武汉工程大学
过程装备密封技术论文
课题名称：填料密封
专业班级：过程装备与控制01班
学生学号： 1203020130 学生姓名：湛梦梦
学生成绩：
任课老师：刘丽芳
一、填料密封定义
盘根密封是最古老的一种密封结构，在我国古代的提水机械中，就是用填塞棉纱的方法来堵住泄漏的，世界上最早出现的蒸汽机也是采用这种密封形式的。而19世纪石油和天然气开采技术的生产与发展，使填料密封的材料有了新的发展。到了20世纪，填料密封因其结构比较简单，价格不贵，来源广泛而获得许多工业部门的青睐。
二、密封原理
填料装入填料腔以后，经压盖螺丝对它作轴向压缩，当轴与填料有相对运动时，由于填料的塑性，使它产生径向力，并与轴紧密接触。与此同时，填料中浸渍的润滑剂被挤出，在接触面之间形成油膜。由于接触状态并不是特别均匀的，接触部位便出现“边界润滑”状态，称为“轴承效应”；而未接触的凹部形成小油槽，有较厚的油膜，接触部位与非接触部位组成一道不规则的迷宫，起阻止液流泄漏的作用，此称“迷宫效应”。这就是填料密封的机理。显然，良好的密封在于维持“轴承效应”和“迷宫效应”。也就是说，要保持良好的润滑和适当的压紧。若润滑不良，或压得过紧都会使油膜中断，造成填料与轴之间出现干摩擦，最后导致烧轴和出现严重磨损。
为此，需要经常对填料的压紧程度进行调整，以便填料中的润滑剂在运行一段时间流失之后，再挤出一些润滑剂，同时补偿填料因体积变化所造成的压紧力松弛。显然，这样经常挤压填料，最终将使浸渍剂枯竭，所以定期更换填料是必要的。此外，为了维持液膜和带走摩擦热，有意让填料处有少量泄漏也是必要的。
三、应用范围
四、分类
4.1软填料密封
软填料密封是一种轴封的最古老形式，它既适用于各种旋转运动、往复运动的轴、杆密封，也适用于低速螺旋运动。尽管多数回转机械的轴密封已经被机械密封所代替，但应用现代新型填料的软填料密封仍获得广泛应用，尤其是在高温、强腐蚀和含固相颗粒介质工况下应用更为广泛。
软填料密封结构简单，历史悠久而应用广泛．但对被密封漉体通过轼填料密封的泄漏机理和软填料密封的密封机理并没有完全认识清楚。这里简要分析了流体通过软填料密封的泄漏机理和使软填料密封具有良好密封性能的基本要求，井澄清了有关软填料密封机理的一些模糊认识。
众所周知，软填料密封尽管结构简单、应用广泛，对其软填料的开发研究、密封性能研究、结构设计理论等进行了许多卓有成效的工作，但对密封流体的泄漏机理和软填料密封的密封机理并没有完全弄清楚，甚至有一些有关密封机理的概念有待进一步澄清。
4.1.1流体通过软填料密封泄漏的机理分析
密封的功用是阻止泄漏。当密封装置不能控制正常的允许泄漏量时，就意味着密封失效。软填料密封的失效与机械密封的不同，一般不会在毫无预兆迹象的情况下，突然发生灾难性泄漏．通常泄漏量都是逐步加大的。当然，人们总是希望软填料密封一旦安装后，就能长周期地稳定运行。显然，这种情况只有当填料和填料函的体积以及填料特性保持不变才能达到，但实际上，填料和填料函的体积在运行过程中．都将发生变化。对于填料来说，由于润滑剂的流失、纤维的萎缩、磨损、化学侵蚀、受热分解、挤出等会引起填料体积的减少，而轴的磨损又导致填料函体积的增大。人们研究软填料密封，就是力图使这种变化过程的周期尽可能延长。
造成密封泄漏的根本原因有两个，一是密封两侧存在压力差(或浓度差)．或沿泄漏方向有相对运动，由压差引起的流动称为压差流，(由浓度差引起的泄漏为扩散泄漏)，由相对运动引起的流动称为剪切流。即存在着流体泄漏的推动力。二是存在着泄漏通道即流体流动阻力不是无穷大。俏除(或减轻)其中任一因素均可阻止(或减少)泄漏，而以泄漏通道因素对密封性能有最本质的影响。流体通过软填料密封的泄漏有三条途径．即通过填料与静止件界面的泄漏；通过填料本身的泄漏；通过填料与运动界面之间的泄漏。流体通过填料与静止界面的泄漏和
流体通过静密封面的泄漏原理一样。流体通过填料本身的泄漏取决于被密封流体的渗透力和软填料本身的内部结构，编结填料易出现这种泄漏。当介质的渗透力强或介质为气体时，通过填料的渗透泄漏几乎不可避免，但具体的泄漏机制有待进一步探索。对于绝大多数液体介质，泄漏主要是通过填料与运动件之间的界面进行。
但是，流体通过填料与运动件之间界面泄漏的具体机理如何，目前对其进行直接研究的并不多。不过，国内外学者对弹性密封(o形圈密封和唇形密封)作过大量实验研究、计算分析和理论探讨，提出了有关介质泄漏和密封机理的众多见解．这些成果对揭示软填料密封介质泄漏机理很有启发。
被密封流体介质通过填料与运动间界面的泄漏机理有多种形式，常见的有间隙泄漏机理．多孔隙泄漏机理、粘附泄漏机理和动力泄漏机理前两种与静密封处的泄漏规律基本相同，而牯附泄漏是液体在往复运动配合处所特有的泄漏形式，动力泄漏机理是液体在回转运动配台面轴向泄漏的一种形式。
（1）间隙泄漏机理
间隙泄漏机理指流体通过宏观间隙发生泄漏，泄漏流体的流动遵循流体力学揭示的流体狭缝流动规律。尽管实际的流体泄漏途径可能是曲折多变的，但宏观效果上，可以认为流体是通过一径向间隙为C的环隙狭缝而实现泄漏的。该泄漏机理的物理模型简洁，揭示了流体的粘度、流体在填料密封两端的压差、填料密封的轴向长度、径向阃隙的大小和轴的偏摆程度等对流体泄漏率具有重要影响，这与事实一致，对填料密封的设计和操作具有重要的理论指导意义。但对于实际的软填料密封，当预测其泄漏率时，有效径向间隙Cr的确定颇为困难，因为这一径向间隙取决于具体的密封结构、填料性能和操作工况等。
（2）多孔隙泄漏机理间隙泄据机理从宏观的角度出发，揭示软填料密封的流体泄漏规律。但从微观的角度考虑，多孔隙泄漏机理更接近事物的本质。多孔隙泄漏机理认为．密封构件的表面不可能是理想的光滑表面．其微观表面形状是凹凸不平的，许多凸峰和凹坑往往构成了不规则的相互连通的泄漏通道，在流体压差或毛细管的作用下，流体通过这些泄漏通道而实现泄漏。这通常是软填料密封的主要泄漏形式。
（3）粘附泄漏机理如果密封面的微观凹陷是一些与泄漏方向垂直且又不连通
的“沟槽”，这时只要密封填料与凸棱贴紧，即使填料未填密凹槽，旋转运动时也不致发生泄漏。但是，在往复运动的情况下，则可能发生粘附泄漏。这是因为液体与固体表面的粘附作用，使微观凹槽中留有少量的液体，被运动表面带到外侧，当密封表面返回运动时，被带出的液体不可能原封不动地带回，一定有少量液体被排留在外侧成为漏液，其漏液随往返次数和行程距离的增大而增多。（4）动力泄漏机理转轴密封表面上留有的螺旋形加工痕迹，具有“泵液”作用，当轴转动时，痕迹槽内的液体沿螺旋槽轴向流动，如果流动方向与泄漏方向一致，则轴的转动造成流体泄据率的增加，且随转速的增高，泄漏加剧。这一泄漏机理印为动力泄漏机理。
4.1.2软填料密封的密封机理分析
如何利用软填料密封有效地解决工业生产中遇到的密封问题，是软填料密封理论研究的主要任务。密封件在实现对被密封流体介质有效密封的同时，必须保证密封有足够长的使用寿命和较低的摩擦功耗和磨损速率。从密封的角度出发，要求泄漏率尽可能小，但必须同时考虑摩擦、磨损和寿命问题。
(1)尽量小的密封泄据间隙从流体通过软填料密封泄漏的机理分析可以看
出只要存在间隙、存在泄漏通道，就会产生泄漏。软填料密封的本质就是利用密封填料柔软特性、在轴向压紧力的作用下径向膨胀阻塞可能存在的流体泄漏通道。为达到这一目的，软填料密封设计理论认为，对软填料密封施加的力必须使填料与被密封表面之间产生的接触应力能封堵被密封流体压力的作用。一般要求填料函底部的径向接触压力必须等于或大于被密封流体的压力，这一原理一直是软填料密封设计的主要理论准则。
多孔隙泄漏机理揭示密封界面的微观不平为流体的泄漏提供了通道，为达到有效密封从而要求填料柔软而富有弹性。填料柔软使其受变形后能较易填塞密封界面的微观泄漏通道，并且摩擦功耗低；良好的填料回弹性可以补偿固体积损失引起的应力松弛，以及降低被密封轴不圆度及偏摆对密封作用的不利影响。要求填料具有良好的回弹性与柔软性，也是开发新型填料一直遵循的基本观点。为了防止或减少牯附作用造成的泄漏，应尽量减少微观凹槽的深度，降低被密封轴的表面粗糙度不失为一种有效方法。减少和防止动力泄漏的有效方法是避免在转轴表面上残留螺旋形痕迹或控制螺旋形痕迹的方向，使之与流体泄漏方向相反。
