機(jī)械密封基礎(chǔ)知識,機(jī)械密封結(jié)構(gòu)圖-機(jī)械原理-電子及機(jī)械行業(yè)-電子開發(fā)網(wǎng)

1.分類按端面形式分為雙端面機(jī)械密封，單端面機(jī)械密封，集裝式機(jī)械密封。如下圖

單端面

雙端面

集裝式

集裝式機(jī)械密封裝置的預(yù)安裝設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)安裝簡單、易于操作，簡化了測量、調(diào)整等過程，具有安裝簡便，互換性強(qiáng)的特點(diǎn)。避免了設(shè)備檢修時(shí)因機(jī)械密封安裝造成的密封元件的損壞，降低了維護(hù)費(fèi)用。

2. 用途

機(jī)械密封通俗地說就是用在機(jī)械上的密封。如千斤頂里用來封油壓的油封，用于防止塵土進(jìn)入的防塵密封，氣動工具（如風(fēng)鎬等）中的用于封閉氣壓的氣動密封等都屬于機(jī)械密封。

3. 原理

機(jī)械密封是靠一對或數(shù)對垂直于軸作相對滑動的端面在流體壓力和補(bǔ)償機(jī)構(gòu)的彈力（或磁力）作用下保持貼合并配以輔助密封而達(dá)到阻漏的軸封裝置。

4. 結(jié)構(gòu)

主要有以下四類部件。a.主要密封件：動環(huán)和靜環(huán)。b.輔助密封件：密封圈。c.壓緊件：彈簧、推環(huán)。d.傳動件：彈箕座及鍵或固定螺。

由1靜止環(huán)（靜環(huán)）2旋轉(zhuǎn)環(huán)（動環(huán)）3彈性元件4彈簧座5緊定螺釘6旋轉(zhuǎn)環(huán)輔助密封圈和8靜止環(huán)輔助密封圈等元件組成，7防轉(zhuǎn)銷固定在9壓蓋上以防止靜止環(huán)轉(zhuǎn)動。旋轉(zhuǎn)環(huán)和靜止環(huán)往往還可根據(jù)它們是否具有軸向補(bǔ)償能力而稱為補(bǔ)償環(huán)或非補(bǔ)償還。

泵用機(jī)械密封種類繁多，型號各異，但泄漏點(diǎn)主要有五處：

（l）軸套與軸間的密封；

（2）動環(huán)與軸套間的密封；

（3）動、靜環(huán)間密封；

（4）對靜環(huán)與靜環(huán)座間的密封；

（5）密封端蓋與泵體間的密封。

一般來說，軸套外伸的軸間、密封端蓋與泵體間的泄漏比較容易發(fā)現(xiàn)和解決，但需細(xì)致觀察，特別是當(dāng)工作介質(zhì)為液化氣體或高壓、有毒有害氣體時(shí)，相對困難些。其余的泄漏直觀上很難辯別和判斷，須在長期管理、維修實(shí)踐的基礎(chǔ)上，對泄漏癥狀進(jìn)行觀察、分析、研判，才能得出正確結(jié)論。

一、泄漏原因分析及判斷

A．安裝靜試時(shí)泄漏。機(jī)械密封安裝調(diào)試好后，一般要進(jìn)行靜試，觀察泄漏量。如泄漏量較小，多為動環(huán)或靜環(huán)密封圈存在問題；泄漏量較大時(shí)，則表明動、靜環(huán)摩擦副間存在問題。在初步觀察泄漏量、判斷泄漏部位的基礎(chǔ)上，再手動盤車觀察，若泄漏量無明顯變化則靜、動環(huán)密封圈有問題；如盤車時(shí)泄漏量有明顯變化則可斷定是動、靜環(huán)摩擦副存在問題；如泄漏介質(zhì)沿軸向噴射，則動環(huán)密封圈存在問題居多，泄漏介質(zhì)向四周噴射或從水冷卻孔中漏出，則多為靜環(huán)密封圈失效。此外，泄漏通道也可同時(shí)存在，但一般有主次區(qū)別，只要觀察細(xì)致，熟悉結(jié)構(gòu)，一定能正確判斷。

