工业密封技术PDF电子书下载

第1章 静密封结构和垫片 1

Ⅰ．前言 1

A．零泄漏的定义 1

B．密封分类 1

Ⅱ．垫片及其基本设计概念 3

A．考虑的基本事项 3

B．材料对垫片效果的影响 4

1．用作垫片材料的橡胶 4

2．用作垫片材料的塑料 7

3．用作垫片材料的金属 8

4．压紧系数 18

C．由金属及其组合材料制成的垫片的设计型式 19

1．不靠内压自紧的金属垫片密封 19

2．靠内压自紧的金属垫片密封 23

3．不靠内压自紧的组合垫片 30

4．靠内压自紧的非金属垫片密封 31

5．带弹簧的以聚四氟乙烯为基材的自紧式垫片 32

D．用于内压下的特殊密封结构的垫片 34

1．采用非自紧垫片的封闭结构 34

2．带榫槽的改良封闭结构 34

3．利用自紧楔形原理的封闭结构 35

4．B形环垫片 36

5．承受压力的连接器 37

6．布里奇曼（Bridgman）改良型密封 37

7．用实心线制的环作垫片的封闭结构 37

8．锥形密封原理的一般应用 38

E．采用弹性体的真空密封连接和封闭结构 40

1．真空范围的定义 40

2．具有弹性体的真空垫片材料 40

3．弹性体材料的排气率 40

4．弹性体真空垫片的设计因素 42

5．弹性体静密封的基本设计原则及其性能 44

F．带金属垫片的真空密封连接和封闭结构 44

1．弹性金属垫片 45

2．弓形环式金属垫片的型式 45

3．采用焊接的密封连接 45

G．在低温条件下使用的垫片和密封连接 47

1．航天密封 47

2．双金属密封 48

Ⅲ．用作静密封的O形环 49

A．弹性体O形环 49

B．塑料O形环 51

C．金属O形环 51

Ⅳ．小型管道用的连接和密封结构 52

A．试验室、中间试验厂和仪表用的高压管接头 53

1．密封原理 53

2．历史的发展 53

3．目前采用的重要管接头 54

B．具有弹性体密封元件的管接头 58

C．在真空下操作的小型管道用的特殊接头 60

D．常用的典型锥形管接头 62

E．焊接承插管 64

Ⅴ．静密封装置的总的考虑原则 64

A．仅考虑压力的设计 64

1．大型受压设备用的密封装置 64

2．小型管道、仪表管道和设备用的密封装置 64

B．压力低于常压（真空）时的设计 65

C．存在压力和温度时的设计 65

D．存在压力、温度和腐蚀时的设计 65

E．最后结论 65

F．垫片的温度极限 66

Ⅵ．密封剂 68

A．工作原理 68

B．密封剂的类型 68

C．选择因素 68

D．密封剂的典型应用 68

参考文献 68

第2章 用作轴密封装置的机械端面密封 70

Ⅰ．前言 70

Ⅱ．机械端面密封原理 70

A．密封机理 70

B．密封的基本要求 71

C．主密封元件 72

1．密封头的设计 73

2．密封座的设计 73

3．产生端面载荷的弹簧 74

D．辅助密封元件 76

E．辅助密封元件的温度限制 77

F．动密封环的传动方法 79

G．液体静压力 79

Ⅲ．机械密封的一般结构型式 80

A．单端面密封 80

1．内装式单端面密封 80

2．外装式单端面密封 80

B．双端面密封 82

1．双端面密封：内装式 82

2．双端面密封：串联结构 83

3．内外装双端面密封 84

C．采用多端面密封的主要理由 84

D．多端面密封的加压系统 85

Ⅳ．密封的平衡准则 85

A．平衡比 85

B．在密封接触面上由于流体压力引起的压力的分布 86

C．实际端面压力（比压） 87

Ⅴ．摩擦和磨损 89

A．粘附 89

B．磨蚀 89

C．腐蚀 89

D．表面疲劳 89

E．小结 90

Ⅵ．压力-速度条件 90

Ⅶ．泵的密封压盖板的设计 90

A．简单的密封座-压盖组合体 91

B．用冲洗法进行环境控制 92

C．用隔断法进行环境控制 94

D．用冷却法进行环境控制 94

E．环境的联合控制法 95

F．密封接触面润滑的外部供应 96

Ⅷ．摩擦副密封面的设计要求 97

A．平直度要求 97

B．光波和光的干涉 97

C．典型的干涉图形及其分析 98

D．实际平直度的测量 99

E．表面光洁度的测量 99

Ⅸ．安装机械密封对轴设计的要求 101

Ⅹ．处理磨蚀性液体的密封系统的设计 101

Ⅺ．填料箱颈部节流衬套的设计 102

Ⅻ．节流衬套间隙中的流量关系 103

ⅩⅢ．主密封环材料的选择 104

A．影响密封寿命的因素 104

1．机械力的影响 104

2．速度的影响 105

3．温度的影响 105

4．化学作用 106

5．辐射作用 107

B．主密封元件的理想的材料性能 107

C．合适的配对组合（摩擦副） 107

D．关于密封材料的一般考虑 108

