新编机械密封实用技术手册.pdf

书书书新编机械密封实用技术手册主编：田伯勤（中国机械工业协会）中国知识出版社书书书书!名：新编机械密封实用技术手册主!编：田伯勤（中国机械工业协会）版 权 号：#$%&()*(+(+(,出 版 社：中国知识出版社定!价：-./00 元（12 开豪华精装全四册 3145 678）经!销：新华书店开!本：&.&910-+毫米 1:12版!本：+00(年 11 日第 1 版!+00(年 11 月第 1 次印刷书书书本书编委会主任委员：田伯勤（中国机械工业协会）委!员：毕!敏!朝!阳!董国强!冯立春!顾文卿高雪贤!蒋!艳!孔九录!刘援朝!马!平王!哲!汪!阳（以上委员按字母顺序排列）书书书前!言机械密封（又称端面密封）是流体机械和动力机械中不可缺少的零部件。它对整台机器设备、整套装置、甚至对整个工厂的安全生产影响都很大，特别是在石油化工企业中，对保证设备运转可靠、装置连续生产具有重大的意义。在石油化工企业中，所处理的流（气、液）体大多数具有腐蚀性、可燃性、易爆性及毒性，一旦密封失效、介质泄漏，不仅污染环境、影响人体健康和产品质量，而且还会导致火灾、爆炸和人身伤亡等重大事故。因此，不仅要注意和避免肉眼可视的液体泄漏，还应避免不可视气体逸出。近几十年来，机械密封技术有了很大的发展。由于机械端面密封有着工作可靠、泄漏量少、使用寿命长、适用范围广等优点，故在工业中获得了广泛的应用。尤其是在石油化工机泵中应用最广，在炼油工艺装置中#$以上机泵使用了机械密封。此外，机械密封在许多高压、高温、高速、易燃、易爆和腐蚀性介质等工况下也取得了较好的使用效果。因此，为了使机器设备能在高效率下安全可靠地长时间、连续运转，必须重视发展密封技术和培养掌握密封技术的工程技术人员，专门从事这方面工作，解决生产上出现的有关密封问题。本书的特点是介绍国内外最新的、最实用的机械密封技术。它不仅介绍液体端面密封基本结构原理和设计使用，还介绍气体端面密封基本结构原理和设计使用；不仅介绍流体静压密封技术，还介绍流体动压密封技术；不仅介绍接触式机械密封技术，还介绍非接触式机械密封技术和两者的联系；不仅介绍密封件本身，还介绍密封系统。特别是新技术、新产品、新材料和新标准等。以及常用故障分析和标准与选用。为了有助于掌握机械密封实用技术和主要问题，对实用的简单计算方法，书中给出了有关数据和图表以及计算实例。每%前!言!w w w.b z f x w.c o m篇附有可进一步查用的参考文献。由于篇幅有限，不可能全面阐述，亦难免存在不少缺点或不当之处，敬请广大读者批评指正。编者!#年$月于北京!前%言!w w w.b z f x w.c o m书书书目!录前!言（）!第一篇!概述第一章!泄漏与密封（#）!第二章!密封的基本方法（$）!第三章!密封的分类（%）!第四章!密封的选型（&）!第五章!密封材料（）!第一节!密封材料的种类和用途（）!第二节!通用橡胶密封制品材料（）!第六章!加工工艺（#）!第七章!摩擦、磨损和润滑（(）!第八章!机械（端面）密封的作用、意义和地位（%）!第九章!机械密封的发展简史和目前水平（）!第十章!机械密封技术的发展方向和趋势（)）!第二篇!泄露、泄露的预防及检测技术第一章!泄漏危害（)$）!第二章!泄漏形式（)%）!第一节!法兰泄漏（)）!第二节!设备及管道泄漏（#)）!目!录!w w w.b z f x w.c o m第三节!阀门填料泄漏（#）!第四节!其他部位泄漏（$%）!第三章!泄漏量计算（$&）!第四章!检漏方法的特点和分类（$）!第一节!检漏方法的特点（$）!第二节!检漏方法的分类（$(）!第五章!带压堵漏技术（$)）!第一节!带压堵漏的基本原理与方法（$#）!第二节!卡具设计（）!第三节!密封剂（*）!第四节!带压堵漏的安全施工（#）!第六章!泄漏检测技术（(）!第一节!压力检漏法（(）!第二节!真空检漏法（)%）!第三节!其他检漏方法（)*）!第四节!检漏实践（)#）!第七章!泄漏的预测与防止（#&）!第一节!项目准备阶段（#&）!第二节!设计阶段（#）!第三节!加工制造阶段（#(）!第四节!安装调试阶段（#)）!第五节!运行维修阶段（#）!第三篇!机械密封的基本原理第一章!机械密封的基本结构、作用原理和特点（+%）!第一节!机械密封的基本结构、作用原理和要求（+%）!第二节!机械密封的基本型式（+%）!第三节!机械密封的特点（+%)）!第二章!机械密封的摩擦和润滑（+%）!