机械知识分享｜机械密封知识锦囊，送给仍在努力的你

今天给大家分享的知识内容是机械密封的知识整合！

文章主要内容如下：

1、机械密封

2、机械密封的分类

3、机械密封基本元件及作用

4、机械密封的优点和缺点

5、机械密封实现的原理及结构图

6、机械密封的安装

7、结语

机械密封

1.1 机械密封的定义

机械密封是指由至少一对垂直于旋转轴线的端面，在流体压力和补偿机构弹力（或磁力）的作用下，辅助密封的配合下，保持贴合，并相对滑动而构成的防止流体泄漏的装置。

1.2 机械密封的组成

（1）主要部件：包括动环和静环;

（2）辅助密封件：主要是指密封圈;

（3）弹力补偿机构：主要包括弹簧和推环;

（4）传动件：弹箕座以及键或者是各种各样的螺钉。

机械密封的分类

1按照弹簧元件是旋转还是静止，可分为旋转型和静止型两;

按照密封介质泄漏方向划分，可分为内流式和外流式两类;

按照介质于端面所引起卸载情况，可划分为平衡式和非平衡式两类;

按照静环位置划分，可分为内装式和外装式;

按照密封腔内温度划分，可分为高温密封、中温密封、普温密封和低温密封四类;

按照密封腔内压力，可分为超高压机械密封、高压机械密封、中压机械密封和低压机械密封;

按照弹簧个数划分，可分为单弹簧式和多弹簧式;

按照非接触式机械密封结构，可划分为流体静压式、流体动压式和干气密封式;

按照弹性元件划分可分为弹簧压缩式和波纹管式。

机械密封基本元件及作用

（1）动、静环

保持紧密贴合组成密封面防止介质泄漏。要求动、静环具有良好的耐磨性动环可以轴向移动，自动补偿密封面磨损，使之与静环良好地贴合，静环有浮动性，起缓冲作用。

（2）弹性元件（弹簧、波纹板、蛇形套等）

主要起补偿、预紧及缓冲作用，也是对密封端面产生合理比压的因素.要求始终保持弹性来克服辅助密封和传动件的摩擦，启动环补偿作用。材料要求耐腐蚀。

（3）辅助密封（0形环、V形环、楔形环及其他异形密封环）

主要起到静环和动环的密封作用，同时也起到浮动性和缓冲的作用。要求静环的辅助密封元件保证静环与压盖之间的密封性，使静环有一定的浮动性;动环的辅助密封元件保证动环与轴或轴套之间的密封.材料要求耐热、耐寒方面与介质接近。

（4）传动件

传动件包括传动销、传动环、传动座、传动套、传动键、传动突耳或牙嵌式联接器，其作用是将轴的转矩传给动环。材料要求耐腐蚀和耐磨损。

（5）固紧件

固紧件包括：紧定螺钉、弹簧座、压盖、组装套、轴套。起着静、动环的定位、固紧作用。要求定位正确，保证摩擦副密封面处于正确的位置，并且保持良好贴合的弹簧比压;同时要求拆装方便，容易就位，能重复使用;与辅助密封配合处应注意安装密封环的倒角和压弹量，特别注意动环密封圈与轴套配合处要求耐腐蚀和耐磨损，必要时采用硬面复层。

机械密封的优点和缺点

优点

(1)结构可靠，泄漏量可以限制到很少，只要主密封面的表面粗糙度和平直度能保证达到要求，只要材料耐磨性好，机械密封可以达到很少泄漏量，甚至肉眼看不见泄漏。

(2)寿命长。在机械密封中，主要磨损部分是密封摩擦副端面，因为密封端面的磨损量在正常工作条件下不大，一般可以连续使用1~2年，特殊场合下也有用到5~ 10年。

(3)运转中无需调整。由于机械密封靠弹簧力和流体压力使摩擦副贴合，在运转中自动保持接触，装配后就不用像普通软填料那样需调整压紧。

(4)具有耐耐振性。在转速为3000r/min下最大振幅不超过0.05mm使用PV值不断提高

(5) 功率损失小。填料密封是靠盘根的压紧在轴上或轴套上起作用的。填料密封与轴直接摩擦，填料压的越紧摩擦力就越大、消耗功率也就越大。而机械密封的摩擦是处于半液摩擦状态，摩擦系数非常的小，机械密封的功率损失是填料密封的10~50%

(6)波纹管密封轴或轴套不受磨损，对旋转轴的振摆和轴对壳体的偏斜不敏感。

(7) 适用范围广。当介质易燃、易爆、有毒有害时，采用机械密封可保证密封。它还适用于高温、低温、高压、真空各种转速的及腐蚀介质的设备密封。

缺点

(1) 如结构比填料密封复杂，加工精度要求高，并要求一定的安装技术等，特别是千气密封的安裝要求更高。而且密封技术发展的很快，新技术不断出现给我们维修带来了新的课题。

(2) 结构复杂、拆装不便。与其它密封比较，机械端面密封的零件数目多，要求精密，结构复杂。特别是在装配方面较困难，拆装时要从轴端抽出密封环，必须把机器部分(联轴器)或全部拆卸。这一问题目前已作了某些改进，例如采用拆装方便并可保证装配质量的剖分式和集装式机械密封等。