(2)良好的润滑性能软填料密封良好的润滑性能是保证密封长周期运行的必要条件，同时使密封具有较低的摩擦功耗和磨损速率。为了保证良好的润滑条件，软填料密封通常允许少量的泄漏存在。对于一般的填料(不包括具有自润滑性能的填料)只是对流体的流泄起节流作用而不是将其完全阻止或封闭填料中浸渍润滑剂或提高填料本身的自润滑能力就是为保证填料具有良好的润滑性能。
(3)软填料密封机理的“轴承效应”和“迷宫效应”辨析关于软填料密封如何保证持久稳定地起密封作用，有两种常见的观点，即“轴承效应”和“迷宫效应”。软填料装人密封腔后，经压盖对它作轴向压缩，使它产生径向力保持与轴紧密接触，建立起密封状态。与此同时，填料中浸渍的润滑剂被挤出，在接触面之间形成液膜。呈“边界润滑”状态，类似滑动轴承，故称为“轴承效应”。早在60年代，有人指出，“填料在需要润滑这一方面很像轴承”。有的文献认为，“在典型的密封装置中，流体流经很小的问隙，对于填料就像润滑剂的作用一样当密封构件配台过紧时，流体流不进去，填料就会干转，除非润滑剂由别的方法来提供，否则填料就会发热、变硬，并划伤轴。和轴承的破坏一样”。因此按照“轴承效应”的观点，要求软填料密封必须像轴承一样。应得到良好的润滑。
关于“迷宫效应”，意思是说，“填料压紧后，未接触的凹部形成小沟槽，有较厚的液膜，当轴与填料有相对运动时，接触部分与非接触部分组成一道道规则的迷宫，起阻止液流泄漏的作用”，并认为良好的密封在于维持“迷宫效应”。不少作者都支持这一观点。
这种“迷宫效应”的解释，气体迷宫密封的原理是气体通过密封齿和膨胀空腔，依靠节流、膨胀和涡流摩擦使速度能转换成摩擦耗能而实现逐级降压达到密封。而填料密封中微观不平度构成的所谓“迷宫”，并投有这种降压作用。实际上，恰恰相反，它是造成多空隙泄漏、粘附泄漏或动力泄漏的基本条件。
早在60年代，就人就提到过，“填料函的操作像一个可调整的迷宫。迷宫的大小，决定于填料在轴向力作用下径向膨胀的能力，流体通过填料界面的泄漏可以认为是通过一个有敬径向问隙为Cr的环隙，以层流的形式实现。间隙由无数类似迷宫的泄漏通道所组成，问隙的太小反比于密封比压”。显然，这里提到的“迷宫”，正是为流体泄漏提供的泄漏通道。所以，如果按维持或加强“迷宫效应”的观点改进软填料密封性能将得出相反的效果
(4)软填料密封的特点：
1不需冲洗和冷却。
2可节约轴功率的消耗，节约电能。
3永不磨损轴和轴套。
4可在线修复（即在不停机的状态调整、修复和补充），维修强度低。
5安装简单，维护方便。
6无规格限制，可减少库存，使用寿命长。
7泄漏量减少或可做到无泄漏。
8具有反复使用性，长期使用综合经济效益显著，管理上台阶。
4.1.3软密封填料
1.软密封填料，俗称泥状软填料，是一种新的无石棉高分子材料合成的密封填料，外观如胶泥状具有特殊的可塑性，能够在填料涵内由两端盘根环封闭住填料后形成圆筒状的滑块，与轴的相对运动面之间产生非常薄的液膜，由于软填料的特殊材料的作用，产生的摩擦热接近于零。因此是世界上产生摩擦阻力最小填料之一，而填料之间高分子阻隔剂的作用保证了介质之间的不渗漏。因此，该种填料是唯一一种可塑的、低摩檫而不需冷却水冲洗的泵用填料。
2.根据工作介质及工况条件的不同，选择相应的软填料：
3.软填料、盘根及机械密封对比表：
4.安装指南
1拆开泵体压盖，清除所有旧的盘根及其他连接物的辅助装置，拆除分水环或将水环推入底端。
2清洁轴或轴套，将轴套上的锈垢及水垢清除干净，以减少润滑的阻力。
3选择两端环用盘根，应按工况条件的不同选择不同的端环盘根，大小应按填料涵的间隙大1mm的盘根为益。
4盘根接口切成45°的斜角，长短必须以包裹住轴套合缝为准，不可过长或过短。切口的长角方向尽量与轴的旋转方向相同。
5安装时先将盘根底环装入填料涵的底部，并用装填工具将底环压紧、压实，以保证底环的平整和不转动。
6将软填料揉成条形盘根状装入填料涵，每根软填料的连接必须不留缝隙，以保证其填料涵内的饱和度，不可过分压紧，亦不可产生空隙，适当的饱和度是
软填料安装好坏的关键。
7每条软填料装入并稍微压紧后，装入外端环盘根，并预留出压盖的位置。压盖将外环轻轻压入，使之紧贴软填料部位并有一定的推入感，压盖必须压入填料涵内有5mm以上的深度为合适。
8启动泵空转30秒左右停机，可将压盖往后退出2mm左右，再正常启动泵，填料涵不升温，压盖不摆动为合适。可调节压盖螺栓来控制泄漏，正常运转半小时后，不升温，泄漏在允许范围内既完成安装全过程。
注：对于抽真空负压泵的填料安装必须在专业人员的指导下方可规范完成安装。
5.维护方法
1：冷却水管路拆除后，可将填料涵的入水口处装上一球阀，球阀始终保持待开的位置。
2：安装完毕开机半小时后，若填料涵泄漏过大，可在球阀口将软填料徐徐补入直至不漏。但注意必须边加入边观察，以不发热为准。切不可在短时间内大量压入，以免造成盘根切口错位或入口处过饱发热。
3：泄漏过大也可许压盖徐徐的推入直到不漏或泄漏减少。
4：长期使用后若注入口难以加入填料时，可在停机状态下将外环盘根取出，将软填料揉成条状补入填料位置，再将盘根外环压入也可达到止漏的效果。因而维护起来非常方便。
4.1.4软填料密封在密封行业的应用
随着技术的不断发展，一些新材料应用于填料密封，在水泵运转良好的情况下可达到微量渗漏或完全无泄漏的效果，此种填料就是层状剪切填料，俗称软填料。层状剪切填料是一种全新填料密封新产品，采用高纯度的石墨、纯合成纤维、PTFE和有机密封剂进行混合，形成一种无规格限制的胶泥状物质。该密封系统由前编结端环、注射系统、后编结端环及填料压盖组成。由于软填料在使用中会粘住内侧轴和外侧的填料函壁。石墨填料环会发生内部层状剪切，转动出现在分子间引力较小的软填料内部，而不是相对于轴套运动，因此可以保护设备。同时还能降低摩擦损耗功率，节省电能。该填料形成的合成材料环与填料箱或轴套的不规则处完全吻合，不会有渗漏，也无需进行冲洗，对轴套外表面机加工精度要
求低，可节省冲洗水和避免因轴套被磨损后表面精度达不到要求而频繁更换轴套，降低了维修的工作量。无规格方面的要求可重复使用，从而节省库存。填装简单，可实现注射装填，连续运行时间长，可实现在线维护、且维护量小。软填料密封可明显降低电耗、水耗、备件损耗、设备损耗，降低了检修维护劳动强度，也因此降低了事故发生率，在实际生产中较为经济实用，具有广泛的推广价值和应用前景。
3.安装步骤
1）首次使用时打开循环水泵上半壳体，取出循泵转子，拆掉分水环，更换新轴套。并在壳体上填料室部位钻一由12的小孔，套扣，以各将来添加软填料时使用。
2）将攒好的转子安装回原位，在填料室内侧装1～2道普通盘根，在外侧装一道普通盘。
3）将XH8400软填料层层压入填料室下半腔内，然后按下半腔的形状堆放在上半轴上，以手压实，密实度不低于95％。
4）将整个填料层依轴的形状修整平滑，将泵上半壳体安好，用堵头将填料室小孔堵好。5）装好压兰盖，旋紧螺母，直至压兰盖子口进入填料腔3～5mm即可。
6）将压兰盖旋松两扣，手动盘车感觉转动灵活后，开泵试车。
7）如有漏水现象，将压兰盖逐步旋紧，直至不漏；若压兰盖旋到底也不能控制漏水，再用填料注射枪通过填料室小孔加注软填料，直至满足工艺要求为止。8）试车后如发现轴套或压兰盖有严重发热现象，及时旋松压兰盖螺母，过一段时间发热现象就会消失。
9）检查一切正常后，将循泵投入运行。
4．注意事项
1）安装时轴套应尽量光滑，以减小摩擦，防止软填料被挤出。
2）软填料不要压得过多过实，否则启泵后软填料冒烟并被挤出。
3）填料室内外侧阻挡盘根接口应吻合良好，可用专用刀具切成45度角安装。否则会造成填料遗失或从压兰盖处挤出。
4）压兰盖应进入填料腔3-5mm，如果未进入填料腔，会造成外侧盘根偏移，填料被挤出。
5.使用效果
经过一号循泵几个月的试用，效果不错。在此基础上，从2004年11
月份开始，陆续对其它5台循环水泵进行了改造，经过半年多的使用，效果明显，主要体现在以下几个方面：
1）不需对设备进行改造，即可实现良好密封；