第一节!密封副摩擦面特征（+%）!第二节!机械密封的摩擦状态和润滑方式（+）!&目!录!w w w.b z f x w.c o m第三节!机械密封的磨损理论（#）!第三章!机械密封的主要参数（$#）!第一节!几何参数（$%）!第二节!力学参数（$&）!第三节!性能参数（%）!第四节!机械密封副主要参数的计算及示例（%(）!第四篇!机械密封主要种类与施工工艺第一章!垫密封（%)）!第一节!概!述（%)）!第二节!石棉橡胶密封制品（%)）!第三节!密封垫的特征参数（)(）!第四节!密封垫的选用（)）!第二章!胶密封（)&）!第一节!概!述（)&）!第二节!密封胶的分类（*+）!第三节!密封胶的性能（*(）!第四节!常用密封胶的种类（*%）!第五节!液体密封胶的选用和施工工艺（*&）!第六节!国产密封胶（&$）!第三章!填料密封（+*）!第一节!绞合填料和编结填料（+*）!第二节!塑性填料（#）!第三节!金属填料（%）!第四节!碳纤维填料（*）!第五节!填料密封机理（&）!第六节!填料密封的摩擦、磨损与润滑（+）!第七节!填料的选择（#）!第八节!填料腔的结构设计（$）!第九节!填料的合理装填和使用（*）!第四章!成型填料密封（(+）!(目!录!w w w.b z f x w.c o m第一节!形密封圈（#$%）!第二节!&形密封圈（#(）!第三节!)形密封圈（#(*）!第四节!鼓形和山形密封圈（#+*）!第五节!,形和-形密封圈（#+(）!第五章!油封和防尘密封（#+.）!第一节!油!封（#+.）!第二节!防尘密封（#/.）!第六章!机械密封（#.）!第一节!机械密封的工作原理（#.）!第二节!机械密封的类型（#.+）!第三节!机械密封的主要参数（$%#）!第四节!机械密封设计（$#）!第五节!机械密封的辅助措施（$）!第六节!机械密封材料（$/）!第七章!高压密封（$#）!第一节!平垫密封（$#）!第二节!卡扎里密封（$）!第三节!楔形密封（$+）!第四节!伍德密封（$/）!第五节!双锥密封（$.）!第六节!0 形环密封（$(*）!第七节!空心金属 形环密封（$(#）!第八节!1 形环密封（$(）!第九节!八角垫密封和椭圆垫密封（$(+）!第十节!三角垫密封（$(2）!第十一节!平垫自紧密封（$(/）!第八章!真空密封（$+*）!第一节!真空用金属密封圈（$+*）!第二节!采用软件变形的动联接密封（$+）!第三节!真空用其他密封（$+.）!第九章!离心、停车和全封闭密封（$2(）!第一节!离心密封（$2(）!第二节!停车密封（$/*）!目!录!w w w.b z f x w.c o m第三节!全封闭密封（#）!第十章!浮环密封（#$）!第一节!浮环密封机理（#）!第二节!浮动环（%&）!第三节!浮环密封的典型结构（%）!第四节!浮环密封的特性分析和设计（%）!第十一章!迷宫密封（(&#）!第一节!迷宫密封的密封机理（(&#）!第二节!迷宫密封的结构型式（()*）!第三节!理想迷宫的泄漏计算（()(）!第四节!直通型迷宫的特性（()$）!第五节!错列型迷宫的特性（(*+）!第六节!迷宫密封设计（(*）!第十二章!螺旋密封（(*）!第一节!螺旋密封的密封机理（(*）!第二节!螺旋密封的影响因素（(）!第三节!迷宫螺旋密封（($）!第十三章!磁流体密封（(&）!第一节!磁流体（(&）!第二节!磁流体密封的工作原理（(）!第三节!磁流体密封的结构和材料（(+&）!第五篇!动态密封的方法及施工工艺第一章!概!论（(+$）!第一节!泄漏、密封及动态密封（(+$）!第二节!动态密封技术起源及发展简介（(&）!第三节!动态密封技术在我国发展情况简介（(）!第二章!注剂式带压密封技术的基本原理和特点（(#）!第一节!密封原理（(#）!第二节!注剂式带压密封技术的基本原理（($&）!第三节!注剂式带压密封技术的基本特点（($）!+目!录!第三章!高压注剂枪设计（#$）!第一节!高压注剂枪的结构设计（#$）!第二节!高压注剂枪的强度设计（%&）!第三节!自动复位式高压注剂枪复位弹簧设计（%）!第四章!密封夹具设计（(#）!第一节!夹具的作用及设计准则（(#）!第二节!夹具的强度计算（(%）!第三节!法兰泄漏及夹具（&）!第四节!直管泄漏及夹具（)）!第五节!弯头泄漏及夹具（(）!第六节!三通泄漏及夹具（$）!第七节!阀门填料泄漏及夹具（$&）!第八节!夹具设计综述（$）!第五章!注剂式带压密封技术机具总成（#*）!