B．試運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)出現(xiàn)的泄漏。泵用機(jī)械密封經(jīng)過靜試后，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力，會抑制介質(zhì)的泄漏。因此，試運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)機(jī)械密封泄漏在排除軸間及端蓋密封失效后，基本上都是由于動、靜環(huán)摩擦副受破壞所致。引起摩擦副密封失效的因素主要有：

（l）操作中，因抽空、氣蝕、憋壓等異常現(xiàn)象，引起較大的軸向力，使動、靜環(huán)接觸面分離；

（2）對安裝機(jī)械密封時(shí)壓縮量過大，導(dǎo)致摩擦副端面嚴(yán)重磨損、擦傷；

（3）動環(huán)密封圈過緊，彈簧無法調(diào)整動環(huán)的軸向浮動量；

（4）靜環(huán)密封圈過松，當(dāng)動環(huán)軸向浮動時(shí)，靜環(huán)脫離靜環(huán)座；

（5）工作介質(zhì)中有顆粒狀物質(zhì)，運(yùn)轉(zhuǎn)中進(jìn)人摩擦副，探傷動、靜環(huán)密封端面；

（6）設(shè)計(jì)選型有誤，密封端面比壓偏低或密封材質(zhì)冷縮性較大等。上述現(xiàn)象在試運(yùn)轉(zhuǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)，有時(shí)可以通過適當(dāng)調(diào)整靜環(huán)座等予以消除，但多數(shù)需要重新拆裝，更換密封。

C．正常運(yùn)轉(zhuǎn)中突然泄漏。離心泵在運(yùn)轉(zhuǎn)中突然泄漏少數(shù)是因正常磨損或已達(dá)到使用壽命，而大多數(shù)是由于工況變化較大或操作、維護(hù)不當(dāng)引起的。

（1）抽空、氣蝕或較長時(shí)間憋壓，導(dǎo)致密封破壞；

（2）對泵實(shí)際輸出量偏小，大量介質(zhì)泵內(nèi)循環(huán)，熱量積聚，引起介質(zhì)氣化，導(dǎo)致密封失效；

（3）回流量偏大，導(dǎo)致吸人管側(cè)容器（塔、釜、罐、池）底部沉渣泛起，損壞密封；

（4）對較長時(shí)間停運(yùn)，重新起動時(shí)沒有手動盤車，摩擦副因粘連而扯壞密封面；

（5）介質(zhì)中腐蝕性、聚合性、結(jié)膠性物質(zhì)增多；

（6）環(huán)境溫度急劇變化；

（7）工況頻繁變化或調(diào)整；

（8）突然停電或故障停機(jī)等。離心泵在正常運(yùn)轉(zhuǎn)中突然泄漏，如不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，往往會釀成較大事故或損失，須予以重視并采取有效措施。

D：由于兩密封端面失去潤滑膜而造成的失效：

a）因端面密封載荷的存在，在密封腔缺乏液體時(shí)啟動泵而發(fā)生干摩擦；

b）介質(zhì)的低于飽和蒸汽壓力，使得端面液膜發(fā)生閃蒸，喪失潤滑；

c）如介質(zhì)為易揮發(fā)性產(chǎn)品，在機(jī)械密封冷卻系統(tǒng)出現(xiàn)結(jié)垢或阻塞時(shí)，由于端面摩擦及旋轉(zhuǎn)元件攪拌液體產(chǎn)生熱量而使介質(zhì)的飽和蒸汽壓上升，也造成介質(zhì)壓力低于其飽和蒸汽壓的狀況。