2）由于摩擦系数小，使得轴与填料间没有磨损。泵体可以得到保护，；
3）节电1％-6％左右，节能降耗；
4）使用寿命长，长期无需更换，降低故障率；
5）可在线修复，减轻工人劳动强度：
6）不需冷却或冲洗，不泄露，避免介质的无谓流失：
7）不磨损轴或轴套，降低备件消耗；
8）提高泵效，降低使用成本；
9）长期价格低廉；
10）安装中技术要求低，无须对人员进行专门培训；
11）填料可重复使用，用过的填料可按一定比例与新填料混合，可重新使用，密封效果不降低。
综上所述，软密封填料是一种良好的密封材料，是盘根密封的升级换代产品，它综合了机械密封和盘根密封的优点。具有使用寿命长、价格低廉、不泄露、节能降耗等优点，具有良好的发展前景。
4.2 硬填料密封
1、硬填料密封是非弹性体接触动密封的一种形式。以金属-石墨等非弹性体制成的硬填料密封，具有较弹塑性体密封（软填料密封）更高的耐热、耐压和高速性能，广泛用作压缩机、高压釜、柱塞泵等的往复密封与旋转密封。硬填料密封是依靠填料的弹性结构和流体压力作用，是密封环与轴紧密贴合，达到节流阻漏的目的。
2、硬填料密封有开口环和分瓣环两类。
1）开口环是一种金属自张性密封环。用于活塞式机械中的称为活塞环，用于旋转机械中的称为胀圈。
2）分瓣环是一种圆柱面接触式动密封，可做旋转动密封。用于汽轮机、航空发动机中。又可做往复动密封，用于蒸汽机、内燃机、活塞式压缩机（活塞杆与气缸密封）。
3）硬填料密封的应用范围见表所示。
五、填料密封新技术
5.1传统硬铬镀层的替代
由于填料与设备的往复或旋转杆件之间产生直接接触和摩擦磨损，因此填料和杆件这对摩擦副成为影响填料密封工作可靠性、耐久性和稳定性的主要因素。为提高杆件的耐磨耐蚀性能，以往一般采用硬铬镀层，强化与防护如柱塞，活塞表面、阀杆表面以及气阀表面等机械部件的表面，提高填料密封的使用寿命。但是，镀铬所生成的废水、废渣和废气对环境有长久破坏，同时对人体健康极其不利，长期工作在电镀环境中可导致人体肾功能衰竭、心率衰竭和白血病，因此目前人们在使用或探索性使用硬铬替代品。例如，通过在摩擦件表面沉积抗磨润滑Ni基纳米/非晶合金等[9、10]，通过工艺条件的选择与控制，在表面上形成功能梯度镀层材料；通过物理／化学气相沉积法(PVD／CVD)，激光真空弧薄膜沉积技术(VLDT)，超音速氧燃气火焰喷涂(HVOF)[11]，超音速等离子喷涂(HEPJet)等技术与方法，在表面上获得高致密涂层。镀层粉料有CrN、CrAlN、CrTiN、NiCo 和复合陶瓷。
5.2CMS2000密封系统
CMS2000层状剪切式是美国赤土盾公司开发的一种全新填料密封新产品，采用高纯度的石墨、纯合成纤维、PTFE和有机密封剂进行混合，形成一种无规格限制的胶泥状物质，该密封系统由前编结端环、注射系统、后编结端环及填料压盖组成[12]
由于CMS2000填料在使用中会粘住内侧轴和外侧的填料函壁。软填料会发生内部层状剪切，转动出现在分子间引力较小的软填料内部，而不是相对于轴套运动，因此可以保护设备，降低摩擦损耗功率，节省电能。该填料形成的合成材料环与填料箱或轴套的不规则处完全吻合，不会有渗漏，也无需进行冲洗，对轴套外表面机加工精度要求低，可节省冲洗水和避免因轴套被磨损后表面精度达不到要求而频繁更换轴套，降低了维修的工作量。无规格方面的要求可重复使用，从而节省库存。填装简单，连续运行时间长，可实现在线维护、且维护量小。适用条件：温度-18～200℃；轴转速8 m/s；化学介质耐受性：pH值4-13；耐压0．7MPa[13]。CMS2000填料密封可明显降低电耗、水耗、备件损耗、设备损耗，降低了检修维护劳动强度，也因此降低了事故发生率，在实际生产中较为经济实用，具有广泛的推广价值和应用前景。
5.3JamPak密封箱系统
美国TEADIT公司研发了JamPak27，一种可注射的泵和阀门填料密封剂。当泵和阀门发生泄漏时，可以在不停机的情况下，注入这种具有延展性的填料来防止泄漏。TEADIT公司根据实际的需求，研发的JamPak密封箱系统，结合特殊配方的TEADIT JamPak27密封剂使用，显著提高了可注射密封填料技术用于轴密封的完整性和可行性。JamPak27是由高品质的合成纤维和精心选择的不同油脂混合物和粘合剂组成的一种新型密封剂，并有几种不同型号的密封剂可供选择。这种特殊的纤维和粘合物的混合物可以使密封系统完全无泄漏。JamPak 27无污染，对人体无损伤。这种密封剂的密封结构同样不是靠介质的泄漏来保证润滑的，因此完全可以避免由于摩擦过热而导致的压缩密封失效。这种可注射的JamPak 27密封剂可以用任何平刃刀具甚至可以用手指进行操作，塞满填料盒。
JamPak密封箱系统是一个可有效完成注射密封操作的系统。它可以确保填料密封用的顶环和底环保持恒压，有效避免可注射性填料随时间而减少，出现压力降低而导致的密封失效。JamPak密封箱系统提高了可注射密封填料的可操作性和可行性，避免了操作过程中由于轴的位移及振动、磨损而导致注射过程中的密封剂喷出现象。应用该项技术，需要在原来的填料腔上钻一个小注射孔，将原来的密封装置用新的TEADIT密封箱装置和Teadit 2070压紧环所取代。一个压紧环沿轴放在填料盒的底部，另一个同样材质的顶环盖在填料函的顶部，并由弹性载荷压紧。如果需要填充密封剂，无需清除原来的填充物，可以直接用装塞注射枪向填料函内加入新的密封剂[14]。
六、总结
填料密封是一种常用的密封形式，但由于其密封结构及原理，易出现介质泄漏、轴过热、摩擦阻力大等缺点。为了解决传统的填料密封所存在的问题，国内外不断研发密封新型材料与技术。新型密封材料及密封技术的出现，扩大了填料密封的适用范围及密封性能，使填料密封的应用前景越来越广阔。
基础知识真空密封 自定义搜索基础知识--真空密封 基础知识――真空密封{VKP&{~O 真空联机密封性能取决于联接处的泄露和真空材料的放气。对任何真空系统总希看漏、放气量与密封形式、密封材料、加工精度及装配质量等诸多因素有关，故在联接处总会存在一定的漏、放气量，因此可根据真空系统工作的性质，真空室工作工作应力的高低及其出口处抽气速度的大小提出要求。F?{laAYE 真空系统中的压力在高于10-5Pa真空范围内广泛使用合成橡胶、环氧树脂和塑料。认真空度提到压力10-7Pa的真空范围时，这些密封材料就不能用了，需要应用超高真空的密封材料如金或铜作垫圈，而真空壳体不能用软刚需要改用不锈钢。bpdluWS+} 超真空气体内的气体状态是动态平衡状态。系统内的压力极限，一方面与泵的有效抽速有关，另一方面与来自真空壳体及其内部的零部件的气流量有关。因虽有系统的有效抽速由于泵有结构尺寸和用度的原因，总存在实际限制。所以，减少气流量就成为达到超高真空状态的基本设计目标，成为选择超高真空材料的主要准则。SbH}cu8 作为真空系统内部用的材料，要求饱和蒸汽压低，为了减少慢性解吸和体出气，要求能耐450℃高温烘烤，而不降低机械强度和不发生化学和物理损伤。作为真空系统壳体材料，要求能忽略气体渗透，承受得住大气压的压力，烘烤期间耐空气腐蚀和不发生漏气。此外，要求选用材料，加工制作轻易，价廉易得。iJr(;Bq 对于真空度低于10-7Pa的超高真空，固然自然和合成橡胶是理想的密封圈材料，弹性好，装配成真空密封后法兰螺栓受力很小，而且可以多次重复使用;℃烘烤，实际上可可供选用的几种250但由于超高真空系统要求密封圈材料耐． 橡胶材料都不能满足要求。真空度更高(即压力更低)的超高真空，则必须采用金属密封。CIAKXYM9.1真空用橡胶密封圈)u]1j@Id 接触式真空动密封的结构，最常用的有下面几种类型:①J型真空用橡胶密封―J 型真空用橡胶密封圈工作表面应平整光滑，不答应有气泡杂质、凹凸不同等缺陷;②O型真空用橡胶密封圈;③骨架型真空用橡胶密封圈;④真空用O形橡胶密封圈。fcw/l,k99.2真空用金属密封圈OhTd~R` 金属密封圈密封的可拆联接是超高真空系统中常用的联接形式，它是为满足超高真空要求而必须经200~400℃的高温烘烤除气而采用的密封方式。Lp.2[3 常用的金属密封圈的材料有金丝和无氧铜两种，它们有下列一些性能:%8$|7;(2k ①金(Au)具有高的化学稳定性，高温时不氧化，塑性好，屈服极限比铜或铝低一倍，在较小的夹紧力下即可产生塑性变形，膨胀系数为αg=14×10-6cm/cm℃，比不锈钢的膨胀系数αs=18×10-6cm/cm℃稍低。金制密封圈虽有良好的密封性能，但在夹紧力的作用下会发生明显的变形硬化，强度增加。为了保证密封圈密