第一节!注剂式带压密封技术机具的组成（#*）!第二节!简化操作过程的几种途径（%$）!第三节!机具常见故障及排除方法（$(+）!第六章!密封注剂（$(*）!第一节!密封注剂的性能指标（$(*）!第二节!热固化密封注剂（$&）!第三节!非热固化密封注剂（$)）!第四节!密封注剂的选用原则（$）!第七章!现场操作方法及安全注意事项（$#）!第一节!注剂式带压密封技术现场测绘（$#）!第二节!注剂式带压密封技术现场操作方法（$&）!第三节!注剂式带压密封技术所用工器具及防护用品（$#）!第四节!安全作业注意事项（$+）!第八章!注剂式带压密封技术应用实例（$）!第一节!法兰泄漏密封实例（$）!第二节!直管泄漏密封实例（$#）!第三节!弯头泄漏密封实例（$*)）!第四节!三通泄漏密封实例（$*）!第五节!阀门填料泄漏密封实例（$%)）!第六节!其他部位泄漏密封实例（$%*）!$目!录!第九章!带压粘接密封技术基本知识（#）!第一节!粘接技术发展概况（#）!第二节!粘合剂的分类（#$）!第三节!粘合剂的组成（%&）!第四节!粘接机理（%）!第五节!粘接工艺（&）!第十章!填塞粘接法（&）!第一节!热熔胶填塞粘接法（&）!第二节!封闭剂填塞粘接法（(）!第三节!注胶填塞粘接法（)&）!第十一章!顶压粘接法（)）!第一节!顶压粘接法的基本原理和特点（)）!第二节!顶压工具及操作方法（)）!第十二章!紧固粘接法（$&）!第一节!紧固粘接法的基本原理和特点（$&）!第二节!紧固工具及操作方法（$*）!第十三章!引流粘接法（+&）!第一节!引流粘接法的基本原理和特点（+&）!第二节!引流器的结构及操作方法（+*）!第十四章!磁力压固粘接法（+）!第一节!磁力压固粘接法的基本原理和特点（+）!第二节!压固磁铁结构及操作方法（+）!第十五章!,形螺栓粘接法（$#&）!第一节!,形螺栓粘接法的基本原理和特点（$#&）!第二节!,形螺栓结构及操作方法（$#）!第十六章!非金属材料物品的动态密封作业（$#(）!第一节!橡塑物品泄漏的动态密封（$#(）!第二节!建筑物泄漏的动态密封（$%)）!第十七章!带压粘接密封技术安全注意事项（$%+）!第一节!粘接技术安全注意事项（$%+）!第二节!带压粘接密封技术作业安全注意事项（$&）!第十八章!带压粘接密封技术应用实例（$&）!第一节!填塞粘接法密封实例（$&）!第二节!其他带压粘接法应用实例（$&）!目!录!第十九章!带压逆向焊接密封技术（#$）!第一节!带压逆向焊接密封技术基本原理和特点（#$）!第二节!带压逆向焊接密封操作技术（%）!第三节!管道环焊缝破裂的带压焊接方法（&）!第四节!增强补焊焊道的途径（&）!第五节!带压逆向补焊焊接规范的选择（&$）!第六节!带压逆向补焊操作注意事项（&(）!第二十章!带压引流焊接密封技术（)#）!第一节!引流焊接密封技术的基本原理和特点（)#）!第二节!引流器的结构形式、强度及操作方法（)%）!第二十一章!带压焊接密封技术安全注意事项（)(）!第一节!焊接技术安全注意事项（)(）!第二节!带压焊接密封技术安全注意事项（$）!第二十二章!带压焊接密封技术应用实例（$&）!第一节!带压逆向焊接密封实例（$&）!第二节!带压引流焊接密封实例（*）!第六篇!静态密封技术设计第一章!流体通过密封间隙的流动（(）!第一节!流体流动的基本理论（(）!第二节!密封模型及其泄漏率计算（(*）!第二章!中低压螺栓法兰连接（(*(）!第一节!垫片密封连接的泄漏现象（(*(）!第二节!垫!片（(%）!第三节!法!兰（(#%）!第四节!螺栓法兰连接的安装（(%*）!第三章!中低压螺栓法兰连接设计方法（(%&）!第一节!+,-.规范设计方法（(%&）!第二节!/01 2&*&规范设计方法（(%$）!第三节!+,-.规范设计新方法（(&*）!第四节!螺栓法兰连接的紧密性设计方法（(&）!目!录!第五节!螺栓法兰连接的可靠性分析方法（#$）!第四章!高压容器的密封设计（%）!第一节!概!述（%）!第二节!金属平垫密封（$&）!第三节!双锥环密封（$）!第四节!“(”型环密封（$#）!第五节!金属“)”形环密封（$）!第六节!三 角 垫 密 封（*）!第七节!卡 扎 里 密 封（）!第八节!伍德密封（*&*）!第九节!透镜垫密封（*&$）!第五章!超高压容器的密封设计（*&*）!第一节!“+”形 环 密 封（*&*）!第二节!+,-./012 密封（*&*%）!第三节!