機械密封的結(jié)構(gòu)、輔助材料及應用

董 旭

（沈陽化工股份有限公司，遼寧 沈陽 110026）

1 機械密封的結(jié)構(gòu)原理

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。機械密封結(jié)構(gòu)如下圖所示：

機械密封中互相貼合并相對滑動的兩個零件稱做密封環(huán)。其中隨軸旋轉(zhuǎn)運動的密封環(huán)稱為動環(huán)；不隨軸旋轉(zhuǎn)運動的密封環(huán)稱做靜環(huán)。動環(huán)與靜環(huán)相互貼合的端面叫做密封端面。動環(huán)密封圈是防止介質(zhì)從動環(huán)與軸之間的泄露并使動環(huán)具有一定的浮動性。靜環(huán)密封圈是防止介質(zhì)從靜環(huán)與靜環(huán)壓蓋之間的泄露并使靜環(huán)具有一定的浮動性。

2 機械密封的材料

機械密封的材料包括密封端面摩擦副、輔助密封圈、彈簧及其他零件的材料。正確合理地選擇各種材料，對保證機械密封工作的穩(wěn)定性，延長其使用壽命，降低成本有著重要意義。因此選擇摩擦副的材料時應滿足：在防腐方面有著較好的化學穩(wěn)定性，能抵抗介質(zhì)的腐蝕、磨蝕、溶解和溶脹；在物理方面要有較高的彈性，優(yōu)良的耐磨性和自潤滑性；在熱力方面有很好的導熱性、耐熱、耐寒性和耐溫度的急劇性；材料來源方便，加工容易，成本低廉。下面介紹幾種常見的摩擦副材料。

2.1 密封端面摩擦副的材料

（1）硬質(zhì)合金。機械密封用的主要合金是碳化鎢。碳化鎢具有極高的硬度和強度，良好的耐磨性、耐腐蝕性及抗顆粒沖刷性，但韌性低而脆性高，機械加工困難且價格較貴。

（2）石墨。石墨是用焦炭粉和石墨粉或加炭黑做基料，用瀝青為粘接劑，經(jīng)模壓成型并在高溫下燒制而成。石墨材料具有優(yōu)良的耐腐蝕性和極好的自潤滑性，但抗拉強度比較低，無延展性。

（3）陶瓷。氧化鋁陶瓷是機械密封的基本材料之一。氧化鋁陶瓷不僅具有很高的硬度及耐磨性，且耐腐蝕性和導熱性也很好。

2.2 輔助密封圈的材料

要求輔助密封材料具有良好的彈性、低的摩擦系數(shù)，耐介質(zhì)的腐蝕性和老化性。常用的輔助密封圈材料是橡膠和聚四氟乙烯。

（1）聚四氟乙烯。聚四氟乙烯是用氟石、三氯甲烷等原料經(jīng)過加熱、裂解聚合而成。由于在許多方面特性都比較好，所以在機械密封材料當中使用廣泛。

（2）橡膠。橡膠是一種高彈性的高分子化合物。有較好的彈性和強度，并具有防水性、耐磨、耐熱、耐腐蝕性能。橡膠分為天然和合成橡膠。機械密封常用的輔助圈一般選擇合成橡膠。

2.3 彈簧及其他零件的材料

機械密封對彈簧材料的要求是能耐介質(zhì)的長期腐蝕并不降低或失去彈性。常用的彈簧材料有磷青銅、碳素彈簧鋼、不銹鋼等。其他零部件包括彈簧座、動環(huán)座、傳動零件及固定環(huán)。

3 常見的機械密封泄露及解決辦法

機械密封常見的泄露點主要有四處：動環(huán)與靜環(huán)之間的密封面，靜環(huán)與靜環(huán)壓蓋之間的泄露點，靜環(huán)壓蓋與泵殼的泄露點，軸與動環(huán)之間的泄露點。常見機械密封漏損的原因有以下幾點。

3.1 周期性滲漏

(1)轉(zhuǎn)子軸向竄動量大，動環(huán)不能在軸上靈活移動。解決辦法：在裝配機械密封時，盡可能減小軸向串動。(2)轉(zhuǎn)子周期性震動，原因是動環(huán)與靜環(huán)安裝時端面不在中心。解決辦法：按規(guī)定的技術(shù)要求安裝機械密封。

3.2 由于工作介質(zhì)不和要求引起的滲漏

(1)由于介質(zhì)有腐蝕性引起機械密封泄漏量大和有雜音。解決辦法：更換機械密封材質(zhì)或改變密封形式。(2)混入雜質(zhì)或析出固體物造成機械密封泄漏量大，不能正常運轉(zhuǎn)。解決辦法：設置過濾器，或采用雙端面密封。

3.3 其他方面原因引起的滲漏

（1）由于裝配位置不當使彈簧比壓過大或過小造成密封端面破損。解決辦法：調(diào)整彈簧安裝位置并合理地安裝機械密封。（2）由于彈簧生銹失去彈性，密封端面形成水垢等原因造成泵在啟動時漏液。解決辦法：更換彈簧或去除彈簧上的銹漬，采取措施消除水垢。（3）密封端面pv值不合適造成機封端面過熱、冒煙、震動。解決辦法：減少彈簧比壓及端面的寬度，改善冷卻裝置。（4）輔助冷卻系統(tǒng)冷卻效果不好使機封過熱、冒煙、泄露等。解決辦法：改善冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，進行注液潤滑和冷卻。（5）密封端面材料組合不合適，機械密封磨損、功率升高，出現(xiàn)大量的磨損物。解決辦法：更換密封端面材料。

4 結(jié)語

機械密封在工礦企業(yè)中使用廣泛，但普遍存在跑、冒、滴、漏現(xiàn)象，造成設備的非計劃停車，影響產(chǎn)品質(zhì)量。以上總結(jié)了機械密封在使用過程中容易出現(xiàn)的問題，但是機械密封泄露的原因有很多種，因此判斷機械密封泄露的原因和應該采取的措施相當重要。