真空密封性能与分类 真空联机密封性能取决于联接处的泄露和真空材料的放气。对任何真空系统总希望漏、放气量与密封形式、密封材料、加工精度及装配质量等诸多因素有关，故在联接处总会存在一定的漏、放气量，因此可根据真空系统工作的性质，真空室工作工作应力的高低及其出口处抽气速度的大小提出要求。 真空系统中的压力在高于10-5 Pa真空范围内广泛使用合成橡胶、环氧树脂和塑料。当真空度提到压力10-7 Pa的真空范围时，这些密封材料就不能用了，需要应用超高真空的密封材料如金或铜作垫圈，而真空壳体不能用软刚需要改用不锈钢。 超真空气体内的气体状态是动态平衡状态。系统内的压力极限，一方面与泵的有效抽速有关，另一方面与来自真空壳体及其内部的零部件的气流量有关。因虽有系统的有效抽速由于泵有结构尺寸和费用的原因，总存在实际限制。所以，减少气流量就成为达到超高真空状态的基本设计目标，成为选择超高真空材料的主要准则。 作为真空系统内部用的材料，要求饱和蒸汽压低，为了减少慢性解吸和体出气，要求能耐450℃高温烘烤，而不降低机械强度和不发生化学和物理损伤。作为真空系统壳体材料，要求能忽略气体渗透，承受得住大气压的压力，烘烤期间耐空气侵蚀和不发生漏气。此外，要求选用材料，加工制作容易，价廉易得。 对于真空度低于10-7 Pa的超高真空，虽然天然和合成橡胶是理想的密封圈材料，弹性好，装配成真空密封后法兰螺栓受力很小，而且可以多次重复使用。但由于超高真空系统要求密封圈材料耐250℃烘烤，实际上可可供选用的几种橡胶材料都不能满足要求。真空度更高（即压力更低）的超高真空，则必须采用金属密封。 1.真空用橡胶密封圈 接触式真空动密封的结构，最常用的有下面几种类型：
本文阐述了密封学的概念、研究内容和研究意义，综述了目前橡塑密封、机械密封和填料密封技术的现状，分析了我国与世界密封技术先进发达国家在研究水平和新产品开发能力上的差距，并就我国未来密封领域研究的重点提出了若干建议。 1密封技术现状 1.1橡塑密封[3-10] 1.1.1新材料和新工艺的应用 新材料和新工艺的应用推动了橡塑密封技术的快速发展，不仅使橡胶材料拥有了良好的低摩擦性能，而且还使橡胶材料具有高强度等力学性能指标。如，20世纪70年代美国杜邦公司开发了氟弹性体Kalrez（称为全氟醚橡胶），日本大金公司和前苏联也开发出此类产品。该橡胶具有聚四氟乙烯的耐热、耐化学稳定，能耐氟溶剂以外的一切溶剂，由全氟醚橡胶加工的密封制品可以在260~290℃下长期使用，间断使用温度可达到315℃，是目前耐热性能最好的氟橡胶。特种工程弹性体（ACM、ECO、FKM、HNBR等）在特殊工况下取代NBR 等低性能耐油橡胶；对橡胶表面进行低摩擦化改性处理，如喷涂PTFE氟塑料涂层或采用FEP（氟化丙烯）和PFA（全氟化合物）等氟塑料包覆橡胶来制造低摩擦、高耐磨橡胶，提高产品耐介质性能（溶剂、强酸、强碱）以及抗压和耐温等级；橡塑材料的极限化改性和纳米技术改性，可提升橡塑材料力学性能和赋予一些特殊功能。由杜邦公司研发生产的高性能全氟橡胶FFKM具有耐高温、耐燃气和强烈的化学腐蚀，弹性好，压缩永久变形低，弹性好等优点，在化工、食品、印刷、半导体等行业应用。 与此同时，新材料和新工艺的应用也使工程塑料具有优良的摩擦学特性、化学稳定性和耐温性能，主要包括： (1)聚氨酯（PU）材料的高性能化：一是提高其高低温性能、压缩永久变形性能以及耐介质性能，如Parker 公司的改性PU可长期耐温120℃。二是对PU进行低摩擦化改性，如Simrit公司独家推出用自润滑材料浸润获得的PU92AU21100，具良好的润滑性，耐超低温性能达到了20K（-253℃）。 (2)聚四氟乙烯（PTFE）复合改性与应用：为了克服PTFE的某些物理性能方面的缺陷，采用PTFE材料为基体与各种有机或无机填料复合，如石墨、铜粉、碳纤维（CF）、聚酰亚胺（PI）、聚醚醚酮（PEEK）、聚甲醛（POM）和聚苯硫醚（PPS）等材料复合，开发出适用于不同应用情况下的产品。膨体聚四氟乙烯是将聚四氟乙烯经拉伸、膨化后形成的具有强韧而多孔型、高度纤维化的新材料，不但保持了聚四氟乙烯本身独特的化学稳定性、极低的摩擦系数、广阔的操作温度，而且它的微纤维化内部结构更使其制品具有超乎想象的坚韧性。 (3)超高分子量聚乙烯（UHMWPE）的应用：UHMWPE具有自润滑、耐磨损、耐冲击、耐溶剂、耐低温、不粘、憎水和卫生等优异性能，制造耐磨运输、设备衬里、机械零件，如推土机刮板、挖土机的内衬，自卸船货仓内衬板，用途十分广泛。 1.1.2密封系统的新结构 (1)新型油封[6]：该油封由Simrit公司独家推出，配备有测试密封（旋转密封）泄漏量的传感器，可用于设备泄漏的在线状态检测。 (2)EVD智能密封[7]：该密封由Hunger公司独家推出。液压缸密封件磨损和变形后，通过一个专用装置，调节密封件（弹性体）的内部压力，自动调整密封件的压缩量，恢复密封功能。该结构可用于可靠性要求非常高的装备（如伺服液压缸、水力液压缸），已经在大型水
现代油封设计指南 摘要 油封是由橡胶制备而成，并广泛应用于各种条件下。它非常经济的对旋转轴提供密封，能够阻挡内部润滑的泄露还能够防止外部污染物的进入。当设计某一特定情况下的油封时有很多方面需要考虑。本文献无法概况所有的设计方面，也不可能将市场上可以获得的规格进行全面分类，而是给读者提供重要的实例和指导并对针对设计者提供功能方面建议。 1 简介 第一眼见到油封感觉它是非常平凡的产品，有着非常简单的功能，也就是保持内部润滑和阻止外部污染物的进入。而制造者和使用者的经验可以充分证明，这个产品有着比它外在表现的更多的科技含量和技巧。这些技术也是非常必要的，因为强制性的功能不会很容易实现了。使用寿命的的提高和使用温度的提高及更多侵蚀性润滑油的使用方面加大了技术的难度。 在系统化研究油封密封基本原理以前对油封的研究就开始了。油封的目标和要求就是要提供物理的障碍密封润滑油。在这种情况下，出现了对轴的大的摩擦和磨损，但这些都看出是正常的。此时最流行的密封材料就是皮革，有时会浸泡些化学材料以提高其性能。随着1930s轴转速的提升现行的密封产品出现了严重缺陷，但是有幸的是发现了合成橡胶材料，并成功的应用在了密封行业，造就了今天这样可以有如此广泛的产品可以选用。 2 密封体系 在通用的静态和动态密封问题中都会有相互影响的各因素，油封也不例外。短期或长期出现的漏油经常是因为油封自身原因或是其他不可预见的外部或是内部作用而引起的。油封密封基本的系统包括密封件、轴、润滑系统、清洁的操作环境。如果轴没有出现偏心，那么油封将静止在壳体内，也不会出现对轴心的偏移。当然这只是一个理想的状况，在理论分析的时候可能会有类似的定义。 但现实的情况并不是如假设的那么理想。即使是轴的粗糙度达到了标准，但是也会有不同的表面状态的存在。轴的圆度公差符合标准，在密封部位也会出现不同的油膜厚度。轴的材料也会起到作用，尽管钢被认为是合适的，但是，钢也有很多的型号，其中铸钢经常被使用。不同的加工特点及导热性能会影响到密封区域的温度。比如，不锈钢的导热系数只有
