機械密封的組成、材料、運行與維護

機械密封件介紹

機械密封件屬于精密、結(jié)構(gòu)較為復雜的機械基礎(chǔ)元件之一，是各種泵類、反應(yīng)合成釜、透平壓縮機、潛水電機等設(shè)備的關(guān)鍵部件。其密封性能和使用壽命取決于許多因素，如選型、機器的精度、正確的安裝使用等。

機械密封件基本知識

1、機械密封的基本概念：

機械密封是指由至少一對垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的端面在流體壓力和補償機構(gòu)彈力（或磁力）的作用下以及輔助密封的配合下保持貼合并相對滑動而構(gòu)成的防止流體泄漏的裝置。補償環(huán)的輔助密封為金屬波紋管的稱為波紋管機械密封。

2、機械密封的組成：

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釘

應(yīng)注意問題

1、安裝時注意事項

a、要十分注意避免安裝中所產(chǎn)生的安裝偏差

（1）上緊壓蓋應(yīng)在聯(lián)軸器找正后進行，螺栓應(yīng)均勻上支，防止壓蓋端面偏斜，用塞尺檢查各點，其誤差不大于0.05毫米。

（2）檢查壓蓋與軸或軸套外徑的配合間隙（即同心度），四周要均勻，用塞尺檢查各點允差不大于0.01毫米。

b、彈簧壓縮量要按規(guī)定進行，不允許有過大或過小現(xiàn)象，要求誤差2.00毫米。過大會增加端面比壓，另速端面磨損。過小會造成比壓不足而不能起到密封作用。

c、動環(huán)安裝后髯保證能在軸上靈活移動，將動環(huán)壓向彈簧后應(yīng)能自動彈回來。

2、拆卸時注意事項

a、在拆卸機械密封時要仔細，嚴禁動用手錘和扁鏟，以免損壞密封元件?？勺鲆粚︿摻z勾子，在對自負盈虧方向伸入傳動座缺口處，將密封裝置拉出。如果結(jié)垢拆卸不下時，應(yīng)清洗干凈后再進行拆卸。

b、如果在泵兩端都用機械密封時，在裝配，拆卸過程中互相照顧，防止顧此失彼。

c、對運行過的機械密封，凡有壓蓋松動使密封發(fā)生移動的情況，則動靜環(huán)零件必須更換，不應(yīng)重新上緊繼續(xù)使用。因為在之樣楹動后，摩擦副原來運轉(zhuǎn)軌跡會發(fā)生變動，接觸面的密封性就很容易遭到破壞。

機械密封件正常運行和維護

1、啟動前的準備工作及注意事項

a、全面檢查機械密封，以及附屬裝置和管線安裝是否齊全，是否符合技術(shù)要求。

b、機械密封啟動前進行靜壓試驗，檢查機械密封是否有泄漏現(xiàn)象。若泄漏較多，應(yīng)查清原因設(shè)法消除。如仍無效，則應(yīng)拆卸檢查并重新安裝。一般靜壓試驗壓力用2~3公斤/平方厘米。

c、按泵旋向盤車，檢查是否輕快均勻。如盤車吃力或不動時，則應(yīng)檢查裝配尺寸是否錯誤，安裝是否合理。

2、安裝與停運

a、啟動前應(yīng)保持密封腔內(nèi)充滿液體。對于輸送凝固的介質(zhì)時，應(yīng)用蒸氣將密封腔加熱使介質(zhì)熔化。啟動前必須盤車，以防止突然啟動而造成軟環(huán)碎裂。

b、對于利用泵外封油系統(tǒng)的機械密封，應(yīng)先啟動封油系統(tǒng)。停車后最后停止封油系統(tǒng)。

c、熱油泵停運后不能馬上停止封油腔及端面密封的冷卻水，應(yīng)待端面密封處油溫降到80度以下時，才可以停止冷卻水，以免損壞密封零件。

3、運轉(zhuǎn)

a、泵啟動后若有輕微泄漏現(xiàn)象，應(yīng)觀察一段時間。如連續(xù)運行4小時，泄漏量仍不減小，則應(yīng)停泵檢查。

b、泵的操作壓力應(yīng)平穩(wěn)，壓力波動不大于1公斤/平方厘米。

c、泵在運轉(zhuǎn)中，應(yīng)避免發(fā)生抽空現(xiàn)象，以免造成密封面干摩擦及密封破壞。

d、密封情況要經(jīng)常檢查。運轉(zhuǎn)中，當其泄漏超過標準時，重質(zhì)油不大于5滴/分，輕質(zhì)油不大于10/分，如2-3日內(nèi)仍無好轉(zhuǎn)趨勢，則應(yīng)停泵栓查密封裝置。