楔形垫密封（*&3&）!第四节!组合式密封（*&3#）!第六章!真空和低温密封设计（*&*）!第一节!真 空 密 封（*&*）!第二节!低 温 密 封（*&#3）!第七章!小型管道连接的密封设计（*&#$）!第一节!小型高压管接头（*&#$）!第二节!弹性体密封管接头（*&$#）!第三节!真空小型管接头（*&4）!第四节!焊接承插接头及焊接承插管（*&5）!第八章!密封胶和胶粘剂（*&%）!第一节!密 封 胶（*&%）!第二节!胶粘剂（*&5）!第七篇!常用密封材料第一章!常用密封的基本元件（*5）!第一节!密封中的分类（*5）!目!录!第二节!形密封圈的分类、特点（#$）!第三节!密封环的分类、特点及其对密封环的技术要求（#%）!第四节!常用静密封垫片的种类（#&）!第五节!防尘密封圈的类型、用途（#）!第六节!辅助密封圈的种类、要求（#）!第七节!填料密封的种类、要求及其使用条件（#()）!第八节!传动机构的作用（#(#）!第九节!密封端面的表面粗糙度要求（#(#）!第十节!油封的种类、使用和选择（#(）!第二章!常用的密封材料（#*）!第一节!常用的密封材料分类、特点和用途（#*）!第二节!常用的橡胶密封材料分类、特点和用途（#+#）!第三节!密封材料所适合的介质和使用温度（#+#）!第四节!密封材料的耐温性能、使用温度（#+(）!第五节!摩擦副材料的要求及制造摩擦副的材料（#+*）!第六节!软填料密封用填料的材料、润滑剂及应用范围（#+）!第七节!密封环用材料（#+%）!第八节!辅助密封圈常用材料（#+%）!第九节!常用合成树脂（密封材料）的种类、特点和用途（#+%）!第十节!机械密封用弹簧材料（#+&）!第十一节!旋转接头的结构形式和材料要求（#+）!第八篇!机械密封副的温度和密封环的变形第一章!机械密封副的温度（#,%）!第一节!机械密封副的热量平衡（#,%）!第二节!温度对机械密封的影响（#$(）!第三节!端面温度!及简化计算（#$+）!第二章!机械密封的变形问题（#%$）!第一节!密封环的力变形和热变形（#%$）!第二节!密封环变形对密封性能的影响（#%&）!第三节!密封环的压力变形和热变形的影响因素和改进措施（#&#）!)#目!录!第四节!机械密封环变形的计算（#$）!第九篇!机械密封的总体结构、主要零件和常用材料第一章!机械密封的总体结构（%）!第一节!泵用机械密封（%）!第二节!压缩机用机械密封（&(）!第三节!工艺设备用机械密封（&)）!第二章!机械密封的主要零件（&#）!第一节!摩擦副（密封副）（&#）!第二节!辅助密封（&）!第三节!弹性元件（&*）!第四节!其它金属构件（&#）!第三章!机械密封常用材料及选择（&）!第一节!密封副材料及选择（&）!第二节!密封面材料的种类和性能（&）!第三节!密封面材料选择指南（&+）!第四章!辅助密封材料及选择（&)）!第五章!弹簧和波纹管材料及选择（&#）!第六章!金属构件材料及选择（&%）!第十篇!机械密封的设计计算第一章!设计方法（&(）!第一节!以!或!#值为基础的经验计算法（&(）!第二节!以!,#,$,%系统为基础的计算法（&(+）!第二章!机械密封的模型（&+$）!第一节!典型端面机械密封模型（&+$）!第二节!锥面机械密封（&+%）!第三节!波形面机械密封（&$%）!目!录!第四节!表面改形端面机械密封模型（#$#）!第三章!机械密封设计中应考虑的问题（#%）!第一节!对密封要求、设计条件、设计顺序和轴封的介质性质及工作条件的考虑（#%）!第二节!机械密封设计时结构型式的选择（#%&）!第十一篇!机械密封的新技术、新概念、新结构和新产品第一章!密封面开浅槽密封技术（#%）!第一节!零泄漏密封新技术和新产品（#%）!第一节!干运转气体密封（#%）!第三节!上游泵送密封（#(）!第二章!密封面开深槽密封技术（#）!第三章!控制平衡比密封技术（#$）!第一节!恒平衡比密封（#$）!第二节!变平衡比密封（#$）!第三节!零平衡比密封（#%）!第四章!多端面密封技术（#）!第一节!双密封（#）!第二节!中间环密封（#）!第三节!三密封和多密封（#）!第五章!平行面密封技术（#)）!第一节!两环密封面平行且垂直于轴线和两环密封面平行但不一定垂直于轴线的变形协调密封（#)）!第二节!应力释放机械密封（#)）!第三节!两环密封面始终贴合来保持两环密封面平行*运动密封（#)(）!第六章!正确装配密封技术（#)&）!第一节!