密封技术基础知识 一、密封技术 1.1泄露 泄露是机械设备常产生的故障之一。造成泄露的原因主要有两方面：一是由于机械加工的结果，机械产品的表面必然存在各种缺陷和形状及尺寸偏差，因此，在机械零件联接处不可避免地会产生间隙；二是密封两侧存在压力差，工作介质就会通过间隙而泄露。 减小或消除间隙是阻止泄露的主要途径。密封的作用就是将接合面间的间隙封住，隔离或切断泄露通道，增加泄露通道中的阻力，或者在通道中加设小型做功元件，对泄露物造成压力，与引起泄露的压差部分抵消或完全平衡，以阻止泄露。 对于真空系统的密封，除上述密封介质直接通过密封面泄露外，还要考虑下面两种泄露形式： 渗漏。即在压力差作用下，被密封的介质通过密封件材料的毛细管的泄露称为渗漏； 扩散。即在浓度差作用下，被密封的介质通过密封间隙或密封材料的毛细管产生的物质传递成为扩散。 1.2 密封的分类 密封可分为相对静止接合面间的静密封和相对运动接合面间的动密封两大类。静密封主要有点密封，胶密封和接触密封三大类。根据工作压力，静密封由可分为中低压静密封和高压静密封。中低压静密封常用材质较软，垫片较宽的垫密封，高压静密封则用材料较硬，接触宽度很窄的金属垫片。动密封可以分为旋转密封和往复密封两种基本类型。按密封件与其作用相对运动的零部件是否接触，可以分为接触式密封和非接触式密封。一般说来，接触式密封的密封性好，但受摩擦磨损限制，适用于密封面线速度较低的场合。非接触式密封的密封性较差，适用于较高速度的场合。 1.3 密封的选型 对密封的基本要求是密封性好，安全可靠，寿命长，并应力求结构紧凑，系统简单，制造维修方便，成本低廉。大多数密封件是易损件，应保证互换性，实现标准化，系列化。 1.4 密封材料 1.4.1 密封材料的种类及用途 密封材料应满足密封功能的要求。由于被密封的介质不同，以及设备的工作条件不同，要求密封材料的具有不同的适应性。对密封材料的要求一般是： 1）材料致密性好，不易泄露介质； 2）有适当的机械强度和硬度； 3）压缩性和回弹性好，永久变形小； 4）高温下不软化，不分解，低温下不硬化，不脆裂； 5）抗腐蚀性能好，在酸，碱，油等介质中能长期工作，其体积和硬度变化小，且不粘附在金属表面上； 6）摩擦系数小，耐磨性好； 7）具有与密封面结合的柔软性； 8）耐老化性好，经久耐用； 9）加工制造方便，价格便宜，取材容易。 橡胶是最常用的密封材料。除橡胶外，适合于做密封材料的还有石墨等，聚四氟乙烯以及各种密封胶等。 1.4.2 通用的橡胶密封制品材料 通用的橡胶密封制品在国防，化工，煤炭，石油，冶金，交通运输和机械制造工业等方面的应用越来越广泛，已成为各种行业中的基础件和配件。 橡胶密封制品常用材料如下。
公司简介 | Company Profile 唐山博格曼密封技术有限公司从事各类密封基础元件的开发与制造，08年，引进德国先进的密封制造技术，规模化生产适用于冶金、电力、化工等行业的精密密封件产品，产品包括油封、液压密封、O形圈以及各类无石棉垫片与盘根等，品质一流。 公司代理经销日本NOK、德国BUSAK+SHAMBAN、MERKEL、COFI、BURGMANN机械密封等公司的优质密封元件。公司拥有一支高素质的员工队伍，销售网络遍及北京、天津、河北、辽宁等地区，为客户提供密封系统与元件的选型、配置、设计、技术支持、现场服务与咨询，专业、高效、高品质的顾问式售前、售中、售后服务是与您共同发展的基础。 主要产品分类： 旋转密封、轴用密封、孔用密封、孔轴两用密封、防尘密封件、导向系列、机床导轨密封、密封胶系列。 无石棉垫片系列、碟型弹簧、盘根系统。
提纲 一、密封件的概念 二、密封件的分类及原理 三、密封材料分类 四、旋转运动用密封件 五、密封件的失效 六、密封件的保存 一、密封件的概念 1、发展概述 2、定义：防止流体或固体微粒从零件相结合面间泄漏，以及防止杂质如灰尘、 空气、水等侵入装置的元件。 ●密封件的基本要求 a、在一定的流速、压力、温度范围内具有良好的密封性能和耐介质性能 b、对于动密封，要求摩擦阻力及摩擦系数小，且稳定 c、工作寿命长，在工作过程中磨损少，磨损后有一定自动补偿的能力 d、结构简单、紧凑、容易拆装，制造方便，保证互换性，符合标准化、系列 化。 ●密封件失效的后果 A、机械动作失效 B、漏油对环境的污染 C、对液压系统的损害 D、对润滑油的污染 ●密封件的应用 1、液压行业压力机航空航天工业军事工业 2、化工能源交通汽车工业冶金工业连轧机等
典型航空发动机密封技术应用概况 密封技术是航空发动机的重要组成部分，随着现代科学技术水平的进步，对密封装置也提出了更高的要求，先进的密封结构可显著提高航空发动机的性能，自20世纪80年代以来，世界航空强国投入大量的人力和物力对先进的密封结构进行了深入研究，相继开发出了多种不同结构的新型密封技术。本文主要介绍现代航空发动机中常见的几种典型密封结构的特点、优缺点及其工程应用情况。 一、篦齿密封技术 篦齿密封是一种非接触式密封，是航空发动机中最常用的密封结构，其结构如图1所示，主要由转动件上的一系列周向篦齿及静子件上的环形圆柱面组成。密封原理是密封齿和静子间形成一系列间隙和耗散空腔，当泄漏流体通过间隙时，急剧加速膨胀，速度能量在通过耗散空腔时由湍流旋涡耗散为热能，由于流体产生节流与热力学效应，泄漏流的压力逐级降低而达到密封效果。因此篦齿的封严效率与转子和静子的径向间隙以及篦齿数目有很大关系。 篦齿密封具备结构简单和成本低的優点，但是封严效果差，工作过程中篦齿与外环的刮摩会增大密封间隙，导致泄漏量增加，并且在封严环前后压差较大的情况下，气体逸漏过程中容易激发封严环震动，带来不利影响。因此出现了几种篦齿封严的改进方式：（1）在静子件外环表面涂覆可磨损封严涂层，涂层一般为质地较软的氧化物涂层或者镀层，可以承受篦齿与外环的轻微刮摩;（2）改进篦齿封严通道，提高封严效果，比如台阶型篦齿，篦齿朝气流方向倾斜一定角度的倾斜篦齿，刀型篦齿等结构;（3）采用蜂窝阻尼外环密封技术，将蜂窝封严环通过高温真空纤焊焊接到机匣封严环表面，国外某型发动机采用蜂窝结构的封严装置后，发动力推力提高了10%以上。 二、石墨密封技术 石墨密封是密封用的石墨装在石墨座内，靠弹簧力和封严座轴向
2012~2013学年1学期现代密封技术（A）课程考试试题 拟题学院（系）:机电工程学院拟题人:张明，张祥，李高泽，杨建适用专业: 装控10.1-4 校对人： 一、判断题（共10小题，20分） 1、影响密封效果的因素，除了垫片本身的性能外，还取决于系统的刚性和变形、组合面的粗糙度和不平行度等，但是不包括但是不包括紧固载荷的大小和均匀性。（） 2、对有一定压力、强渗透性气体，应选用凹凸面或榫槽面法兰，宜可选用平面法兰。（） 3、垫片密封原理是材料受压缩后发生的弹性或弹塑性变形能够填塞密封面的变形和表面粗糙度，以堵塞界面泄漏的通道。（） 4、金属垫片有金属平垫、波形垫、环形垫、齿形垫、透镜垫、八角垫、双锥环、C形环、中空O形环等。均用金属材料制成，也会产生渗透泄漏。（） 5、在流体静密封中，以外加载荷产生压紧应力的强制垫片密封使用量最大，主要用于中低压密封和小直径的高压密封，由其外加载荷的连接形式而言，常用的有法兰连接与螺纹连接两种，密封机理相同。（） 6、凹凸面法兰由于内侧无约束，对操作温度高、封口直径大的设备，使用该种密封面时，垫片仍存在被挤出的可能。（） 7、泄漏量与填料两侧的压力差、轴的直径成正比，与介质粘度、
填料安装长度成反比，而与半径方向间隙的三次方成正比（） 8、在机械密封系统中，根据冲洗液的来源与走向，冲洗这一单元流程可分为自冲洗、外冲洗和单向冲洗。（） 9、编结填料是将几股棉线或石棉线绞合在一起，将其填塞在填料函内即可起密封作用，多用于低压蒸汽阀门，很少用于旋转或往复运动轴。（） 10、为了防止石棉橡胶垫粘在法兰密封面上不便清理，可在垫片两面均匀涂上上一层薄薄的石墨涂料。（） 二、选择题（共10小题，20分） 1、下列泄露方式中属于事故性泄露的是（） A．界面泄露 B. 渗透泄露 C. 吹出泄露 2、下列属于半自紧密封的是（） A. 双锥环密封 B. 卡扎里密封 C. 平垫密封 D. 伍德密封 3、下列几种密封中，不属于静密封的是（） A．无垫密封 B. 垫片密封 C. 往复轴密封 D. 胶密封 4、密封元件的蠕变总是存在的，且温度越高蠕变（） A. 越小 B. 越大 C. 先高后低 D. 先低后高 5、以下那种机械或设备不采用机械密封（） A．离心泵 B. 压缩机 C. 反应釜 D. 化工厂的管道6、垫片要产生初始密封的基本要求是垫片具有（）
全日制专业论文 题目密封技术发展与应用综述 作者姓名赵剑锋 导师姓名、职称樊玉光教授 专业学位领域流体机械及工程 提交论文日期2016 年1月4 日