密封”在我國的發(fā)展源遠流長，古人曾經(jīng)用棉、麻等纖維來做提水機械的密封件，而國外到1782年才使用填料。密封的重要性，在這里就不多說了，如今國外已經(jīng)出現(xiàn)研究密封規(guī)律、密封裝置設(shè)計技術(shù)和應(yīng)用科學原理的學科——“密封學”，科研院校也有專門研究密封學的專業(yè)課程，而在我國，迄今為止，據(jù)我所知，大學里有流體力學和液壓傳動等課程，但還沒有一個專門研究密封的“密封系”，所以我們的研究水平與國外相比，還是有所差距的。

密封所設(shè)計的專業(yè)領(lǐng)域非常多，除了材料和機械方面，還有力學（包括流體力學、邊界層理論等等）、摩擦學、自動控制等等。所以對密封來講，研究難度也是相對較大的。國內(nèi)密封行業(yè)的水平，個人認為與國外相比差距應(yīng)該不少于50年。

關(guān)于密封原理

想學習密封，就一定要先了解泄漏，泄漏的原理了解了，那相對應(yīng)密封的機理也就有了。泄漏無外乎有三種——

一是穿漏，也就是密封面間隙間的泄漏

二是滲漏，也就是密封的流體通過密封件材料的毛細管的泄漏

三是擴散，是指在濃度差的作用下，密封介質(zhì)通過間隙或材料的毛細管發(fā)生的物質(zhì)傳遞。

關(guān)于密封方法

密封方法大致有這么幾種——

1.盡量減少設(shè)置密封的部位

2.堵塞和隔離

3.引出或注入

4.增加泄漏阻力

5.在通道中增設(shè)做功元件

6.多種密封方法組合

常見的密封形式

墊片密封、填料密封、機械密封、非接觸型密封以及注劑式帶壓堵漏是常見的密封形式。其中填料密封應(yīng)該算是最常見的，它還包括軟填料密封、硬填料密封和成型填料密封。成型填料密封包括我們常見的O形圈、Y形圈、油封等等。非接觸型密封包括間隙密封、迷宮密封、浮動密封、動力密封、磁流體密封和全封閉式密封。

常用墊圈性能---及新材料和新技術(shù)

一) 常用墊圈性能

使用閥門時，往往根據(jù)具體情況，更換原帶墊圈。常有墊圈有：橡膠平墊圈、橡膠O形圈、塑料平墊圈、聚四氟乙烯包墊圈、石棉橡膠墊圈、金屬平墊圈、金屬異形墊圈、金屬包皮墊圈、波形墊圈、纏繞墊圈等。

(1) 橡膠平墊圈：變形容易，壓緊時不費力，但耐壓、耐溫能力都較差，只用于壓力低、溫度不高的地方。天然橡膠有一定耐酸堿性能，使用溫度不宜超過60℃；氯丁橡膠也能耐某些酸堿，使用溫度80℃；丁腈橡膠耐油，可用至80℃；氟橡膠耐腐蝕性能很好，耐溫性能也比一般橡膠強，可在150℃介質(zhì)中使用。

(2) 橡膠O形墊圈：斷面形狀是正圓，有一定的自緊作用，密封效果比平墊圈好，壓緊力更小。

(3) 塑料平墊圈：塑料的最大特點是耐腐蝕性好,大部分塑料耐溫性能不好。聚四氟乙烯為塑料之冠，不但耐腐蝕性能優(yōu)異，而且耐溫范圍比較寬闊，可在-180℃～+200℃之內(nèi)長期使用。

(4) 聚四氟乙烯包墊圈：為了充分發(fā)揮聚四氟乙烯的優(yōu)點，同時彌補它彈性較差的缺點，做成聚四氟乙烯包裹橡膠或石棉橡膠的墊圈。這樣，既同聚四氟乙烯平墊圈一樣耐腐蝕，又有良好的彈性，增強密封效果，減小壓緊力。其斷面形狀如圖4-20所示。

(5) 石棉橡膠墊圈：由石棉橡膠板剪成。它的組分是60～80%的石棉和10～20%的橡膠，以及填充劑、硫化劑等。它有很好的耐熱性、耐冷性、化學穩(wěn)定性，而且貨源豐富，價格便宜。使用時，壓緊力不必很大。由于它能粘附金屬，所以最好表面涂一層石墨粉，以免拆卸時費勁。

