【机械设计】常见的几种设备密封技术
1.分类 填料密封、机械密封、干气密封、迷宫密封、油封密封、动力密封 2.详细介绍 1）填料密封软填料密封类型：盘根 盘根通常由较柔软的线状物编制而成，通过截面积是正方形的条状物填充再密封腔体内，通过压盖将盘根压紧在轴的表面，轴表面总有些粗糙，其与盘根只能部分贴合，就形成无数个迷宫，当带压介质通过轴表面时，介质被多次节流，凭借这“迷宫效应” 而达到密封。 硬填料密封类型：硬填料密封有开口环（活塞环式）和分瓣环两类用金属、石墨、填充四氟乙烯等制成的密封填料称为硬填料密封。它比软填料密封具有更高的耐热、耐压和高速性能，广泛用于压缩机、柱塞泵等设备的往复密封和旋转密封。为了能补偿磨损和适应轴的跳动，硬填料密封一般采用分瓣式、开口式或唇型式的结构形式。硬填料密封是借助于圈簧或气体的压力差使密封圈（分瓣式、开口式或浮动式）贴附在活塞杆或填料盒上，以获得自紧密封。一般根据气体压差、气体性质对密封要求的高低、机器结构的不同和使用上的习惯选用不同类型的密封圈。2）机械密封机械密封是一种依靠弹性元件对静、动环端面密封副的预紧和介质压力与弹性元件压力的压紧而达到密封的轴向端面密封装置，故又称端面密封。机械密封基本组成和作用：a.动环和静环：是机封组成的核心，也是研究的重点。端面密封性能在很大程度上标志着机封的技术水平，因为其它泄漏渠道的密封（为静密封）是较容易解决的。 b.弹性元件（弹簧、波纹管、隔膜等）：为主要零件的缓冲补偿机构，是机封保证密封可靠性的重要条件。（预紧作用、减振作用、缓冲补偿作用） c.辅助密封圈（O形、V形、楔形环等异形密封圈）：是解决密封端面以外的微动密封问题中所不可缺少的组成部分，同时也起到浮动和缓冲的作用。材料要耐热、耐寒并与介质有相容性（橡胶、石棉、膨胀石墨等）。 d.传动件（传动销、传动环、传动座、传动套、传动键、传动凸耳或牙嵌联合器）：将轴的转距传递给动环的作用，材料耐蚀、耐磨。 e.固紧件（紧定螺钉、弹簧座、压盖、组装套、轴套）：起到静、动环的定位、固紧和盛装的作用。 机械密封的优点： 泄漏量可以限制到很少：只要主密封面的表面粗糙度和平直度能保证达到要求，只要材料耐磨性好，机械密封可以达到很少泄漏量，甚至肉眼看不见泄漏。 寿命长：在机械密封中，主要磨损部分是密封摩擦副端面，因为密封端面的磨损量在正常工作条件下不大，一般可以连续使用1～2年，个别场合下也有用到5～10年。 运转中不用调整：由于机械密封靠弹簧力和流体压力使摩擦副贴合，在运转中自动保持接触，装配后就不用像普通软填料那样需调整压紧。 耐振性比径向密封好：一般在转速n=3000r/min下最大振幅不超过0.05mm。 3）干气密封干气密封即"干运转气体密封"，是将开槽密封技术用于气体密封的一种新型轴端密封，属于非接触密封。 当端面外侧开设有流体动压槽(2.5~10微米)的动环旋转时，流体动压槽把外径侧(称之为上游侧)的高压隔离气体泵入密封端面之间，由外径至槽径处气膜压力逐渐增加，而自槽径至内径处气膜压力逐渐下降，因端面膜压增加使所形成的开启力大于作用在密封环上的闭合力，在摩擦副之间形成很薄的一层气膜(1~3µm)从而使密封工作在非接触状态下。所形成的气膜完全阻塞了相对低压的密封介质泄漏通道，实现了密封介质的零泄漏或零逸出。特点：密封性能好，寿命长，不需密封油系统，功率消耗少，操作简单及运行维护费用低。干气密封作为不需任何密封端面冷却和润滑用油的无维修密封系统，正取代浮环密封和迷宫密封而成为高速离心压缩机轴封的主体密封。4）迷宫密封迷宫密封是在转轴周围设若干个依次排列的环形密封齿，齿与齿之间形成一系列截流间隙与膨胀空腔。气体介质经过密封齿和轴之间的环形窄缝外漏时，经过一条曲折的迷宫式路线，所以叫迷宫密封。