集装式密封（#)&）!第二节!剖分式密封（#)+）!第三节!自动对中密封（#),）!第七章!弹性伸缩密封的波纹管密封技术（#)$）!第一节!非对称成形金属波纹管机械密封（#)$）!#目!录!第二节!双层成形金属波纹管机械密封（#$%）!第三节!弓形波纹片焊接金属波纹管机械密封（#$%）!第八章!窄密封技术（#$&）!第一节!刃边密封（#$&）!第二节!窄面密封（#$）!第九章!标准密封技术（(）!第一节!对称密封（(）!第二节!标准密封（(）!第十章!安全密封技术（(#）!第一节!备用密封（(#）!第二节!串级密封（(#）!第三节!抑制密封（(）!第十一章!流体阻塞密封技术（()）!第十二章!零逸出密封技术（(*）!第十三章!监控密封技术（(%）!第一节!压电监控膜压（(%）!第二节!应变仪监控!+特性（(%）!第三节!声发射监控密封面状况和振动（(%）!第四节!测压力和温度监控密封间隙内流体膜相态（(&）!第十四章!组合密封技术（($）!第一节!机械密封+浮环组合密封（($）!第二节!机械密封+螺旋组合密封（(）!第三节!机械密封+迷宫螺旋组合密封（）!第十二篇!机械密封系统、标准和选择第一章!机械密封系统（%）!第一节!机械密封系统的布置和零逸出密封技术（%）!第二节!机械密封系统的压力控制系统（&）!第三节!机械密封系统的温度控制系统（#(）!第四节!流体替代（环境替代）（(）!第五节!流体密封系统的杂质清除系统（）!目!录!第二章!机械密封有关国内外标准（#$）!第一节!密封箱标准（#$）!第二节!易挥发物逸出量控制指南%&(%)*#+（#$）!第三节!离心泵与转子泵的轴封系统标准,)-./0（#/）!第四节!石油、重型化工及气体工业用离心泵标准,)-.+中机械密封布置和配管方案（#1+）!第五节!国内机械密封标准（#1#）!第三章!机械密封装置和机械密封系统的选择（#1.）!第一节!按照,)-./0 的程序框图选用（#1.）!第二节!密封型式的选择（#1$）!第三节!密封装置的选择（#12）!第十三篇!机械密封的故障分析第一章!机械密封的故障、故障分析及其定义（#33）!第二章!机械密封的故障分析方法（#3$）!第一节!一般故障诊断的方法 目测检查和故障判断（#3$）!第二节!威布尔指数可靠性分析结合的故障分析方法（#.+）!第三节!相态分析结合的故障分析方法（#.3）!第四节!故障树分析方法（#$1）!第五节!磨损图像分析方法（#$）!第六节!平晶平直度检查和判断（#/0）!第三章!机械密封故障模式、机理、原因和纠正措施（#/$）!第一节!典型的故障模式、机理和原因的分析（#/$）!第二节!常见故障模式、机理、原因和纠正措施（1+$）!第三节!故障诊断检查和记录（1+$）!1目!录!第十四篇!国内密封技术应用实例第一章!现代大型轧机油膜轴承#密封技术（$%$&）!第二章!()*减速机轴端密封改造实践（$%$+）!第三章!大轴径引风机轴承箱漏油治理（$%$,）!第四章!-形密封圈的应用小技巧有哪些？（$%.&）!第五章!乐泰厌氧胶与浸渗密封技术如何？（$%.)）!第六章!如何改进立式筒袋泵机械密封？（$%.+）!第十五篇!附!录附录$!密封制品（$%&$）!附录.!国外密封件型谱图（$%&/）!附录&!-形橡胶密封圈的缸内径和活塞直径尺寸适用范围（摘自 012 3&%).4&$,/）（$%*）!附录%!常见的各国标准代号及润滑密封有关代号（$%)%）!附录)!安全技术简介（$%)/）!)$目!录!书书书!第一篇概!述第一章!泄漏与密封泄漏是自然界常见的现象。日常生活中如自来水、煤气的泄漏常常给人们带来不便甚至危害；工业中如压力容器、管道、反应器、阀门、液压设备、运输工具一旦发生泄漏，轻则造成能源和原材料的大量浪费、设备不能正常工作，重则导致设备报废、整个工厂或系统陷于瘫痪、人员伤亡和严重的环境污染。因此，人们在生产实践中千方百计地设法防止和消除泄漏。泄漏是指介质，如气体、液体、固体或它们的混合物，从一个空间进入另一个空间的人们不希望发生的现象。单位时间内泄漏的介质量称为泄漏率。由于机械加工的结果，机械产品的表面必然存在各种缺陷以及形状和尺寸偏差。因此在机械零件的接触处不可避免地会产生微小的间隙，当存在压力差或浓度差时，工作介质就会通过间隙而泄漏。密封是指机器、设备的连接处没有泄漏的现象。能起密封作用的零部件称密封件。较复杂的密封连接称为密封系统或密封装置。在工程实践中，常用密封性或紧密性这个概念来评价密封连接的有效性。