摘要 摘要: 主要对密封技术的发展过程、密封的分类和典型密封种类等进行了概述，介绍了不同密封形式的特点和应用范围，对密封工业的发展过程进行了概述。对静、动密封进行了分类，并对其机理进行了分析。随着计算机和电子技术日新月异的发展，各种密封特别是机械密封将会在化工、石油化工、能源等工业领域中得到广泛的应用。 关键词：密封技术；密封种类；静、动密封；机械密封
目录 1密封技术介绍 (1) 1.1流体密封的定义 (1) 1.2流体密封的作用 (1) 1.3流体密封的分类及其典型代表 (1) 1.4流体密封技术发展 (2) 1.4.1迷宫密封及其发展 (2) 1.4.2浮环密封及其发展 (2) 1.4.3机械密封及其发展 (3) 1.4.4干气密封及其发展 (3) 2动、静密封技术原理 (4) 2.1密封的分类 (4) 2.2静密封——垫片密封 (4) 2.2.1垫片密封概述 (4) 2.2.2垫片密封的结构和原理 (4) 2.2.3垫片种类 (5) 2.2.4垫片的安装技术 (6) 2.3静密封——胶密封 (6) 2.3.1胶密封的概述 (6) 2.4动密封——软填料密封 (7) 2.4.1软填料密封机理分析 (7) 2.5动密封——机械密封 (8) 2.5.1机械密封结构、原理 (8) 2.5.2基本构件 (9) 3 密封技术取得的成果和应用领域 (9) 3.1我国密封技术的发展 (9) 3.1.1机械密封取得的成果 (9) 3.1.2柔性石墨密封件取得的成果 (10) 3.2流体密封的主要应用领域 (10) 参考文献 (11)
第十讲：真空密封 [简介]:真空系统是由真空泵、阀门、扑集器、导管等各种元件通过不同的连接形式组成的，就是真空室也是由多个部件，多种不同材料的组件组建而成的。这些各式各样的零件要用不同的密封方法连接在一起，这些密封方法既要保证零件的可靠连接又要防止通过接头发生漏气，保证真空系统的密封质量，把真空系统的漏气率控制在一定范围内，所以真空密封是真空系统设计、装配过程中的重要问题。 1 概述 真空系统是由真空泵、阀门、扑集器、导管等各种元件通过不同的连接形式组成的，就是真空室也是由多个部件，多种不同材料的组件组建而成的。这些各式各样的零件要用不同的密封方法连接在一起，这些密封方法既要保证零件的可靠连接又要防止通过接头发生漏气，保证真空系统的密封质量，把真空系统的漏气率控制在一定范围内，所以真空密封是真空系统设计、装配过程中的重要问题。 有些真空密封除了要求不漏气之外，还要求能够允许电流传输、运动的传输、材料的递送或者让辐射传输。为了适应各种不同要求，采用了很多种不同结构形式的密封方法，用于真空密封的材料也很多。根据连接件的相互关系，密封方法、用途和材料的不同，可以对真空技术中所使用的密封方法进行分类。总起来说，根据被连接件的相互关系，可以将真空密封分为两大类：静密封连接和动密封连接。它们的细分如图l所示。这些密封连接方法分别适用于不同的工作条件。 2 永久密封连接 永久密封连接用于不需经常拆卸的密封连接处，用这种方法可以保证最好的密封和机械强度。 2.1 玻璃与玻璃的封接 玻璃与玻璃之间的封接通常是在煤气或天燃气和氧气的混合火焰中进行烧结熔化而进行的。为了保证封接可靠，必须使封接玻璃之间的热膨胀系数极为相近，否则会因封接时产生的内应力引起玻璃的破裂。经验证明：如果线膨胀系数之差不大于7×10-7／℃，则熔接处所产生的内应力不致引起炸裂。如果膨胀系数太大，则应采取膨胀系数介于二者之间的中间玻璃进行过渡封接。经过封接的地方最好采用退火工艺来消除内应力，否则封接处也易引起破裂。玻璃热稳定性差，在封接时应注意火焰作用在玻璃上的温度，因为温度急剧变化也会引起玻璃的炸裂。 2.2 玻璃与金属封接
密封技术基础知识真空密封 真空联机密封性能取决于联接处的泄露和真空材料的放气。对任何真空系统总希望漏、放气量与密封形式、密封材料、加工精度及装配质量等诸多因素有关，故在联接处总会存在一定的漏、放气量，因此可根据真空系统工作的性质，真空室工作工作应力的高低及其出口处抽气速度的大小提出要求。 真空系统中的压力在高于10-5Pa真空范围内广泛使用合成橡胶、环氧树脂和塑料。当真空度提到压力10-7Pa的真空范围时，这些密封材料就不能用了，需要应用超高真空的密封材料如金或铜作垫圈，而真空壳体不能用软刚需要改用不锈钢。 超真空气体内的气体状态是动态平衡状态。系统内的压力极限，一方面与泵的有效抽速有关，另一方面与来自真空壳体及其内部的零部件的气流量有关。因虽有系统的有效抽速由于泵有结构尺寸和费用的原因，总存在实际限制。所以，减少气流量就成为达到超高真空状态的基本设计目标，成为选择超高真空材料的主要准则。 作为真空系统内部用的材料，要求饱和蒸汽压低，为了减少慢性解吸和体出气，要求能耐450℃高温烘烤，而不降低机械强度和不发生化学和物理损伤。作为真空系统壳体材料，要求能忽略气体渗透，承受得住大气压的压力，烘烤期间耐空气侵蚀和不发生漏气。此外，要求选用材料，加工制作容易，价廉易得。 对于真空度低于10-7Pa的超高真空，虽然天然和合成橡胶是理想的密封圈材料，弹性好，装配成真空密封后法兰螺栓受力很小，而且可以多次重复使用。但由于超高真空系统要求密封圈材料耐250℃烘烤，实际上可可供选用的几种橡胶材料都不能满足要求。真空度更高（即压力更低）的超高真空，则必须采用金属密封。 9.1 真空用橡胶密封圈 接触式真空动密封的结构，最常用的有下面几种类型： 1）J型真空用橡胶密封。 J型真空用橡胶密封圈工作表面应平整光滑，不允许有气泡杂质、凹凸不平等缺陷。
密封技术发展与应用 陈帆 广东石油化工学院机电工程学院装控09-2班12号 摘要:主要对密封技术的发展过程、密封的分类和典型密封种类等进行了阐述，介绍了不同密封形式的特点和应用范围，对密封工业的发展过程进行了回顾。综述了静、动密封的机理和发展方向，指出了密封总的发展方向是零逸出、高性能、高可靠性以及长寿命化。随着计算机和电子技术日新月异的发展,各种密封特别是机械密封将会在化工、石油化工、能源等工业领域中得到广泛应用，以及这门学科的帮助。 关键词：填料密封，胶密封，机械密封，迷宫密封，零逸出 Abstract:What mainly on the development process of sealing technology, the classification of sealing technology and typical seal types are stated. The difference of seal form and the characteristics and application range of the sealing industry are introduced, reviews the development of sealing industry. The static sealing mechanism,the dynamic sealing mechanism and the direction of development are commented, pointed out the development direction of sealing technology which fulfill the zero emission, the high performance, the high reliability and the long life span. With the development of computer and electronic technology change rapidly, especially mechanical seal in chemical industry, petrochemical industry energy industry are widely used in the field , And the subject to help。 Key Words:packin seal;rubber-like materials and plastics seals;mechanical seal; labyrinth seal ; zero emission 一、密封的发展过程 1.1密封技术的发展史 密封技术已渐渐发展成为一个专门地课题，而其本身的发展过程及在实际应用中的重要性也确实 值得我们去探索和研究。它是研究密封材料、密封装置设计和密封机理的科学，是一门多学科交叉性 的边缘学科。随着社会的发展和科学的进步，今天密封技术已经发展成为一个专门的学术分支，而其 本身的发展过程及在实际生产中的应用也非常值得我们去探索和研究。 公元11世纪初，密封技术最早起源于中国；同等水平的密封技术在国外最早出现于15世纪，并 且一直沿用至1700年左右的阿基米德时代；值得注意的是时至今日这种密封技术（填料密封）仍被 应用于某些特殊场合。19世纪开始，工业上应用弹性材料作为密封件，最为有代表性的是：1856年， 一种圆形的，用弹性材料做成的圈被应用于蒸汽机以及流体泵上。类似的密封技术被载入1886年的 法国专利。（图1） 图1.1886年法国专利的活塞密封件
