一 機械密封概述

       機械密封的本質(zhì)是將徑向密封轉(zhuǎn)化為軸向密封(或叫端面密封)。

 

  

      在彈簧和介質(zhì)壓力共同作用下，對由于設(shè)備運行所造成的軸向磨損可以及時補償，使垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的密封面始終保持貼合。由于機械密封（軸向密封）在運行中可以對軸向磨損進行補償，而填料密封（徑向密封）不能對徑向磨損進行補償，故機械密封比填料密封壽命長。

      機械密封廣泛用于石油、化工、冶金、煤炭、食品、醫(yī)療、電力、紡織、環(huán)保等諸多領(lǐng)域。

      機械密封具有性能好、使用壽命長、運轉(zhuǎn)可靠等特點，是現(xiàn)代企業(yè)流體輸送機械應(yīng)用最廣、最有前途的密封形式，對于減少環(huán)境污染、節(jié)約能源具有重大意義。 

       在國家標準中，機械密封的定義是由至少一對垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的端面組成，在流體壓力及補償機構(gòu)彈力(或磁力)共同作用下，以及輔助密封圈的配合下， 該對端面保持貼合并相對滑動，而構(gòu)成的防止流體泄漏的裝置。

二 組成

      1、密封端面：動環(huán)、靜環(huán)──摩擦副

      2、緩沖補償機構(gòu)：由彈性元件（圓柱彈簧、圓錐彈簧、波片彈簧、波紋管等）構(gòu)成。

      3、輔助密封圈：包括動環(huán)密封圈、靜環(huán)密封圈等，有各種形式：如O型圈、V型圈、楔形圈等。

三 密封機理

       4個密封點（亦稱4個泄漏點，如圖1-1）

 

泄漏點1

      端面相對旋轉(zhuǎn)的密封點（動密封點,兩個摩擦副之間有相對轉(zhuǎn)動）

泄漏點2 

      動環(huán)與軸或軸套之間的密封點（靜密封點，密封圈與軸或軸套之間有微動）

泄漏點3 

      靜環(huán)與壓蓋端面之間的密封點（靜密封點，密封圈與相配合件之間相對靜止）

泄漏點4 

      壓蓋與泵殼或其它設(shè)備之間的密封點（靜密封點，密封圈與相配合件之間相對靜止）

四 輔助設(shè)施

     通過沖洗、冷卻、過濾、分離等方式進行冷卻和潤滑，從而改善密封的工作環(huán)境，減少密封的泄漏量，延長使用壽命。應(yīng)當把它看作機械密封的組成部分。

按結(jié)構(gòu)分類的機械密封種類

1 旋轉(zhuǎn)式和靜止式機械密封

 

      根據(jù)補償機構(gòu)是否隨軸旋轉(zhuǎn)可分為：

    （1）旋轉(zhuǎn)式：補償機構(gòu)（彈性元件）隨軸旋轉(zhuǎn)。由于安裝方便，普通密封大多采用，但易產(chǎn)生不平衡，而且消耗攪拌功率，所以不能用于高速。

    （2）靜止式：補償機構(gòu)（彈性元件）不隨軸旋轉(zhuǎn)。用于高速。

2 內(nèi)裝式和外裝式機械密封

 

    （1）內(nèi)裝式：靜環(huán)裝在壓蓋內(nèi)側(cè)，靜環(huán)端面面向工作腔。用于溫度、壓力較高，腐蝕性不強的場合。

    （2）外裝式：靜環(huán)裝在壓蓋外側(cè)，靜環(huán)端面背向工作腔。用于低壓、腐蝕性強的場合。

3 內(nèi)流式和外流式機械密封

      一般和內(nèi)裝式、外裝式一致

    （1）內(nèi)流式：密封流體在密封端面間的泄漏方向和離心力方向相反，泄漏方向朝向軸心。內(nèi)流型機械密封多出現(xiàn)在內(nèi)裝式機械密封中一般密封都采用這種結(jié)構(gòu)。

    （2）外流式：密封流體在密封端面間的泄漏方向與離心力方向相同，泄漏方向朝向離心力方向。泄漏量大，只有在壓力、溫度都不高的腐蝕性介質(zhì)中用。

    石油化工流程泵大都選用內(nèi)流型機械密封，只有在壓力和溫度不高的腐蝕性介質(zhì)中才選用外流型機械密封。

4 多彈簧和單彈簧機械密封

 

    （1）多彈簧：又叫小彈簧，軸向尺寸小，軸向彈力均勻，宜用于高速，不宜用于腐蝕性介質(zhì)。

    （2）單彈簧：又叫大彈簧，軸向尺寸大，軸向彈力不均勻，不宜用于高轉(zhuǎn)速的場合。

5 平衡型和非平衡型機械密封

 