E：由于腐蝕而引起的機(jī)械密封失效：

a）密封面點(diǎn)蝕，甚至穿透。

b）由于碳化鎢環(huán)與不銹鋼座等焊接，使用中不銹鋼座易產(chǎn)生晶間腐蝕；

c）焊接金屬波紋管、彈簧等在應(yīng)力與介質(zhì)腐蝕的共同作用下易發(fā)生破裂。

F：由于高溫效應(yīng)而產(chǎn)生的機(jī)械密封失效：

a）熱裂是高溫油泵，如油渣泵、回?zé)捰捅谩⒊p壓塔底泵等最常見的失效現(xiàn)象。在密封面處由于干摩擦、冷卻水突然中斷，雜質(zhì)進(jìn)入密封面、抽空等情況下，都會導(dǎo)致環(huán)面出現(xiàn)徑向裂紋；

b）石墨炭化是使用碳—石墨環(huán)時(shí)密封失效的主要原因之一。由于在使用中，如果石墨環(huán)一旦超過許用溫度（一般在-105～250℃）時(shí)，其表面會析出樹脂，摩擦面附近樹脂會發(fā)生炭化，當(dāng)有粘結(jié)劑時(shí)，會發(fā)泡軟化，使密封面泄漏增加，密封失效；

c）輔助密封件（如氟橡膠、乙丙橡膠、全橡膠）在超過許用溫度后，將會迅速老化、龜裂、變硬失彈。現(xiàn)在所使用的柔性石墨耐高溫、耐腐蝕性較好，但其回彈性差。而且易脆裂，安裝時(shí)容易損壞。

G：由于密封端面的磨損而造成的密封失效：

a）摩擦副所用的材料耐磨性差、摩擦系數(shù)大、端面比壓（包括彈簧比壓）過大等,都會縮短機(jī)械密封的使用壽命。對常用的材料，按耐磨性排列的次序?yàn)椋禾蓟琛际⒂操|(zhì)合金—碳石墨、陶瓷—碳石墨、噴涂陶瓷——碳石墨、氮化硅陶瓷——碳石墨、高速鋼——碳石墨、堆焊硬質(zhì)合金——碳石墨。

b）對于含有固體顆粒介質(zhì)，密封面進(jìn)入固體顆粒是導(dǎo)致使密封失效的主要原因。固體顆粒進(jìn)入摩擦副端面起研磨劑作用，使密封發(fā)生劇烈磨損而失效。密封面合理的間隙，以及機(jī)械密封的平衡程度，還有密封端面液膜的閃蒸等都是造成端面打開而使固體顆粒進(jìn)入的主要原因。

c）機(jī)械密封的平衡程度β也影響著密封的磨損。一般情況下，平衡程度β=75%左右最適宜。β<75%，磨損量雖然降低，但泄漏增加，密封面打開的可能性增大。對于高負(fù)荷（高PV值）的機(jī)械密封，由于端面摩擦熱較大，β一般取65%～70%為宜，對低沸點(diǎn)的烴類介質(zhì)等，由于溫度對介質(zhì)氣化較敏感，為減少摩擦熱的影響，β取80%～85%為好。

H：因安裝、運(yùn)轉(zhuǎn)或設(shè)備本身所產(chǎn)生的誤差而造成機(jī)械密封泄漏：

a）由于安裝不良，造成機(jī)械密封泄漏。主要表現(xiàn)在以下幾方面：

1）動、靜環(huán)接觸表面不平，安裝時(shí)碰傷、損壞；

2）動、靜環(huán)密封圈尺寸有誤、損壞或未被壓緊；

3）動、靜環(huán)表面有異物；

4）動、靜環(huán)V型密封圈方向裝反，或安裝時(shí)反邊；

5）軸套處泄漏，密封圈未裝或壓緊力不夠；

6）彈簧力不均勻，單彈簧不垂直，多彈簧長短不一；

7）密封腔端面與軸垂直度不夠；

8）軸套上密封圈活動處有腐蝕點(diǎn)。

b）設(shè)備在運(yùn)轉(zhuǎn)中，機(jī)械密封發(fā)生泄漏的原因主要有：

1）泵葉輪軸向竄動量超過標(biāo)準(zhǔn)，轉(zhuǎn)軸發(fā)生周期性振動及工藝操作不穩(wěn)定，密封腔內(nèi)壓力經(jīng)常變化等均會導(dǎo)致密封周期性泄漏；