2.1 工况条件
介质：乙烯；温度-40℃~-10℃；介质压力：3 MPa；轴径：45 mm；线速度：9.4 m/s；转速：4000 r/min；根据综合参数与轴径为中型机械密封。 2.2结构选择
2.2.1密封结构的分类
机械密封的使用工况和参数主要有密封腔温度和密封压力、密封端面平均速度、轴径、介质特性等。根据这些参数可以将机械密封进行分类，如表 1，表 2 所示 表 1 机械密封按试用工况和参数分类
使用工况 | 类别 | 工况参数 | | |
按密封端面平均线速度v/(m/s) | 超高速 高速 一般速度 | 密封端面平均线速度＞100 密封端面平均线速度≥25~100 密封端面平均线速度＜100 | | |
按密封腔温度t/℃ | 高温 中温 普温 低温 | 密封腔温度＞150 密封腔温度＞80~150 密封腔温度＞-20~80 密封腔温度＜-20 | | |
按轴径大小d/mm | 大轴径 一般轴径 小轴径 | 轴径＞120 轴径≥25~120 发布任务轴径＜25 | | |
按使用介质 | 耐磨粒介质 耐强腐蚀介质 耐弱腐蚀介质 | 含磨粒介质 耐强酸强碱及其他强腐蚀介质 耐油丶水丶有机溶剂及其他弱腐蚀介质 | | zssi |
按密封压力P/MPa | 超高压 高压 中压 低压 | 密封腔压力＞15 密封腔压力＞3~5 密封腔压力＞1~3 密封腔压力＞常压~1 | | |
| | | | |
表 2 机械密封按综合参数和轴径分类
加湿器结构
机械密封类别 | 水焊机机械密封综合参数 压力P/MPa 温度t/℃ 线速度v/(m/s） 轴径d/mm | | | |
重型机械密封 48v转12v | ＞3 ＜20或＞150 ≥25 ＞120 | | | |
中型机械密封 | ≤3 ＜-20~150 ＜25 25~120 | | | |
轻型机械密封 | ＜0.5 ＞0~80 ＜10 ≤40 | | | |
| | | | |
2.2.2 密封结构的确定
2.2.2.1单端面
由一对密封端面组成的机械密封，结构简单，制造与拆装都相对简便，使用广泛，故采用。采用场合：作为最常用的机械密封型式，适用于一般场合。
2.2.2.2 内流式
流体在密封端面间的泄露方向与离心力方向相反的机械密封，离心力起着阻碍流体泄露的
作用，故泄漏量少，密封可靠。适用场合：可用于高压，有固体颗粒的流体，泄漏量少，故采用。
2.2.2.3 内装式
静止环安装于密封端盖（或相当于密封端盖的零件）的内侧（即面向主机工作腔的一侧），适用场合：由于摩擦副受力状态好，冷却润滑效果好，用于安装精度较高的场合，故采用。
2.2.2.4 平衡式
密封流体作用在密封端面的压力卸载，载荷系数 K＜1 的机械密封，其端面比压随密封流体压力的 变化而变化，主要适用于压力较高的场合，故采用。
2.2.2.5 多弹簧
多弹簧结构多用于轴径较大，载荷较大，与单弹簧结构相比有压力均匀，可通过调节弹簧数量来调节弹簧力的优点，故采用。
内孔撑圆涨紧夹具
2.2.2.6 静止式
补偿环不随轴旋转的机械密封，其弹性元件装置的结构较复杂，但不受离心力的影响，用于转速高，离心力较大的情况下，故采用。
综上所述，我们选择的型式有：接触式、内装式、单端面、静止式、平衡式、内流式、大弹簧式、多弹簧式。
2.3材料选择
辅助密封圈：选用乙丙橡胶（EPR），使用温度范围为-40℃~150℃，符合工况温度要求。其耐腐蚀好，抗臭氧和各种极性化学药品与溶剂冲击弹性好，耐油性较差。
弹簧：不锈钢弹簧丝 1Cr18Ni9 使用温度：-250~290 ℃，不锈钢弹簧适用于腐蚀性介质。
金属件：选用321型不锈钢，由于轻烃没有腐蚀，选择该种钢适合于在高低温工况下工作，并且价格低廉。
端面摩擦副：采用硬材料对硬材料 SiC-SiC 的型式，采用硬对硬的型式，则密封端面都做
成窄环，且密封端面宽度都相同。SiC 不但具有低摩擦系数，高比强度的特点，还在化学稳定性，自润滑性以及传热方 面的性能都很优秀。但是本身的抗机械冲击性较差。
2.4. 设计计算
2.4.1 密封端面尺寸确定
2.4.1.1 密封端面宽度 b
密封面宽度是机械密封的一个非常重要的几何参数，密封面的宽度与其产生的摩擦热成正比，因此，在条件允许下，如：材料强度，刚度要求等，尽可能的取小值以减小摩擦热的生成，但是也不能一味地减小宽度，否则，过窄的密封面不但会使端面接触比压增大，引起泄露，还可能使密封面突台产生变形，因此，在考虑密封面宽度时，要多方面思考，选取。 可以考虑利用以下的经验公式选取密封端面宽度：
(1-2)
得
根据《机械密封技术》P28 表 5-2 根据轴径和材料（轴径为45mm，材料为硬质合金）选取端面宽度b=2.5mm。
2.4.1.2 密封端面高度
窄环高度h值主要从材料的强度、刚度以及耐磨损能力确定，一般取2~3 mm。石墨环、填充聚四氟环、青铜环都取3 mm，硬质合金环取2 mm。
根据上述，密封端面高度h=2mm。
2.4.1.3 间隙
因为轴与静环相对转动，所以必须保留一定间隙，间隙不应过大，否则辅助O型圈会被挤出。根据泵用机械密封标准中硬质合金材料制作的密封环轴径在 16~100 mm 时静环与轴径的间隙取2 mm。动环与轴径的配合间隙根据轴径的大小取0.5~1 mm。这里取0.5 mm。
静止环与密封腔不存在相对运动，其间隙取值范围为 0.5~1.5 mm，大致结构尺寸如图1所示。
图1 密封副主要结构尺寸
此处，e1=0.5 mm ，e2=2 mm，e3=0.5 mm。
2.4.1.4 密封端面直径
取端面直径 d1=50 mm>47 mm
根据静环直径公式
根据宽径比公式
得值为0.0476
根据《机械密封实用技术》P81 图 2-30 a、b 和 P80 表 2-10 根据工作压力与介质压力可得图 2、图 3 如下。
图 图2 某些石油化工机泵釜用机械密封的面积比与宽径比
图 3 某些石油化工机泵釜用机械密封的面积比与工作压力的关系曲线
压力差 Ps=3MPa
平衡系数B=0.6
又根据内装式机械密封平衡系数公式
（2-5）
其中
-平衡直径
-密封端面直径
-密封端面外径
当机械密封的面积比、密封端面宽度和密封面内、外径为已知时，可利用已知数据与公式确定平衡直径。
可得
可得
2.4.1.5 面积
名义接触面积
（2-7）
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