E．主密封环的实用配对组合（摩擦副） 109

1．泵输流体为冷水时 109

2．泵输液体为酸时 110

3．用于苛性溶液的摩擦副材料 110

4．用于油类的摩擦副材料 110

5．用于汽油的摩擦副材料 111

6．用于盐溶液和海水的摩擦副材料 111

7．介质为热水时所需考虑的事项 112

8．采用碳化钨作摩擦副材料的优点 112

ⅩⅣ．关于摩擦面设计的总结论 114

ⅩⅤ．机械端面密封的特殊设计结构 114

A．瑟克-弗拉克斯（Circo-Flex）密封 115

B．辛琼（Syntron）密封 116

C．约翰-曼维尔（Johns-Manyille）密封 117

D．磁性密封 118

E．聚四氟乙烯波纹管式密封 119

ⅩⅥ．端面密封的工业应用 119

A．离心泵用的普通机械端面密封 120

B．设备用（非离心泵用）机械端面密封 120

C．磁性端面密封的应用 125

ⅩⅦ．选择机械端面密封需考虑的要点 125

A．一般考虑 126

1．工艺液体的特性 126

2．适宜的摩擦副材料组合 126

3．工艺液体及其可用的摩擦副 127

B．总结 128

1．工艺流体的压力 128

2．动密封环与静密封环 128

3．内装与外装 128

4．主密封环的设计 129

5．辅助密封元件 129

6．端面载荷 129

C．选择密封的最终准则 129

1．密封面的最高温度 130

2．机械密封故障的排除 130

参考文献 130

第3章 旋转轴的径向密封 134

第一部分 用于径向密封的唇环密封 134

Ⅰ．前言 134

Ⅱ．圆周唇环密封的分类 134

Ⅲ．操作原理 134

Ⅳ．一般径向唇形密封的设计特点 135

A．设计参数 136

B．设计根据 136

1．单唇形密封 137

2．双唇形密封 137

Ⅴ．唇形密封结构的改进 137

A．螺旋密封 138

1．设计原则 138

2．优点 139

3．缺点 139

4．用途 139

B．液体密封 139

1．设计原则 139

2．优点 140

3．缺点 140

4．用途 140

C．双向密封 140

1．设计结构 140

2．双向密封的改进 140

3．优点和缺点 141

D．波形密封 141

1．设计原则 141

2．液压唇的接触机理 141

3．波形密封的优点 142

4．结论 142

Ⅵ．影响密封性能的基本因素 144

A．设计原理 144

B．对轴的要求 144

1．轴的表面光洁度 144

2．表面光洁度的测定 145

3．轴的表面硬度 145

4．轴的材料 145

5．轴的尺寸偏差 145

6．轴的偏心度 145

7．对安装密封的轴的加工 146

8．磨损套筒 146

C．对孔的要求 147

1．孔的公差 147

2．孔的光洁度 147

3．孔的形式 147

4．孔的材料 147

D．密封的安装 147

E．外部条件 148

F．耐腐蚀性 148

G．唇形密封材料的选择 148

1．温度特性 148

2．流体阻力 149

3．特殊唇形密封材料 149

Ⅶ．弹性体密封唇的工作寿命 152

Ⅷ．用聚四氟乙烯作密封材料的特殊密封结构 153

A．J-M高压油密封 153

1．设计原理 153

2．优点 153

3．用途 154

B．聚四氟乙烯唇形密封的一般情况 154

C．BAL密封的特殊设计 154

D．碳氟化合物公司的碳氟密封 155

1．设计原理 155

2．结构材料 156

3．操作寿命 156

4．应用 156

E．由Aeroquip公司制造的全密封 156

1．设计原理 156

2．应用 156

F．楔形密封 156

1．设计结构 156

2．应用 157

Ⅸ．关于唇形密封的小结 157

第二部分 隔离装置 157

Ⅰ．前言 157

Ⅱ．软刮环 158

A．基本结构 158

B．机械性能要求 159

Ⅲ．硬刮环 159

Ⅳ．波纹管和保护套 160

Ⅴ．轴向隔离装置 160

Ⅵ．结束语 160

参考文献 161

第4章 剖环式圆周密封 163

Ⅰ．前言 163

Ⅱ．设计原理 163

A．活塞环式密封 163

B．分段环的设计 164

Ⅲ．密封机理 165

Ⅳ．设计特点 166

Ⅴ．泄漏方式 166

Ⅵ．剖环式圆周密封的材料 167

Ⅶ．密封的实际应用 167

Ⅷ．结束语 168

参考文献 169

第5章 作为轴的密封部件的填料 170

第一部分 作为轴的密封装置的机械填料的原理 170

Ⅰ．前言 170

Ⅱ．被密封件的运动类型 170

Ⅲ．填料的分类 170

Ⅳ．压紧式填料 171

A．密封原理 171

B．压紧式填料形状的影响 171

