機械密封的設計步驟
0 C( r: z! E. [* t. h1 y z 一、在機械密封設計中應首先了解、分析密封的使用條件和要求。) T, t2 i4 F$ }& \0 V: R, [8 H* H9 a
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(1)設計條件8 P( g- T0 s/ v9 d6 U/ X1 e! L
% T6 ]% I' s1 b. ~4 k. ?3 Q2 e ①使用軸封的機泵類型及軸封的部位。
3 ]4 Q6 q7 r. o ②工作參數：包括壓力、溫度、周速（轉速和軸徑）。
8 `) p8 a: R5 p! Z" |( i7 D ③介質性質：包括介質的密度、黏度、飽和蒸氣壓、固體顆粒的粒度和濃度、腐蝕性(pH值）和結晶、聚合、分解等條件。2 G4 W% [( X- d) L% H: n& ~
④主機工作特點：連續運轉、開停次數、周期、轉向。$ H# V, C6 f J9 d6 z) k+ f! C
⑤主機工作環境：安裝在室內還是室外，環境氣氛、環境溫度和壓力，包括污染、腐蝕、振動、可利用的冷卻劑、潤滑劑等環境條件和軸封位置等。
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(2)對機械密封的要求) K/ T! @) S( C$ }) @; B
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①確定主機對密封的允許泄漏量、泄漏點、泄漏方向（內漏或外漏）要求等，保證生產安全可靠地運行。' V0 H) K% N: [# @$ k' D% H
②密封使用壽命，反映密封耐磨性、耐蝕性、耐溫性和耐振性的綜合結果，對石油化工企業，要求機泵軸封壽命長，保證工藝裝置連續生產。
' Z3 A" R" w b ③可靠性和穩定性。
3 g) v& X- x+ d0 D/ G ④主機對密封部分外廓尺寸和結構條件的限制。. w8 i& l& j+ z! W
⑤節省能耗與物料消耗。1 Z( A, o# Y; M4 ]0 g0 \
⑥操作及生產工藝的穩定性。& Z" k. f5 S3 ]% ]( |' U5 D- ~
⑦材料和價格。
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其次，根據設計要求和條件，確定設計方案，包括根據使用要求、條件來選擇結構型式和確定材料，確定潤滑、冷卻、沖洗、過濾等輔助裝置和密封件主要尺寸及現有系列產品的選擇和比較。然后確定主要構件的材料，進行密封副、輔助密封、彈性元件、緊固件等主要構件和輔助裝置的設計和計算，最后繪制整套圖樣，提出主要技術條件。
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二、機械密封的結構選型
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, S* A% m. _: O& J) y# P: x (1)根據工作參數p、v、t選型' c: Z9 l3 v3 _! R$ F7 }
! U% a9 F8 d( G/ k ①工作壓力P 密封的工作壓力p是指密封室內密封介質的壓力，由于密封室內的介質壓力并不等于泵內介質壓力，密封介質的壓力可能高于、等于或低于泵內介質的壓力，因此要報據泵的具體結構型式來確定密封的工作壓力。例如，單級懸臂泵具有平衡孔，不但為了平衡軸向力，同時也減輕軸封箱壓力，這時軸封箱壓力等于吸入壓力加上通過平衡孔的阻力損失：釆用前、后口環用平衡管平衡軸向力，軸封箱壓力等于平衡管入口壓力加上平衡管的阻力損失；如用節流底套時還應加上底套的阻力損失：采用背葉片降低軸封箱壓力時近似地估算離心作用減輕的壓力，同樣也可以根據沖洗壓力和給定沖洗量來估算節流底套壓力損失；對于多級泵，應根據級間布置來確定，近似按級數平均分配估算中間壓力：對于采用平銜盤或平衡鼓等措施平衡軸向力的情況，可按吸入壓力加上平衡管阻力損失來考慮。具體可參閱有關書籍和文獻。但是，確切的數據只有依靠同類型機器的測試值才能確定。
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通常，當介質黏度高、潤滑性能好、p在0.8MPa以下或低黏度、潤滑性能較差的介質、p在0.5MPa以下的密封，均可采用非平衡型。p超過15MPa時，一般單端面平衡結構很難達到密封要求，可用串聯式多端面多級密封并逐級降壓。
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②周速v 通常以密封面平均直徑的圓周速度來表示密封的周速。根據v值的大小確定彈性元件是否隨軸旋轉而采用彈簧旋轉式或彈簧靜止式。周速低于20~30m/s時采用彈簧旋轉式密封，周速髙于25m/s的高速密封，為了避免旋轉不平衡質量引起強烈振動，為了避免離心力和攪拌熱的影響，應采彈簧靜止式密封。周速高，pv值高，可采用中間環機械密封來降低周速，從而降低值。在壓力和周速比較高時可采用流體靜壓密封或流體動壓密封。/ l: \$ C" W2 P' E% {: S
: j( s* c* K2 X0 u, B u. n ③溫度t 以密封箱內密封介質溫度來表示工作溫度t。通常根據溫度大小確定輔助密封圈的材料、密封面的冷卻方法及輔助系統。對于易汽化介質，應與壓力同時考慮使工作溫度低于沸點14℃,否則不能保證穩定液膜，需要采取措施來改善工作條件。
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一般介質溫度在80~150℃的機械密封為高普通熱產品（普熱）密封，溫度高于150℃的機械密封稱為高溫密封，要釆取相應冷卻措施。一般輔助密封元件材料受溫度限制。一般溫度低于-20℃的密封為普通低溫密封，溫度低于-50℃的密封為深冷密封。在高、低溫下工作的密封不僅在材料和結構上要采取措施，而且在輔助措施方面也要有冷卻和保溫措施。; A1 M4 g4 I1 r; ?- n" _3 x I
8 N# l4 n7 D2 [' {" |& q. ~ 密封介質溫度在80℃以下，一般機械密封都適應，輔助密封圈通常為丁腈橡膠O形密封圏。密封介質溫度為-50~+150℃,根據介質腐蝕性強弱選用氟橡膠、硅橡膠或聚四氟乙烯成形填料（O形、方形、V形、楔形等）密封圈。密封介質溫度低于-50℃時，橡膠和聚四氟乙烯會產生低溫脆裂，密封介質溫度髙于150℃時，橡膠和聚四氟乙烯會產生高溫老化，所以應采用金屬波紋管密封。; u% |+ D1 @. Q5 X5 J
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（2）根據介質性質選型# b4 X& p/ {/ Z& b0 _& N
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對于腐蝕性較弱的介質可選用內裝式機械密封，其端面受力狀態和介質泄漏方向都比外裝式合理；對于強腐蝕性介質因彈性元件中彈簧的選材問題不易解決，則選用外裝式機械密封或聚四氟乙烯波紋管密封，但一般只適用于介質壓力在0.2～0.3MPa范圍內。對于易結晶、易凝固和高黏度產品，應釆用單個大彈簧旋轉式結構，它比多點布小彈簧結構好，因為這樣不容易堵塞。對易燃、易爆和有毒的產品，必須考慮有封液（隔離液）的雙端面密封、串級密封或多級密封，以保證絕對密封。必須注意，對于有沖洗或阻塞流體的密封，介質性質應視具體情況，按這類流體的性質來考慮。
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1 q0 e8 j, g/ ^; @ (3)根據軸徑選型
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4 j/ m# E$ t0 K( B, i' C 系列產品一般軸徑大于120mm的密封稱為大軸徑密封，而小于25mm的密封稱為小軸徑密封，其間是一般密封。非系列產品需另外考慮。
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發表于 2011-7-1 16:16:36
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