武汉工程大学 过程装备密封技术论文 课题名称：填料密封 专业班级：过程装备与控制01班 学生学号： 1203020130 学生姓名：湛梦梦 学生成绩： 任课老师：刘丽芳
一、填料密封定义 盘根密封是最古老的一种密封结构，在我国古代的提水机械中，就是用填塞棉纱的方法来堵住泄漏的，世界上最早出现的蒸汽机也是采用这种密封形式的。而19世纪石油和天然气开采技术的生产与发展，使填料密封的材料有了新的发展。到了20世纪，填料密封因其结构比较简单，价格不贵，来源广泛而获得许多工业部门的青睐。 二、密封原理 填料装入填料腔以后，经压盖螺丝对它作轴向压缩，当轴与填料有相对运动时，由于填料的塑性，使它产生径向力，并与轴紧密接触。与此同时，填料中浸渍的润滑剂被挤出，在接触面之间形成油膜。由于接触状态并不是特别均匀的，接触部位便出现“边界润滑”状态，称为“轴承效应”；而未接触的凹部形成小油槽，有较厚的油膜，接触部位与非接触部位组成一道不规则的迷宫，起阻止液流泄漏的作用，此称“迷宫效应”。这就是填料密封的机理。显然，良好的密封在于维持“轴承效应”和“迷宫效应”。也就是说，要保持良好的润滑和适当的压紧。若润滑不良，或压得过紧都会使油膜中断，造成填料与轴之间出现干摩擦，最后导致烧轴和出现严重磨损。 为此，需要经常对填料的压紧程度进行调整，以便填料中的润滑剂在运行一段时间流失之后，再挤出一些润滑剂，同时补偿填料因体积变化所造成的压紧力松弛。显然，这样经常挤压填料，最终将使浸渍剂枯竭，所以定期更换填料是必要的。此外，为了维持液膜和带走摩擦热，有意让填料处有少量泄漏也是必要的。 三、应用范围 四、分类 4.1软填料密封
■磁性流体密封技术 磁性流体密封技术是在磁性流体的基础上发展的，当磁性流体注 入具有磁场的间隙中时，它可以充满整个间隙，成为一种液体“O型 密封圈”。 磁性流体真空进给装置是一种把旋转运动传入真空容器的装置， 其基本构成为一个永久磁场，两个磁极，一个磁性转动轴和磁性流体。 传动轴是一个多级结构，由磁极和转轴组成。在每级环形间隙中，充 满了磁性流体。在理想状态下，所有磁性流体密封在每一级极间与磁 极之间，形成一系列的“磁性流体密封圈”。每级“磁性流体密封圈” 能随的压差0.15-0.2个大气压，整个区域的随能力为密封圈子总的承 压能力，为适应真空环境，磁性流体密封圈标准设计压力大于两个大 气压，所以说是绝对安全的。 Magnetic fluid Sealing Technique Sealing techniques of magnetic fluid take advantage of response of Magnetic fluids. When a Magnetic fluid is placed into a gap between the surfaces of rotating and stationary elements in the presence of magnetic fluid, it assumes the shape of a"Liquid O-ring" to comple电话y fill the gap. The magnetic fluid vacuum rotary feed through is a device that transmits rotary motion into a vacuum chamber. The basic components are permanent magnet, two pole pieces, a magnetically permeable shaft and Magnetic fluid. The shaft (of pole pieces) contains a multistage structure, completed bye the pole pieces and the shaft, concentrating magnetic flux in the radial gap under each stage. In the ideal situation, all flux lines are confined under each stage, and none are in interstate region. The magnetic fluid is trapped and
真空用机械密封的特点 关键词：真空机械密封,机械,密封 内容提示：真空器件比带压设备的密封困难。内压可以促进密封，而在真空密封中，摩擦副的贴合主要靠弹性元件的加载，补偿环辅助密封圈必须选用弹性好的材料才能实现密封。 真空器件比带压设备的密封困难。内压可以促进密封，而在真空密封中，摩擦副的贴合主要靠弹性元件的加载，补偿环辅助密封圈必须选用弹性好的材料才能实现密封。 真空器件的密封有两种情况，一种是密封件把充满液态介质的某一容器与外部真空空间分割开。在这种情况下，密封件的主要作用是防止液态介质漏入真空空间。另一种情况是密封件把真空内腔与外腔分割开，它的作用是保持要求的真空度。这种情况比较复杂，因为周围气体介质即使稍微漏入真空腔内，也会使其真空度降低。如果漏入了腐蚀性气体，真空设备就可能损坏。在很多情况下，真空度和真空空间的洁净，对真空条件下进行的各种工艺过程的质量有决定性的影响。 真空器件所使用的机械密封在结构上并无特殊之处。对于上述的第一种情况，通常是采用气密性好的金属波纹管型单端面机械密封。第二种情况则要用双端面机械密封，若使用单端面密封，势必存在密封端面不能获得润滑的问题。 设计真空密封，除了有合理的结构外，选择弹性体材料更为关键。机械密封的辅助密封圈多为橡胶O形圈，这是因为可利用较大的压缩量将低硬度或中等硬度的橡胶加大其变形，以使橡胶圈更能充分地贴近被密封偶件表面的间隙中，提高密封性。然而，橡胶材料具有一定的透气性，其漏气率是影响真空密封的主要因素。但通过选用合适的橡胶材料和配方以及应用烘烤方法等，可将这种倾向减小到最低限度。 真空对橡胶的作用与腐蚀介质的作用相似。由于真空的作用，橡胶组分中的许多易挥发配合剂(增塑剂、增强、抗老化剂等)会向真空中升华。这样，橡胶的物理、力学性能，以及抗老化、耐温、耐介质作用的能力就会下降。气体和液体介质的蒸气，借助于真空作用，能很容易地沿被密封表面粗糙度形成的微观“沟槽”通过。这不仅仅是由于密封件两侧存在压差的缘故。首先，介质之所以容易通过，与真空作用使微观“沟槽”表面上的润滑膜被抽吸有关;其次是液体介质分子的活性增加，在真空中转变为气态;还有，在真空作用下，不仅会产生接触泄漏，介质通过密封发生扩散泄漏等。橡胶在一定真空度和温度下的升华值(失重)，一般要求小于10%，以保证维持既定的真空度。表5-6是几种橡胶在真空中的升华值。