C．扭转作用的影响 172

D．压紧式填料环的类型 172

E．散装填料 173

F．柔性石墨填料 173

G．主要用途 174

Ⅴ．自动式填料 174

A．唇形结构 174

1．密封原理 175

2．基本用途 175

B．自动挤压型填料 175

1．密封原理 175

2．主要用途 175

第二部分 作为旋转轴的密封装置的填料 176

Ⅰ．前言 176

Ⅱ．填料设计的改进 176

A．带有灯笼环的填料 176

B．改良型灯笼环结构 176

C．灯笼环的取代 177

Ⅲ．用于超高内压的填料 177

Ⅳ．填料密封与机械端面密封的比较 179

Ⅴ．影响填料性能的机械因素 179

A．轴的挠度的影响 179

B．泵在最高效率点上的操作 180

Ⅵ．关于填料的一些要求 181

Ⅶ．填料的选择 182

第三部分 往复杆用的填料密封 184

Ⅰ．引言 184

Ⅱ．分类 184

Ⅲ．填料密封用的材料 184

A．压缩填料的材料 184

1．织物材料 184

2．塑性填料 184

3．金属填料 185

4．半金属填料 185

B．自动密封填料用的材料 186

1．唇形自动密封填料 186

2．挤压型自动密封填料 187

Ⅳ．自动密封填料的设计 187

A．唇形密封填料 187

1．活塞碗 187

2．法兰形填料环 189

3．U形碗 190

4．V形环 190

B．挤压型填料 192

1．用于动态轴密封的O形环 193

2．其他挤压型密封 194

C．采用聚四氟乙烯的特殊设计结构 196

1．BAL密封 196

2．碳氟密封（FCS密封） 196

3．全密封 196

4．多重密封 197

5．由卤素绝缘和密封公司制造的U形碗密封 197

6．滑片密封 198

7．小槽型密封 199

Ⅴ．选择密封的因素 200

A．基材 200

B．形状和型式 200

C．填料的式样 201

Ⅵ．关于用弹簧施加载荷的聚四氟乙烯密封的补充说明 202

第四部分 用于高压操作的特殊金属填料 203

Ⅰ．引言 203

Ⅱ．设计上的一般性考虑 204

A．软金属填料 204

B．全金属（钢）填料 205

C．特殊高压填料的设计 208

D．小结 210

参考文献 210

第6章 其他型式的直接接触密封 212

第一部分 毡圈密封的设计 212

Ⅰ．一般功能 212

Ⅱ．设计结构 212

Ⅲ．安装须知 213

Ⅳ．毡圈的用途 213

A．封油装置 213

B．贮油环 213

C．过滤 213

D．润滑油的吸收 213

Ⅴ．应用的限制 213

第二部分 隔膜密封 214

Ⅰ．前言 214

Ⅱ．平隔膜与挠曲隔膜 214

Ⅲ．设计原理 214

A．平隔膜 214

B．挠曲隔膜的设计 215

Ⅳ．筒形隔膜 215

A．工作原理 215

B．制造材料 215

第三部分 用作密封装置的活塞环 216

Ⅰ．前言 216

Ⅱ．作为密封元件的活塞环 216

Ⅲ．基本的密封功能 217

Ⅳ．压力平衡 218

Ⅴ．活塞环和用于有润滑的压缩机的密封环 219

A．压缩环 219

B．油控制环 219

Ⅵ．用于无油润滑压缩机的环 220

Ⅶ．关于活塞环的应用的小结 221

参考文献 222

第7章 非接触密封 224

第一部分 粘液密封 224

Ⅰ．前言 224

Ⅱ．作用原理 224

Ⅲ．粘液密封的静密封 225

Ⅳ．分析设计的依据 226

Ⅴ．结论 226

第二部分 迷宫密封 227

Ⅰ．引言 227

Ⅱ．迷宫结构的说明 228

Ⅲ．密封机理 228

Ⅳ．结构特点 229

Ⅴ．设计分析 230

Ⅵ．小结 230

第三部分 衬套密封 230

Ⅰ．引言 230

Ⅱ．设计原则 231

A．固定衬套密封 231

B．浮动衬套密封 231

C．浮动环密封 232

D．分段的浮动环密封 233

E．平衡的浮动衬套密封 233

F．多级浮动环 233

Ⅲ．设计分析 234

Ⅳ．结构材料 235

第四部分 铁磁流体密封 235

Ⅰ．引言 235

Ⅱ．铁磁流体的性质 236

Ⅲ．铁磁轴密封的设计原理 236

A．密封机理 237

B．结构型式 237

C．密封的压力限 238

D．径向间隙对压力限的影响 239

Ⅳ．操作条件的影响 239

A．阻滞转矩 239

B．转速和密封寿命 240

C．最佳操作条件 240

Ⅴ．铁磁流体 240

Ⅵ．应用 243

A．用作磨损物的隔离装置的铁磁流体密封 243

B．代替唇形密封 244

C．用于纺织工业的高速密封 244

D．带搅拌的大型反应器上的密封 244

Ⅶ．结论 244

A．优点 244

B．缺点 244

参考文献 245