系统和设备的紧密性可以通过泄漏率的大小来评定。从物理意义上讲，并不存在绝对的紧密性。所谓紧密性应该像其他物理量一样，可以定量地加以衡量。文献将连接的紧密性定义为：“在一定的操作条件下，连接的泄漏率低于某一规定的指标泄漏率；或在规定的泄漏率指标下，连接能够承受特定的操作条件。满足上述条件的连接是紧密的，反之则认为是不紧密的”。实际上连接的泄漏率大小是与检漏条件、检漏方法、检漏人员等密切相关的。不同的测试人员或采用不同的检漏方法、不同的检漏设备所得到的测试结果往往不一致。因而，文献对系统和设备的紧密性作了较为严格的定义：“在某一特定的操作条件下，采用指定的、具有相应测试分辨率的检漏方法测得的泄漏率低于某一规定的指标泄漏率。满足上述条件的系统和设备是紧密的，反之是不紧密的”。不同的工业部门对系统和设备的紧密性有不同的要求。例如，我国国家标准#$%&()*+,*缠绕式垫片技术条件 中所规定的四级泄漏率指标（+)(-+./0，+).-+./&，+).-+./*，+).-+./(12*$3）可基本满足一般工业和某些石油化工企业装置的紧密性要求。对核能和某些重要的化工设备，其泄漏率则应控制在+./412*$3 以下。而心脏起搏器所用同位素电池的泄漏率数量级约为+./+(562*$3。泄漏率通常用体积流率、质量流率以及!流率来表示，其常用的单位为 12*$3、7$3、*第一章!泄漏与密封!#$%&等。表 (给出了常用泄漏率单位之间的换算关系，其中!为标准大气压力（)*$+,-*,!），#为标准状态下大气的绝对温度（+.$)/0）。密封技术所要解决的问题就是防止或减少泄漏。1第一篇2 概述第二章!密封的基本方法密封的本质在于阻止被密封的空间与周围介质之间的质量交换。密封的方法主要有下述几种：#尽量减少密封部位在进行容器和设备设计时，应尽可能少设置密封部位。特别是对于那些处理易燃、易爆、有毒、强腐蚀性介质的容器和设备，更应少采用密封连接。图$%!焊接垫片$#堵塞或隔离泄漏通道在密封部位设置垫片，采用密封胶，可大大提高连接的密封性能。由于垫片或密封胶均具有良好的变形特性，容易与被连接元件表面贴合，填满表面的微间隙，堵塞或减小被密封流体的泄漏通道，实现密封。&#增加泄漏通道中的流动阻力介质通过泄漏通道泄漏时会遇到阻力。流动阻力与泄漏通道的长度成正比，与泄漏通道的当量半径的 次方（对于层流状态）或&次方（对于分子流状态）成反比。对于垫片密封来说，适当增加垫片宽度，即增加泄漏通道长度，提高垫片的密封比压，即减小泄漏通道的当量半径可增加泄漏阻力，改善连接的密封。(第二章!密封的基本方法!采用永久性或半永久性连接采用焊接、钎焊或利用胶粘剂可形成永久性或半永久性连接。如图#$%所示的焊接垫片密封就是一种半可拆的连接形式。&第一篇 概述第三章!密封的分类密封可分为相对静止接合面间的静密封和相对运动接合面间的动密封两大类。静密封主要有垫密封、胶密封和接触密封三大类。根据工作压力，静密封又可分为中低压静密封和高压静密封。中低压静密封常用材质较软、垫片较宽的垫密封，高压静密封则用材料较硬、接触宽度很窄的金属垫片。动密封可以分为旋转密封和往复密封两种基本类型。按密封件与其作相对运动的零部件是否接触，可以分为接触式密封和非接触式密封。一般说来，接触式密封的密封性好，但受摩擦磨损限制，适用于密封面线速度较低的场合。非接触式密封的密封性较差，适用于较高速度的场合。在接触式密封中，按密封件的接触位置又可分为圆周（径向）密封和端面（轴向）密封。端面密封又称为机械密封。非接触动密封有迷宫密封和动力密封等。前者是利用流体在间隙内的节流效应限漏，泄漏量较大，通常用在级间密封等密封性要求不高的场合。动力密封有离心密封、浮环密封、螺旋密封等，是靠动力元件产生压头抵消密封两侧的压力差以克服泄漏，它有很高的密封性，但能耗大，且难以获得高压头。非接触式密封，由于密封面不直接接触，起动功率小，寿命长。如果设计得合理，泄漏量也不会太大。但这类密封是利用流体力学的平衡状态而工作的，如果运转条件发生变化，就会引起泄漏量很大的波动。而且市场上不能直接购到这类密封件，基本上都由用户自行设计。根据密封结构的类型、密封机理、密封件形状和材料等，密封的分类见表#$%。表#$%!密封的分类&第三章!密封的分类第四章!密封的选型对密封的基本要求是密封性好，安全可靠，寿命长，并应力求结构紧凑，系统简单，制造维修方便，成本低廉。大多数密封件是易损件，应保证互换性，实现标准化、系列化。