密封瓦 一、密封瓦结构简介 本发电机采用西屋引进技术双环双流环式油密封系统的先进设计。其作用是通过轴颈与环式密封瓦氢气侧与空气侧之间的油流阻止了氢气外逸。 双流即密封瓦的氢气侧与空气侧各有独立的油路。当两路密封油经过密封支座上各自的油道、进入双流密封瓦中各自的油槽时，平衡阀控制着氢侧进油系统使氢侧油压与空侧油压维持均衡，于是两路密封油就互不相让；各自从轴颈表面分别流向氢侧与空侧，充分发挥了密封氢气的作用。平衡阀的精密度严格控制了两路密封油的互相串流，从而大大减少了氢气的流失和空气对机内氢气的污染，使氢气的消耗量少于单流环式；又因省掉了真空泵系统，简化了维护工作。 环式密封瓦采用青铜合金瓦体以利于消除端部漏磁的影响。双环是将密封瓦一分为二，每个瓦的厚度减少了很多，瓦环与轴颈径向间隙为0.20～0.25毫米。在轴颈上可以更加随意浮动，从而减少了对轴径的扰动。另一方面由于油压大于氢压，使氢侧的瓦环更贴近支座油槽的内壁，从而进一步减少氢侧的回油量，故可适当放大瓦在支座内的轴向间隙。双环的正常轴向总间隙为0.45～0.77毫米，而单环只有0.19～0.23毫米，因此减少了碰磨轴颈的机会，有助于安全运行。为了防止其随轴转动；在瓦的外径上装有止转方键，定位于密封支座内。由于密封瓦的装配间隙很小，不能让它成为‘碰磨’源，引起振动的飘移.在密封瓦的空侧进油系统中差压阀跟踪机内氢压，从而控制着空侧油压，保证油压大于氢压，严格地维持着0.084兆帕的油氢压差。如前所述，在氢侧进油系统中是由平衡阀跟踪空侧油压，控制着氢侧油压，使两者保持平衡。从密封瓦流出的氢气侧回油汇集在密封支座下方，位于下半端盖外侧的消泡箱内。流入消泡箱内的油中释放出来的氢气泡沫被隔离在箱内、而氢气则回到机内，氢侧油则流回密封油供油装置上的氢气侧回油箱，通过氢侧油泵及冷油器或加热器和过滤器再进入氢气侧油路中循环。而从轴上流出的空气侧回油则流入轴承座与轴承回油一起流回主油箱、在途中先流经空气侧回油箱，油中带有的微量氢气在此被U 型油封管堵住，而被抽油烟风机排出回油箱，使回到主油箱的轴承油不含氢气，保证了主油箱的运行安全。空侧油泵则将一部分回油从空侧回油箱抽出，通过冷油器或加热器及过滤器送回密封瓦。密封油系统为空侧油泵设有三个备用油源，用来保证密封油的供应，确保运行安全。
液压系统中的密封技术 摘要： 液压传动是以有压流体为工作介质，进行能量传递与控制的一种传动型式，并成为传动与自动控制系统中的一个重要组成部分，这门技术在各个领域得到了迅速的发展和广泛应用。 1．泄露与密封的功用 液压传动是以油液为工作介质来传递能量，传递动力，具有传递动力大,运动平稳，控制方便等特点，在现代工作的各个领域应用十分普遍。随着现代技术的不断发展，对液压元件的结构和性能提出了更高的要求。提高液压元件质量的着重点是在高压.大流量.微型化.集成化.低噪音情况下延长液压元件的使用寿命。要实现高压，大流量，必须保证具有密封工作腔，因此密封装置的作用对液压元件与系统的正常工作至关重要。密封装置不良会引起液压的泄露，使设备失效，甚至造成环境污染。密封装置的设计与密封装置的选择直接影响液压系统的多项性能，尤其是现代精密液压控制，其低速性能、响应、精度均与密封性能有密切关系。 液压技术的发展是与密封技术的进步密不可分的。密封理论、密封装置也随着相关技术的要求而发展。现代液压控制技术对密封的要求有下列特点： (1) 液压系统的高压化一直是液压技术的一个发展方向。可以说，提高系统压力的关键在于解决高压元件与系统的密封问题。 (2) 液压控制系统，如伺服控制、比例控制系统，要求对输出力、输出位移、速度等控制有高进度、大范围的控制与调节性能。这不仅要求密封装置有优良的密封性，而且要求降低摩擦力，以减小机械摩擦造成的死区非线性，提高系统的反应速度；另外密封摩擦力，特别
是动、静摩擦系数（动、静摩擦因数）之差是低速运动液压缸产生爬行现象的主要原因。 (3) 世界性的环保与资源问题要求对控制液压传动工作介质的泄漏提出了更高要求。液压传动工作介质的泄漏不仅污染了环境，而且是一笔很大的资源损失。 在液压系统中，密封装置是用来防止液体工作介质泄漏及外界气体、灰尘等侵入的装置。泄漏是指在液压元件及系统的容腔内流动或暂存的流体，少量越过容腔边界，由高压侧向低压侧流出的现象。泄漏分内泄漏与外泄漏，内泄漏是工作介质从高腔向低腔的泄漏；外泄漏是工作介质从工作腔向元件和系统外部的泄漏。工作介质的泄漏会引起液压系统容腔效率急剧下降，达不到所需的工作动力，使设备无法正常运作；外泄漏还会造成工作介质浪费和环境污染，油液泄漏有可能造成火灾。产生泄漏的主要原因是组成液压密封工作腔的各零件间有间隙，且间隙两侧存在压差。即间隙是主要的泄漏通道。密封的作用就是封住结合面间隙，切断泄漏通道或增加泄漏通道中的阻力，以阻力泄漏，正确设计和使用密封件是液压设备正常运转的重要保证。以锁紧回路（如图）为例说明系统中密封不良产生的泄漏对液压工作系统的影响。
’2001上海PTC展览会 技术报告会论文 密封技术发展史 作者：Gerd Lorber(德国） 翻译：董静 密封技术已渐渐发展成为一个专门的课题，而其本身的发展过程及在实际应用中的重要性也确实值得我们去探索和研究。 也许大家对此会十分惊讶，但事实确实如此：早在15世纪，Leonard do Vinci就应用有弹性的材料为当时的提水机制作了“密封件”（图1）。这种“密封件”一直被沿用到1700年左右的阿基米德时代，那时的提水机内又被加入了一种皮制的衬垫，即密封件。尽管这种皮密封件现在已经很少见了，但它仍被应用在某些特殊的场合中。工业上应用弹性材料作为密封件始于19世纪初。1856年，一种圆形的，用弹性材料做成的圈被应用于蒸汽机上。类似的密封技术被载入1886年的法国专利，并被应用到流体泵上。（图2） 图1：Leonard do Vinci的“密封件”图2：1886年法国专利的活塞密封件 关于此类圆形圈的进一步的研究开发和应用，是由丹麦的发明家和机械制造家Niels A. Christensen完成的。他在从1926年到1933年在美国的Midland Steel, GoodYear及ACME公司工作期间，设计了液压缸和与之相配的密封系统，此技术于1930年公开发布。他1933年申请的的圆圈状的密封件获得了1938年颁发的大奖。（美国专利员2.115,383) 然而在实际的应用中很快就显示出了这种 圆形圈（即O型圈）在动态密封（往复运动） 中的局限性。这就导致了有截面形状，且被装 入沟槽中用以防止其移动的密封件的发展。 一个很好的例子就是1940年Douglas的 “三角形密封件”（图3）。这种形状的密封 件曾在当时的航空工业上得到了广泛的应用。 而且至今它还对那些要求在低温下具有高度安 全性和高寿命的密封件的设计有着相当的影 图3：Douglas公司的三角形密封件 响。 派克公司（Parker）是世界上最早生产O型圈和带有截面形状的密封圈的公司之一。早在1947年，派克（Parker)就通过了美国航空工业的种种苛刻的检查，获准为其生产提供密封件。派克的德国分公司Parker-Praedifa更继承了这种传统，且在产品质量方面都有了进一步的发展。 当代的带有截面形状的密封件的起源，都可以追溯到弹性橡胶发明之前，那时由麻类植物，动物皮毛及棉花合成的密封材料被统称为Packing，意为有组成的衬垫。 在1930年，由于传统的液压介质由水改为工业油和其他更加粘稠，且润滑性能更好的介质，导致了密封件材料及其截面几何形状的进一步发展。 应用水作为液压介质的一个生动的例子就是伦敦的塔桥。它建于1885年到1894年之间，并由Wales王子于1894年6月30日正式为塔桥剪彩。塔桥的液压缸由水压机和活塞泵驱动。这种驱动形式一直沿用了许多年，这座“会动”的塔桥及其整套的驱动系统都是由Armstrong Mitchel设计的，并于1890年安装成功。考虑到这座桥的年龄，英国人为其制定了一套严格完整的检修程序，每5年都要对其进行一次彻底的检修，这其中包括对液压缸密封件的检查。在最近的十年中，塔桥平均每年开合450次。今天，这塔桥平均每周开合9次，每次持续12分钟。从塔桥建成至今，在这么长的时间内，它的液压缸及其密封件的工作都非常的安全可靠，从未发生过桥面上升过程中突然落下，砸沉过往船只的事情。（图4）