在化工厂中，防止液体或气体泄漏是最重要的课题之一。
尤其是泵、搅拌机等旋转设备，流体容易通过旋转轴发生泄漏。
为了控制这种风险，工程师会使用各种密封系统（Seal System）。
要想确保设备长期稳定、安全运行，必须理解密封的工作原理与选型方法。
本文将从结构、分类和设计选型的角度，
为初学者介绍化工设备中密封装置的基础知识。
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密封是化工机械的核心
在化工设备中，密封不仅是一个部件，更是影响装置能否安全运行的关键。
对密封理解不足，往往会导致泄漏、频繁检修，甚至安全事故。
密封装置的分类
从机械工程角度来看，密封装置可以分为两大类：
- 静密封（Static Seal）
- 动密封（Dynamic Seal）
理解这两类密封的差异，是正确选型的基础。
垫片：静密封
垫片用于没有相对运动的部位，如管道法兰。
这种密封属于静密封。
在实际现场，有时操作人员会把垫片称作“填料”，
但从机械角度来说，这是一种误用。
垫片属于静密封，而填料、轴封等属于动密封。
部分O型圈（O-Ring）也可以作为静密封使用。
填料与动密封
填料属于动密封，用于有相对运动的部位，例如旋转轴或往复轴。
常见的动密封包括：
- 填料密封（Gland Packing）
- V型填料（V-Packing）
- 油封（Oil Seal）
- O型圈（O-Ring）
- 机械密封（Mechanical Seal）
- 迷宫密封（Labyrinth Seal）
动密封又可细分为：
- 接触式密封
- 非接触式密封
机械密封通常被归为接触式密封，但实际上，密封端面之间存在液膜分隔，严格来说属于非接触式密封。
橡胶类密封的原理
油封、V型填料、O型圈等多为橡胶或弹性体制成。
橡胶之所以能密封，是因为它能在压力作用下产生形变，
从而贴合接触面，阻止流体泄漏。
油封（Oil Seal）
油封通过液体压力使唇口变形，与轴面保持接触来实现密封。
随着使用时间增加，唇口会逐渐磨损，但只要剩余长度足够，仍能保持密封性能。
油封寿命受到以下因素影响：
- 轴转速
- 压力
- 介质性质
- 密封几何尺寸
虽然称为“油封”，但它不仅用于油类，也可用于多种液体或气体。
V型填料（V-Packing）
V型填料的原理与油封类似。
它通常多层叠装，实际起密封作用的只有其中一层，
其他层起到备用作用，当前层磨损后，下一层继续工作。
这种“接力式”密封思想也应用于填料函与多层油封中。
O型圈（O-Ring）
O型圈同样依靠压力下的弹性变形实现密封。
在受压时，O型圈被压向沟槽壁形成密封。
压力过大时，O型圈可能挤出沟槽而损坏。
O型圈可用于：
- 静密封
- 动密封
不同应用对设计要求差异很大。
O型圈与V型填料对比
| 项目 | O型圈 | V型填料 |
|---|---|---|
| 安装方向 | 无方向性 | 有方向性 |
| 所需空间 | 小 | 大 |
| 表面精度 | 高 | 低要求 |
| 安装难度 | 简单 | 较难 |
| 调整需求 | 无 | 需要 |
| 使用数量 | 1个 | 多个 |
| 寿命 | 较短 | 较长 |
当设备空间允许、且希望延长寿命时，可选择V型填料。
而在多数间歇式化工装置中，O型圈已能满足要求。
密封材料的选择
在化工行业中，密封材料的选用非常关键。
常见选型：
- 接触工艺介质：FKM, PTFE
- 非工艺部分：NBR, BR, CR
很多人认为FKM可以适用于所有工况，但在批式工艺中，部分强腐蚀性化学品会破坏FKM。
此时需要使用FFKM或PTFE覆层密封，尽管成本更高。
非橡胶类密封系统
机械密封（Mechanical Seal）
机械密封的主密封面不使用橡胶，而是由旋转环与固定环组成，中间通过液膜隔离。
橡胶仅用于辅助密封（如O型圈），密封原理与静压液膜相似。
鼓风机与风机（Blower / Fan）
部分鼓风机或风机可无轴封运行。
当少量泄漏可以接受时，会使用**迷宫密封（Labyrinth Seal）**来减小泄漏量。
迷宫密封通过增加流体阻力来实现密封，是一种简单且可靠的结构。
液压管路（Hydraulic Piping）
液压系统常在10MPa以上工作。
此时橡胶垫片容易损坏，因此有时完全不使用垫片。
密封依靠高精度加工的法兰密封面实现，这与机械密封端面的理念相同。
总结
- 密封是防止流体泄漏的关键部件。
- 按用途可分为静密封与动密封。
- 化工厂需根据介质性质、压力和运行条件合理选型。
- 正确的密封设计与维护能有效防止泄漏并延长设备寿命。
掌握密封基础知识，是设计、维护、运行工程师必须具备的技能。
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