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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