机械密封课件第二部分

全面讲述机械密封的原理、结构,值得机械维护、设计朋友收藏

第二章教学重点：

填料密封

1)软填料密封的结构、密封原理、特点；2)成型填料密封(O型圈与V型圈)的结构、 密封原理、特点； 3)油封的结构、密封原理、特点。 教学难点：

各种密封的密封原理。

全面讲述机械密封的原理、结构,值得机械维护、设计朋友收藏

填料密封 是在轴与壳体之间用弹塑性材料或具有弹 性结构的元件堵塞流体泄漏通道的轴封装置。 它是一种最古老的密封形式，在我国已有上 千年的历史。它最早是以棉、麻等纤维填塞 在泄漏通道内阻止液体(或气体泄漏),主 要用于提水机械的轴封。国外迟至1787年才 使用填料密封。由于填料材料来源广泛，加 工容易，价格便宜，操作简单，密封较可靠， 所以沿用至今。 填料密封按其结构特点可分为：软填料密 封、成型填料密封、硬填料密封和油封。2

全面讲述机械密封的原理、结构,值得机械维护、设计朋友收藏

第一节 软填料密封一、结构和密封原理 1.结构

6 1 2 3 4 5

b a c

1-底衬套 2-填料箱体 3-封液环 4-填料 5-压盖 6-压盖螺栓

全面讲述机械密封的原理、结构,值得机械维护、设计朋友收藏

1)底衬套 ①材料：是用较软材料 (如青铜)制成。 6 ②尺寸：其内径比轴杆直 1 径稍大。 2 3 4 5 ③目的：是使轴杆不与铸 铁或钢的本体而是与较软 的青铜接触，故底衬套磨 损后就需更换。为方便拆 卸避免抽出整个轴杆，常 将底衬套做成剖分的。

6 1 2 3 4 5

1-底衬套 2-填料箱体 3-封液环 4-填料 5-压盖 6-压盖螺栓

全面讲述机械密封的原理、结构,值得机械维护、设计朋友收藏

2)封液环 ①作用：在机器上采用有压紧 力的填料箱时，工作介质仍会 或多或少地泄漏。为此要想填 料密封更可靠，就装上封液环。 ②安装：封液环通常装在填料 之中靠近压盖的地方，丝孔与 6 压力泵或压缩机相连，有压力 1 3 4 5 2 的中性液由此进入环内，液体 的压力须比填料箱的工作压力 高0.1~0.3Mpa。③中性液体选 择原则：它既不会弄脏工作介 质，同时又能作为填料箱的润 滑剂，使填料的使用寿命延长 (特别是高速回转轴的填料箱， 装上封液环更为有利)

6 1 2 3 4 5

1-底衬套 2-填料箱体 3-封液环 4-填料 5-压盖 6-压盖螺栓

全面讲述机械密封的原理、结构,值得机械维护、设计朋友收藏

3)压盖 ①尺寸：压盖的内径比轴 径稍大，外径比填料箱内 径稍小，上有螺孔，与填 料箱体相配，用螺栓压紧 1 3 4 5 2 ②作用：填料磨损后，流 体要漏出，则紧螺丝。

6 16

2

3

4

5

1-底衬套 2-填料箱体 3-封液环 4-填料 5-压盖 6-压盖螺栓

全面讲述机械密封的原理、结构,值得机械维护、设计朋友收藏

2.密封原理1)流体泄漏的通道

通道 a:流体穿透纤维材料编织的软填料而出现渗漏； 通道 b:填料与填料箱体内壁表面间形成的微小间隙； 通道 c:填料与轴杆表面的微小间隙，也是主要的泄漏通 道。

b a c

全面讲述机械密封的原理、结构,值得机械维护、设计朋友收藏

2)原理： 当拧紧压盖螺栓时，柔性软填 料受轴向压紧力作用→产生弹 塑性变形→沿径向扩张→贴紧 轴，由于轴表面的不平度，不 6 可能使其在整个表面上全部

接 1 3 4 5 2 触，从而轴与填料相对运动时 凸起的接触部位与凹入的非接 触部位形成了微小的不规则的 迷宫，造成流体的节流减压， 也即所谓软填料的“迷宫效 应”,使流体沿轴向的流动受 到阻碍，因此被密封。

6 1 2 3 4 5

1-底衬套 2-填料箱体 3-封液环 4-填料 5-压盖 6-压盖螺栓

全面讲述机械密封的原理、结构,值得机械维护、设计朋友收藏

3)压紧力讨论 适度的压紧力能使轴与填料之 间保持必要的流体润滑膜，减 少摩擦磨损，延长使用寿命， 而压紧力过小，泄漏严重，压 6 紧力过大，则往往造成密封面 1 3 4 5 2 呈干摩擦状态，出现异常磨损。 因此，如何控制合理的压紧力 是保证软填料密封具有良好密 封性能的关键。

6 1 2 3 4 5

1-底衬套 2-填料箱体 3-封液环 4-填料 5-压盖 6-压盖螺栓

全面讲述机械密封的原理、结构,值得机械维护、设计朋友收藏

二、软填料密封的设计计算1. 填料箱主要尺寸

全面讲述机械密封的原理、结构,值得机械维护、设计朋友收藏

1)根据轴径查表2-1得填料截边长b表2-1 填料截面尺寸与轴径关系 mm轴径d 填料截面边长b <20 5 20~35 6 35~50 10 50~75 13 75~110 16 110~150 150~200 >200 19 22 25

全面讲述机械密封的原理、结构,值得机械维护、设计朋友收藏

2)填料环数Z表2-2 填料环数与介质压力关系轴杆运动方式 介质压力p(MPa) 0.1 填料环数Z 4~5 旋转 0.5 5~7 <1 7~8 <1 3~4 1~3.5 4~5 往复 3.5~7 5~6 7~10 6~7 >10 7~8或更多

全面讲述机械密封的原理、结构,值得机械维护、设计朋友收藏

3)填料室深度l有封液环时 无封液环时 l

l Zb

( Z 2)b

全面讲述机械密封的原理、结构,值得机械维护、设计朋友收藏

4)压盖法兰厚度

T 0.75db db 压盖螺栓直径

全面讲述机械密封的原理、结构,值得机械维护、设计朋友收藏

2.压紧载荷与压盖螺栓 1)压实载荷F‘(截断软填料渗漏通道)

F 4 5

4

6 ( D d )Y2 2

N

b a c

1-底衬套 2-填料箱体 3-封液环 4-填料 5-压盖 6-压盖螺栓

全面讲述机械密封的原理、结构,值得机械维护、设计朋友收藏

2.压紧载荷与压盖螺栓 2)截断沿轴及箱壁的泄漏通道所需压紧载荷 F’‘b a c

4

3 F (6D 2 d 2 ) p N 4 5P-介质压力，MPa 3)螺栓载荷F

F max{ , F } F

1-底衬套 2-填料箱体 3-封液环 4-填料 5-压盖 6-压盖螺栓

4F db n [ ]

m