润滑性较差、粘度低、密度小于600㎏/m3的液体(如液化气),可用于液体压力较高的场合 | |
按摩擦副对数分类 | 单端面密封 | 图片 (第16页 | 用一对摩擦副,结构简单,制造、拆卸容易 一般不需要外供封液系统,但需设置自冲系统,以延长使用寿命 | 应用广。适合于一般液体场合,如油品等 与其它辅助装置合用时,可用于带悬浮颗粒、高温、高压液体等场合 |
双端面密封 | 图片 (第16页 | 用两对背靠摩擦副 密封腔内通入比介质压力为0.05~0.15MPa的外供封液,起“堵封”和润滑密封端面等作用 结构复杂,需设置外供封液系统 | 适用于腐蚀、高温、液化气带固体颗粒及纤维、润滑性能差的介质,以及易挥发,易燃、易爆,有毒、易结晶和贵重的介质 | |
介质之内或之外分类 | 内装式 | 图片 (第17页 | 弹簧置于工作介质(被密封介质)之内 介质压力能作用于密封端面上,密封效果好,弹簧力较小 一般情况下,介质泄漏方向与离心力方向相反,可减少泄漏 不便于调节和检查,弹簧在介质中易腐蚀 | 应用广。适用于无腐蚀性,压力较高的介质及不影响弹簧机能的场合 |
外装式 | 图片 (第17页 | 弹簧置于工作介质(被密封介质)之外 在一般结构中,介质压力不作用在密封端面上,且与弹簧力方向相反,因此,欲达到一定端面比压须加大弹簧力 端面比压受介质压力影响较大,介质压力波动,影响密封可靠性。尤其低压启动,摩擦副之间不易形成液膜,容易磨损 介质泄漏方向与离心力方向相同,增加泄漏 大部分零件不与介质接触,容易解决材料腐蚀问题 便于观察、安装维修 | 适用于强腐蚀性介质,或用于易结晶而影响弹簧机能的场合 也适用于高粘度介质以及压力较低的场合 | |
按弹簧转动或固定分类 | 旋转式 | 图片 (第17页 | 弹簧随轴旋转,易受离心力作用而变形,影响弹簧性能 结构简单,径向尺寸小 | 适用于轴径较小、转速不高的场合(线速度在25m/s以下) |
静止式 | 图片 (第17页 | 弹簧不随轴转动,弹簧性能稳定,对介质没有强烈搅动 结构复杂 | 适用于轴径较大、转速较高的场合(线速度在25m/s以上) | |
按密封介质泄漏方向分类 | 内流式 | 图片 (第17页 | 密封介质在密封端面间的泄漏方向与离心力方向相反,泄漏量较外流式为小 | 应用较广。多用于内装式密封,适用于含有固体悬浮颗粒介质的场合 |
外流式 | 图片 (第17页 | 密封介质在密封端面间的泄漏方向与离心力方向相同,泄漏量较大 | 多用于外装式机械密封中 | |
按弹簧数量分类 | 单弹簧 | 图片 (第18页 | 单个大弹簧,端面比压不均匀,转速高时受离心力影响较大 因丝径大,腐蚀对弹簧力影响较小 一种轴径需用一种规格弹簧,弹簧规格多。轴向尺寸大,径向尺寸小。安装维修简单 | 使用广。适用于油品、液化气。腐蚀性液体及小轴径的泵,但泵轴旋向应与弹簧旋向相同 |
多弹簧 | 图片 (第18页 | 多个小弹簧,端面比压均匀,不同轴径可用数量不同的小弹簧,使弹簧规格减少 轴向尺寸小,径向尺寸大 安装繁琐,但更换弹簧时,不需拆下密封装置 | 适用于无腐蚀性介质及大轴径的泵 | |
按结构分类 | 流体静压密封 | 图片 (第18页 | 在两个密封环之一的密封端面上开有环形沟槽和小孔,从外部引入比介质稍高压力的液体,保证端面润滑 通过调节外供液体压力控制泄漏,磨损和寿命 需设置另外一套外供液体系统,泄漏量较大 | 适用于高压介质和高速运转场合,往往与流体动压密封组合使用 |
流体动压密封 | 图片 (第18页 | 在两个密封环之一的密封端面开有各种沟槽,由于旋转而产生流体动力压力场,引入密封介质做为润滑剂 | 适用于高压介质和高速运转场合[Pcδ值达270(MPa·m)/s;],往往与流体静压密封组合使用 | |
按弹性元件分类 | 弹簧压紧式 | 图片 (第18页 | 用弹簧压紧密封端面,有时用弹簧传递扭矩 由于端面磨损,使弹簧力在10%~20%范围内变化。制造简单,使用范围受辅助密封圈耐温限制 | 多数密封常用的型式,使用广泛 |
波纹管式 | 图片 (第18页 | 用波纹管压紧封端面 由于不需要辅助密封圈,所以使用温度不受密封圈材质的限制 | 多用于高温或腐蚀介质的场合 |
注:1.P-端面比压;δ-密封面平均周速。
*2.K-载荷系数(= Ae ),即为机械密封中的密封流体压力作用在可轴向移动的密封环(动环或静环)的有效作用面积(负荷面积)Ae与密封环带面积(指较窄的密封端面外径与内径之间的面积)之比。若K≥1时,称非平衡型密封;K<1时,称平衡型机械密封;K=0时,称完全平衡型机械密封。