迷宫密封原理：体经一齿的环形窄缝时，压力和温度下降速度增大，接着在一个环形腔室中突然膨胀，产生漩涡，使压力下降，能量消耗，在容积比间隙容积大很多的空腔中气流速度几乎等于零，动能由于旋涡全部变为热量，加热气体本身，因此，气体在这一空腔内，温度又回到了节流之前，但压力却回升很少，可认为保持流经缝隙时压力。气体每经过一次间隙和随后的较大空腔，气流就受到一次节流和扩容作用，由于旋涡损失了能量，气体压力不断下降，比容及流速均增大。随着压力降低，气体泄漏减小。由上述过程可知，迷宫密封是利用增大局部损失以消耗其能量的方法来阻止气流向外泄漏，因此，它属于流阻形非接触动密封。 5）油封密封骨架油封是油封的典型代表，一般说的油封即指的是骨架油封。油封的作用一般就是将传动部件中需要润滑的部件与出力部件隔离，不至于让润滑油渗漏。骨架就如同混凝土构件里面的钢筋，起到加强的作用，并使油封能保持形状及张力。按结构形式可分单唇骨架油封和双唇骨架油封； 按骨架型式可分为内包骨架油封，外露骨架油封和装配式油封； 按工作条件可分为旋转骨架油封和往返式骨架油封。密封原理:由于在油封与轴之间存在着油封刃口控制的油膜，此油膜具有流体润滑特性。在液体表面张力骨架油封的作用下，油膜的刚度恰好使油膜与空气接触端形成一个新月面，防止了工作介质的泄漏，从而实现旋转轴的密封。油封的密封能力，取决于密封面油膜的厚度，厚度过大，油封泄漏;厚度过小，可能发生干摩擦，引起油封和轴磨损;密封唇与轴之间没有油膜，则易引起发热、磨损。因此，在安装时，必须在密封圈上涂些油，同时保证骨架油封与轴心线垂直，若不垂直，油封的密封唇会把润滑油从轴上排干，也会导致密封唇的过度磨损。在运转中，壳体内的润滑剂微微渗出一点，以达到在密封面处形成油膜的状态最为理想。 合理使用油封，应注意以下几点:a.轴的转速由于设计和结构上的原因，高转速的轴应使用高速油封，低转速的轴使用低速油封，不能将低速油封用于高速轴上，反之也不行。 b.环境温度在使用温度较高的情况下，应选用聚丙烯酯或硅、氟、硅氟橡胶。并应设法降低油箱中的油温。在使用温度过低的情况下，应选用耐寒橡胶。 c.压力一般的油封承受压力能力差，压力过大时油封会变形。在压力过大的使用条件下应采用耐压支承圈或加强的耐压油封。 d.安装上的偏心程度油封和轴配合时偏心过大，则其密封性会变差，特别是在轴转速高时尤为严重。如果偏心过大时，可采用"W"形断面的油封。 e.轴的表面光洁度，直接影响油封的使用寿命，即轴的光洁度高，油封使用寿命就会长。 f.注意在油封的唇口应有一定量的润滑油。 g.要特别注意防止尘土浸入油封。 6）动力密封动力密封有离心密封、螺旋密封、磁流体密封等，其中螺旋密封很有前景。离心动力密封是借离心力作用，将液体介质沿径向甩出,阻止液体进入泄漏缝隙，从而到达密封的目的。离心密封的型式一般有光滑离心轮密封、背叶片离心密封、副叶轮离心密封、甩油环(甩油盘)离心密封等。 螺旋动力密封的工作原理相当于一个螺杆容量泵,设轴上切出右螺旋（或在壳体上、在两者都刻有螺旋槽）,轴的旋转标的目的从右向左看为顺时针标的目的，则液体介质与壳体的摩擦力为逆时针标的目的，而摩擦力F在该右螺纹的螺旋线上的分力向右，故液体介质犹如螺母沿螺杆松退环境一样，将液体推向右方。跟着容量的不断缩小,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,从而阻止了泄漏。 磁流体密封技术是在磁性流体的基础上发展而来的，当磁流体注入磁场的间隙时，它可以充满整个间隙，形成一种"液体的O型密封圈"。磁流体密封装置的功能是把旋转运动传递到密封容器内，常用于真空密封。 机械设计的内容讲解到此结束，留言功能已开通，欢迎各位进行补充。 -End-免责声明：本文系网络转载或改编，仅供学习，交流所用，未找到原创作者，版权归原作者所有。如涉及版权，请联系删。来源：非标机械专栏
