机械密封知识全解析：从基本原理到新材料应用

机械密封知识全解析：从基本原理到新材料应用

机械密封作为一种用于旋转机械的轴封装置，在各种泵类、反应合成釜、透平压缩机、潜水电机等设备中扮演着关键角色。其性能和使用寿命不仅取决于密封件本身的材料和设计，还受到选型、安装、使用条件等多种因素的影响。本文将从机械密封的拆装、选型、使用以及常用垫圈性能和新材料新技术等方面进行全面知识汇总。

机械密封的基本组成与原理

机械密封通常由以下几部分组成：静止环（静环）、旋转环（动环）、弹性元件（弹簧）、弹簧座、紧定螺钉、旋转环辅助密封圈、静止环辅助密封圈，以及防转销等。其中，静止环和旋转环是主要密封件，它们通过端面的紧密贴合和相对滑动，防止流体泄漏。

机械密封的原理是在流体压力、补偿机构弹力（或磁力）以及辅助密封的作用下，至少一对垂直于旋转轴线的端面保持贴合并相对滑动，形成一道防止流体泄漏的屏障。补偿环的辅助密封为金属波纹管的称为波纹管机械密封。

机械密封的拆装与注意事项

安装注意事项

1. 避免安装偏差：上紧压盖应在联轴器找正后进行，螺栓应均匀上紧，防止压盖端面偏斜，误差不大于0.05毫米。检查压盖与轴或轴套外径的配合间隙（即同心度），四周均匀，误差不大于0.01毫米。
2. 弹簧压缩量要按规定进行，误差不超过2.00毫米。弹簧压缩量过大或过小都会影响密封效果。
3. 动环安装后应保证能在轴上灵活移动，将动环压向弹簧后应能自动弹回。

拆卸注意事项

1. 仔细拆卸，严禁使用手锤和扁铲，以免损坏密封元件。
2. 如果结垢拆卸不下，应先清洗干净再进行拆卸。
3. 对于在泵两端都用机械密封的情况，在装配和拆卸过程中要互相照顾，防止顾此失彼。

维修与检查

1. 全面检查机械密封及附属装置和管线安装是否齐全，是否符合技术要求。
2. 机械密封启动前进行静压试验，检查机械密封是否有泄漏现象。若泄漏较多，应查清原因设法消除。
3. 泵启动后若有轻微泄漏现象，应观察一段时间。如连续运行4小时，泄漏量仍不减小，则应停泵检查。

机械密封的选型与使用

机械密封的选型需要根据工作条件和介质性质的不同，选择合适的结构型式和材料。主要参数包括密封腔体压力（MPa）、流体温度（℃）、工作速度（m/s）、流体的特性以及安装密封的有效空间等。

1. 根据密封腔体压力：确定密封结构采用平衡型或非平衡型，单端面或双端面等。
2. 根据工作速度：确定采用旋转式或静止式，流体动压式或非接触型。
3. 根据温度及流体性质：确定摩擦副和辅助密封材料，以及正确选择润滑、冲洗、保温、冷却等机械密封循环保护系统。
4. 根据安装密封的有效空间：确定采用多弹簧或单弹簧或波形弹簧，内装式或外装式。

常用垫圈性能及新材料新技术

常用垫圈性能

1. 橡胶平垫圈：变形容易，压紧时不费力，但耐压、耐温能力较差，适用于压力低、温度不高的地方。天然橡胶耐温不超过60℃，氯丁橡胶耐温80℃，丁腈橡胶耐油可用至80℃，氟橡胶耐腐蚀性能很好，耐温可达150℃。
2. 橡胶O形垫圈：断面形状是正圆，有一定的自紧作用，密封效果比平垫圈好，压紧力更小。
3. 塑料平垫圈：耐腐蚀性好，但耐温性能不佳。聚四氟乙烯耐腐蚀性能优异，耐温范围-180℃~+200℃。
4. 聚四氟乙烯包垫圈：为了弥补聚四氟乙烯弹性较差的缺点，常做成聚四氟乙烯包裹橡胶或石棉橡胶的垫圈，增强密封效果，减小压紧力。
5. 石棉橡胶垫圈：由石棉橡胶板剪成，组分是6080%的石棉和1020%的橡胶，耐热性、耐冷性、化学稳定性好，货源丰富，价格便宜。
6. 金属平垫圈：不同金属材料的耐温和耐压能力不同，如铅耐温100℃，铝耐温430℃，铜耐温315℃，低碳钢耐温550℃，银耐温650℃，镍耐温810℃，蒙乃尔合金（镍铜）耐温810℃，不锈钢耐温870℃。

新材料新技术

1. 液体密封：随着高分子有机合成工业的迅猛发展，出现了液态密封胶，使用于静密封。液体密封的原理是利用液态密封胶的粘附性、流动性和单分子膜效应，在适当压力下起密封作用。
2. 工程陶瓷：在海水和药液的密封中应用较多，耐腐蚀性强，但不耐热。碳化硅已经逐渐代替了工业陶瓷，在酸泵上的使用已经比较成熟。
3. 硬质合金材料：韧性高、耐腐蚀性强，是最受欢迎的密封面材料之一。
4. 新型陶瓷材料：如碳化硅，硬度高，耐腐蚀性强，能在极高的温度下保持优点。

总结

机械密封作为泵类等设备的关键部件，其性能和使用寿命受到多种因素的影响。正确选型、合理安装、规范使用以及选用合适的垫圈材料和新技术，都是提高机械密封性能和延长使用寿命的关键。通过不断的研究和创新，相信未来机械密封技术将会更加先进，为各种工业设备提供更加可靠的密封保障。

本文全面介绍了机械密封的基本组成、原理、拆装、选型与使用，以及常用垫圈性能和新材料新技术等方面的知识，旨在为读者提供一份详尽的机械密封知识汇总，帮助读者更好地理解和应用机械密封技术。