    （1）平衡型：密封流體作用在密封端面上的壓力部分卸荷或全部卸荷，載荷系數(shù)K＜1.0 ，用于高壓場合。

    （2）非平衡型：密封流體作用在密封端面的壓力不卸荷，載荷系數(shù)K≥1.0，用于普通壓力場合。

五 補償機構(gòu)形式

    磁力：系統(tǒng)壓力較低時用

    波片彈簧、錐形彈簧、螺旋圓柱大彈簧、小彈簧

    橡膠波紋管、聚四氟乙烯波紋管、金屬波紋管 

六 機械密封的組合安裝

1 雙端面機械密封

 

  

      兩套密封面對面或背對背安裝在一起。

      用于工作介質(zhì)有毒、易燃、易爆、易揮發(fā)、易結(jié)晶、高溫、低溫，或氣體、高真空度等場合。

      兩套密封之間形成一個密封腔，在密封腔中引入密封液：堵封、潤滑、冷卻，選潔凈、潤滑性好的密封液介質(zhì)。

2 串聯(lián)式機械密封

 

1-彈簧盒組件；2-軸套；3-動環(huán)Ⅰ；4-泵端蓋；5-靜環(huán)Ⅰ；6-靜環(huán)座；7-壓蓋；8-傳動環(huán)；9-轉(zhuǎn)動圈；10-泵軸；11-靜環(huán)Ⅱ；12-動環(huán)Ⅱ；13-彈簧；14-泵送環(huán)；15-O形圈

      兩套密封沿同一方向布置，密封腔壓力逐級降低用于高壓場合。 

      串聯(lián)密封由機械密封本身和機械密封系統(tǒng)兩端部分組成。對于機械密封本身，我們用的是兩級密封集裝在一起的串聯(lián)密封。其中一級密封（介質(zhì)側(cè)）是內(nèi)密封，二級密封（大氣側(cè)）是外密封，起安全環(huán)保作用。 

      當一級密封發(fā)生泄漏后，由于二級密封的作用，從一級密封泄漏的介質(zhì)仍然不能泄漏到大氣中去，二級密封保護了周圍環(huán)境不受密封泄漏液的影響，增加了裝置和人身安全。從一級密封泄漏的介質(zhì)，通過密封系統(tǒng)貯油罐上的管道放入氣柜回收或放入火炬燃燒，不對現(xiàn)場排放。

3 集裝式機械密封

      集裝式機械密封是把動環(huán)、靜環(huán)、彈簧、輔助密封圈、軸套、壓蓋、靜密封墊圈等7個主要零件組合成一起的一個集合體，也可稱集裝式機封．有時也稱卡式密封。

 

      集裝式機械密封一般都是平衡型機封，其結(jié)構(gòu)特點是全部零件組合為一體，彈簧不與物料接觸，平衡型、內(nèi)流、定位塊可以調(diào)節(jié)彈簧壓縮量。考慮到當動／靜環(huán)磨損時可以更容易補償，設(shè)計有動環(huán)密封圈。

      集裝式機械密封因已組裝成一個集合體．因此在機體上安裝更加方便。安裝時只需固定壓蓋、軸套，取下定位擋塊即可。（一般擋塊厚度為彈簧壓縮量，從外部易于觀測） 

     集裝式機械密封安裝方便，快捷，密封可靠，排除了安裝不良的影響。深受國內(nèi)外用戶的歡迎，是國內(nèi)今后機械密封發(fā)展的方向。

 

1、3、12-O型密封圈 2-軸套 4-動環(huán)座 5-彈簧 6-密封墊 7-壓蓋 8、17-定位螺釘  9-定位塊   10-動環(huán) 11-靜環(huán)  13-防轉(zhuǎn)銷 14-同定環(huán)  15-傳動銷 16、17-緊定螺釘

4 波紋管機械密封

       去掉了補償環(huán)密封圈及其摩擦阻力，補償環(huán)密封圈改至彈簧座處，補償環(huán)追隨性提高，而且避免了補償環(huán)密封圈因軸串、振動所產(chǎn)生的磨損。

 

      金屬波紋管用于高溫介質(zhì)，聚四氟乙烯波紋管用于腐蝕性介質(zhì)。

      波紋管機械密封的優(yōu)點：

      波紋管機械密封原理與彈簧式機械密封原理基本相同。     

      所不同的是，波紋管機械密封比彈簧式機械密封有更突出的優(yōu)點，表現(xiàn)為：

     ① 結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，適應(yīng)性強，靜止環(huán)具有浮動性；

     ② 可以更好的防止抽空；

     ③ 旋轉(zhuǎn)環(huán)易于更換、修復(fù)；

     ④ 結(jié)構(gòu)緊湊，抗震力強，承受作用力均勻，穩(wěn)定性好；

     ⑤ 旋轉(zhuǎn)環(huán)、靜止環(huán)法蘭連接、動泄漏點少。