各种型式的密封，均有其特点和使用范围，设计密封时应先进行分析比较。表#$列出了各种常用密封方法的特征。表#$!常用密封类型的特征密封类型使用条件往复运动转动耐压性耐高速性耐热性耐寒性耐久性用!途备!注填料密封良良良良良可可泵、水轮机、阀、高压釜可用缠绕填料、编织填料或成型填料%型圈密封良可良 可#良可#良 可可 活塞密封可广泛用作静密封，此时耐久性良好&型圈密封优优良可#良 可可 活塞密封有时作静密封机械密封优优优优优优泵、水轮机、高压釜、压气机、搅拌机可用不同的材料组合，包括金属波纹管密封油!封（可）优可优可#良 可可 轴承密封或与其他密封并用，防尘分瓣滑环密封可良优优优优优 水轮机、汽轮机 多用石墨作滑环迷宫式密封优优优优优优优汽轮机、泵、压气机往复同时，宜高速；低速不用浮环密封可良优优优优优 泵、压气机离心密封优良良良良优 泵螺旋密封优良良良良优 泵磁流体密封优可优良优优 压气机只用于气体介质(第一篇!概述第五章!密封材料第一节!密封材料的种类和用途密封材料应满足密封功能的要求。由于被密封的介质不同，以及设备的工作条件不同，要求密封材料具有不同的适用性。对密封材料的要求一般是：）材料致密性好，不易泄漏介质；#）有适当的机械强度和硬度；$）压缩性和回弹性好，永久变形小；%）高温下不软化、不分解，低温下不硬化、不脆裂；&）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；）摩擦系数小，耐磨性好；(）具有与密封面接合的柔软性；)）耐老化性好，经久耐用；*）加工制造方便，价格便宜，取材容易。显然，任何一种材料要完全满足上述要求是不可能的，但具有优异密封性能的材料能够满足上述大部分要求。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带、聚四氟乙烯以及各种密封胶等。第二节!通用橡胶密封制品材料通用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。橡胶密封制品的主要特点是量*第五章!密封材料大面广。除工业部门外，家用电器，如家用冰箱、洗衣机和电视机等，也大量使用橡胶密封制品。橡胶密封制品的品种繁多，最常用的有：!形密封圈、旋转轴唇形密封圈、各种截面的成型填料密封圈、隔膜、阀垫、密封垫片和门窗密封胶条等。根据使用状态可分为静态密封件、动态密封件及高真空密封件等三种。具体分类如下：橡胶密封制品常用材料如下。一、丁腈橡胶丁腈橡胶具有优良的耐燃料油及芳香溶剂等性能，但不耐酮、酯和氯化烃等介质，因此耐油密封制品以采用丁腈橡胶为主。丁腈橡胶的耐油性随丙烯腈含量增加而提高，但丙烯腈含量高的丁腈橡胶耐寒性较差。采用丁腈橡胶制作的密封制品，其耐热性能一般在#$左右，若用无硫硫化或有机过氧化物硫化时，可提高其耐热性能达%#$。常用的增塑剂有邻苯二甲酸二丁酯和癸二酸二辛酯，对于耐热性能要求较高的密封制品，采用磷酸三甲苯酯作为增塑剂效果较好。丁腈橡胶是通用橡胶密封制品中使用量较大的胶种，为了提高其使用价值，在混炼时采用聚氯乙烯进行改性，以提高丁腈橡胶的定伸应力、撕裂强度和耐老化性能。若将三元尼龙掺合于橡胶胶料中可提高拉伸强度和抗撕裂性能。特殊的填充剂如碳纤维、氮化硅、二硫化钼、聚四氟乙烯、石墨等的使用，可以提高丁腈橡胶的耐热和耐磨性能。二、氯丁橡胶氯丁橡胶具有良好的耐油和耐溶剂性能。它有较好的耐齿轮油和变压器油性能，但不耐芳香族油。氯丁橡胶还具有优良的耐天候老化和臭氧老化性能。氯丁橡胶的交联断裂温度在&#$以上，通常用氯丁橡胶制作门窗密封条。氯丁橡胶对于无机酸也有良好的耐腐蚀性。此外，由于氯丁橡胶还具有良好的挠曲性和不透气性，可制成膜片或真空用的密封制品。#第一篇 概述三、天然橡胶天然橡胶与多数合成橡胶相比，具有良好的综合力学性能、耐寒性、较高的回弹性及耐磨性。天然橡胶不耐矿物油，但在植物油和醇类中较稳定。在以正丁醇与精制蓖麻油混合液组成的制动液的液压制动系统中作为密封件的胶碗、胶圈均用天然橡胶制造，一般密封胶条也常用天然橡胶制造。四、氟橡胶氟橡胶具有突出的耐热（!#!$%）、耐油性能，可用于制造气缸套密封圈、胶碗和旋转轴唇形密封圈，能显著地提高使用时五、硅橡胶硅橡胶具有突出的耐高低温、耐臭氧及耐天候老化性能，在&#!(%的工作温度范围内能保持其特有的使用弹性及耐臭氧、耐天候等优点，适宜制作热机构中所需的密封垫，如强光源灯罩密封衬圈、阀垫等。