石棉橡膠板有四種顏色：灰色，用于低壓(牌號XB-200，耐壓≤16公斤/平方厘米，耐溫200℃) ；紅色，用于中壓(牌號XB-350，耐壓可達40公斤/平方厘米，耐溫350℃) ；紫紅色，用于高壓(牌號XB-450，耐壓100公斤/平方厘米耐溫450℃) ；綠色，用于油類，耐壓性能也很好。

(6) 金屬平熱圈：鉛，耐溫100℃；鋁430℃；銅315℃；低碳鋼550℃；銀650℃；鎳810℃；蒙乃爾(鎳銅)合金810℃，不銹鋼870℃。其中鉛耐壓能力較差，鋁可耐64公斤/平方厘米，其他材料可耐高壓。

(7) 金屬異性墊圈：

透鏡墊圈：有自緊作用，使用于高壓閥門。

橢圓形墊圈：也屬于高壓自緊墊圈。

錐面雙墊圈：用于高壓內(nèi)自緊密封。

此外，還有方形、菱形、三角形、齒形、燕尾形、B形、C形等，一般只在高中壓閥門中使用。

(8) 金屬包皮墊圈：金屬既有良好的耐溫耐壓性能，又有良好的彈性。包皮材料有鋁、銅、低碳鋼、不銹鋼、蒙乃爾合金等。里面填充材料有石棉、聚四氟乙烯、玻璃纖維等。

(9) 波形墊圈：具有壓緊力小，密封效果好的特點。常采用金屬與非金屬組合的形式。

(10) 纏繞墊圈：是把很薄的金屬帶和非金屬帶緊貼在一起，纏繞成多層的圓形，斷面呈波浪狀，有很好的彈性和密封性。金屬帶可用08鋼、0Cr13、1Cr13、2Cr13、1Cr18Ni9Ti、銅、鋁、鈦、蒙乃爾合金等制作。非金屬帶材料有石棉、聚四氟乙烯等。

以上，講述密封墊圈性能時，列舉了一些數(shù)字。必須說明，這些數(shù)字跟法蘭形式、介質(zhì)情況和安裝修理技術(shù)等有密切的關(guān)系，有時可以超過，有時達不到，而且耐壓和耐溫性能，也是互相轉(zhuǎn)化的，例如溫度高了，耐壓能力往往降低，這些細微的問題，只能在實踐中體會。

二) 新材料和新技術(shù)

以上介紹的密封墊圈還很不全面，況且密封技術(shù)正處于迅猛發(fā)展中。下面舉例介紹幾項新材料和新技術(shù)。

(1) 液體密封：隨著高分子有機合成工業(yè)的迅猛發(fā)展，出現(xiàn)了液態(tài)密封膠，使用于靜密封；這項新技術(shù)，通常叫做液體密封。液體密封的原理，是利用液態(tài)密封膠的粘附性、流動性和單分子膜效應(yīng)(越薄的膜自然回復傾向越大) ，在適當壓力下，使它象墊圈一樣地起作用。所以對使用著的密封膠，也叫做液體墊圈。

(2) 聚四氟乙烯生料密封：聚四氟乙烯也是高分子有機化合物，它在燒結(jié)成制品之前，叫做生料，質(zhì)地柔軟，也有單分子膜效應(yīng)。用生料做成的帶叫生料帶，可以卷成盤長期保存。使用時能自由成形，任意接頭，只要一有壓力，便形成一個均勻地起著密封作用的環(huán)形膜。作為閥門中閥體與閥蓋間的墊圈，可在不取出閥瓣或閘板的情況下，撬開一縫隙，塞進生料帶去就行了。壓緊力小，不粘手，也不粘法蘭面，更換十分方便。對于榫槽法蘭最適宜。聚四氟乙烯生料，還可做成管形和棒狀，作密封用。

(3) 金屬空心O形圈：彈性好，壓緊力小，有自緊作用，可選用多種金屬材料，從而在低溫、高溫和強腐蝕性介質(zhì)中都能適應(yīng)。

(4) 石墨板密封圈：在人們印象中，石墨是脆性物質(zhì)，缺乏彈性和韌性，但經(jīng)過特殊處理的石墨，卻是質(zhì)地柔軟，彈性良好。這樣，石墨的耐熱性能和化學穩(wěn)定性，便可以在墊圈材料中得以顯示；而且這種墊圈壓緊力小，密封效果異常優(yōu)越。這種石墨還能做成帶，跟金屬帶配合，組成性能優(yōu)異的纏繞墊圈。石墨板密封圈和石墨----金屬纏繞墊圈的出現(xiàn)，是高溫抗腐蝕密封的重大突破。這類墊圈，國外已經(jīng)大量生產(chǎn)和使用。

審核編輯 ：李倩