由于硅橡胶不耐油，机械强度低，价格昂贵，因此不宜制作耐油密封制品。六、三元乙丙橡胶三元乙丙橡胶的主链是不含双键的完全饱和的直链型结构，其侧链上有二烯烃，这样就可用硫磺硫化。由于三元乙丙橡胶内聚能低，无庞大侧基阻碍分子链运动，因而能在较宽的温度范围内保持分子链的柔性和弹性。三元乙丙橡胶具有优良的耐老化性、耐臭氧性、耐候性、耐热性（可在)!%环境中长期使用）、耐化学性（如醇、酸、强碱、氧化剂），但不耐脂肪族和芳香族类溶剂侵蚀。三元乙丙橡胶在橡胶中密度是最低的，有高填充的特性，但缺乏自粘性和互粘性。此外，三元乙丙橡胶有突出的耐蒸汽性能，可制作耐蒸汽膜片等密封制品。三元乙丙橡胶已广泛用于洗衣机、电视机中的配件和门窗密封制品，或多种复合体剖面的胶条生产中。七、聚氨酯橡胶聚氨酯橡胶具有优异的耐磨性和良好的不透气性，使用温度范围一般为&!#)第五章*密封材料!#。此外，还具有中等耐油、耐氧及耐臭氧老化特性，但不耐酸碱、水、蒸汽和酮类等。适于制造各种橡胶密封制品，如油封、$形圈和隔膜等。八、氯醚橡胶氯醚橡胶兼有丁腈橡胶、氯丁橡胶、丙烯酸酯橡胶的优点，其耐油、耐热、耐臭氧、耐燃、耐碱、耐水及耐有机溶剂性能都很好，并有良好的工艺性能，其耐寒性较差。在使用温度不太低的情况下，氯醚橡胶仍是制造油封、各种密封圈、垫片、隔膜和防尘罩等密封制品的良好材料。九、丙烯酸酯橡胶丙烯酸酯橡胶具有耐热油（矿物油、润滑油和燃料油），特别是在高温下的耐油稳定性能，一般可达%&#，间隙使用或短时间可耐温(#以上。它的缺点是耐寒性差。因此在非寒冷地区适合制作耐高温油的油封，但不适合作高温下受拉伸或压缩应力的密封制品。(%第一篇)概述第六章!加工工艺良好的加工工艺和成型工艺是保证密封件尺寸精度、表面特性以及提高抗腐蚀和耐磨性能的有效手段。与密封有关的加工工艺包括模压、浸渍、喷涂、烧结、焊接、电镀和表面热处理等。同一材料，如果处理工艺不同，其特性会有很大的差别。就密封件制造中最常用的模压工艺来说，如果压出来的成品在形状、尺寸等方面误差很大，分型面上存在飞边和毛刺，对于密封都是很不利的。以橡胶 形圈为例，它是靠给定的压缩变形量来保证密封的，如果由于尺寸精度差而保证不了必要的压缩变形量，就会出现泄漏。此外，由于 形圈是以预拉伸状态安装于密封部位，当运动摩擦发热时，形圈不是膨胀，而是收缩（拉伸状态下的橡胶受热收缩，称为焦耳效应），这也可能使工作时的压缩变形量减小而发生泄漏。因此，设计时必须严格给定尺寸精度，并应考虑到各种影响因素。例如，与密封件相接触的零件和沟槽的尺寸精度、表面粗糙度等，都有一定的要求。一般标准密封件都配有相应的沟槽型式、尺寸和公差标准。表面粗糙度对摩擦因数的影响，随润滑状态而异。对于弹性或弹塑性型接触的干摩擦情况，表面越光滑，实际面积也就越大，由于表面分子吸引力有效地发生作用，摩擦因数增大。对于混合摩擦，表面越光滑，润滑剂所覆盖面积就越大，摩擦因数就相对地变小。图#$%!摩擦因数与表面粗糙度关系动摩擦因数和静摩擦因数随表面粗糙度的变化是不一样的：静摩擦因数随表面粗糙度的增大而减小；动摩擦因数随表面粗糙度减小而通过一最小值（如图#$%所示），并且滑动速度越大，最小值越接近纵坐标的起点。可以认为表面粗糙度对机械变形起作用，使得摩擦因数增大，反之表面光滑，对分子吸引力起作用，也使摩擦因数变大，所以有一个摩擦因数最小的表面粗糙度。例如，对于机械密封，其合适的摩擦副表面粗糙度为!&()(*+()%#!,。-%第六章!加工工艺第七章!摩擦、磨损和润滑摩擦和磨损是接触型动密封中必然存在的问题。接触型动密封的密封件与被密封件相接触，由于有相对运动而产生摩擦，导致发热和零件表面的磨损，这是引起泄漏及密封件损坏的主要原因。石渡秀男等人，根据轴承润滑理论研究机械密封，由实验得出密封准数!与摩擦因数 有下面关系：!#!$%()&#（#$%）式中密封准数!为：!$%&（#$&）式中!密封流体粘度；$密封端面平均线速度；%密封圈端面宽度，%（(&$(%）&；(%、(&端内、外直径；&端面承受的总载荷；!密封特性数，由密封型式而定；#动密封指数，见表#$%。!值越大，表示越容易形成液膜，相应的液膜厚度也越大。图#$%为机械密封的$!实验曲线。由图#$%可以看出，当!#%(%)$*时，密封面间有较厚的液膜。图#$&!中的虚线为液膜最小厚度)。等值线，当!#%(%)$*时，两个密封面被液膜完全隔开，处于流体润滑状态。在!（)+%,%）(%)$*范围