机械密封实现的原理及结构图

机械密封原理如图所示：

图一：机械密封

1、静环 2、 动环 3、动环密封面 4、推环 5、弹簧 6、传动座 7、静环密封面 8、压盖 9、垫片

轴通过传动座（6）和推环（4），带动动环（2）旋转，静环(1)固定不动，依靠介质压力和弹簧力使动静环之间的密封端面紧密贴合，阻止了介质的泄漏。摩擦副表面磨损后，在弹簧（5）的推动下实现补偿。为了防止介质通过动环与轴之间泄漏，装有动环密封圈（3）；而静环密封圈（7）则阻止了介质沿静环和压盖（8）之间的泄漏。

按补偿机构弹性元件的运动状况，可分为旋转式和静止式机械密封。补偿机构随轴旋转的称为旋转式机械密封（图2）；补偿机构不旋转的（安装在压盖内）称为静止式机械密封（图3）。补偿机构旋转时易产生质量不平衡，同时消耗搅拌功率，因此，旋转式密封不能用于高速；而静止式密封可用于高速。但是旋转式密封安装较方便，所以，普通的机械密封大多采用旋转式结构。

图二：旋转式机械密封

图三：静止式机械密封

按静环的安装位置可分为内装式和外装式机械密封。静环装于密封压盖（或相当于密封压盖的零件）内侧（即面向主机工作腔侧）的机械密封称为内装式机械密封（如图1）；反之，在密封压盖的外侧安装静环时称为外装式机械密封（图4）。内装式机械密封可用于温度和压力较高，以及介质对动环及弹性元件的腐蚀性不高的工况。外装式机械密封适用于低压（或负压）和介质具有腐蚀性的工况。

图四：外装式机械密封

密封流体在密封端面间的泄漏方向和离心力方向相反的机械密封称为内流型机械密封；密封流体在密封端面间的泄漏方向与离心力方向相同时称为外流型机械密封。一般情况下，内流型机械密封多出现在内装式机械密封中（如图1、2、3），而外装式机械密封多属于外流型机械密封（如图4）。由于外流型泄漏方向和离心力方向相同，所以外流型机械密封泄漏量较大。因此，石油化工流程泵大都选用内流型机械密封，只有在压力和温度不高的腐蚀性介质中才选用外流型机械密封。

按补偿机构中弹簧的数量可分为多弹簧和单弹簧机械密封。补偿机构中有多个弹簧的密封称为多弹簧机械密封（图5）；补偿机构中只有一个弹簧的机械密封称为单弹簧机械密封（图6），多弹簧机械密封又称小弹簧机械密封，这种结构轴向尺寸较小，可用改变弹簧数量的方法改变弹性力，轴向力较均匀，适用于高速机械密封，在腐蚀性介质中不宜采用。单弹簧机械密封又称大弹簧机械密封，密封结构较为简单。有的密封型式还用弹簧传递扭矩。国产密封应用大弹簧较多，但不能用于高速。

图五：多弹簧机械密封

图六：单弹簧机械密封

补偿机构的作用是使密封端面紧密贴合，为达到此目的，采用的方法有两种，一是弹性力，二是磁力。只有在系统内压力较低时采用磁力机械密封（图7），大多数都用前者。除了用弹簧形成弹性力外还有用波纹管的，称为波纹管式机械密封。波纹管的材料可用橡胶、聚四氟乙烯和焊接的金属薄片（图8）等。

图七：磁力机械密封

图八：波纹管式机械密封

根据密封面上介质载荷的作用情况可分为平衡型和非平衡型密封（图9）。

图九：平衡型和非平衡型密封

非平衡型：载荷系数k≥1的密封称为非平衡型密封，换言之，由介质压力变化引起端面比压的增量大于或等于介质压力的增量。平衡型：载荷系数K<1的密封，也就是由介质压力变化引起的端面比压的增量小于介质压力的增量，称为平衡型密封。

图十：双端面机械密封

根据密封端面的数量和布置方式可分为单端面、双端面及多端面机械密封。两组密封端面“背靠背”（图10a）或“面对面”（图10b）布置的密封叫双端面机械密封。对于工作介质有毒、易爆、易燃、易挥发、易结晶、高温、低温或工作介质是气体，或对于高真空度的密封，可用双端面密封。此时双端面之间的密封腔引入封液进行堵封、润滑和冷却。一般情况下封液选用洁净和润滑性好的介质。

单端面机械密封：

机械密封的泄漏通道点

机械密封的安装

安装原则

（1）熟悉设备情况。安装机械密封之前，对转轴的转速、轴径等都要进行熟悉;考虑机械密封的制造工艺、密封腔的相关尺寸、设备的服务时间、生产设备的职工水平等。

（2）对介质的压力进行估算。离心泵的密封腔压力通常情况下要低于泵的出口压力。

（3）熟悉密封介质。安装机械密封之前要熟悉密封介质的状态，所含颗粒情况;熟悉介质的相关物理特性，以便为后期的冷却、冲洗、润滑等做准备。

安装机械密封的技术要求

（1）轴或轴套径向跳动，以及密封腔体端面对轴表面的跳动公差均应与相关规范规定相符;

（2）控制传动轴的轴向窜动量应控制在0.2mm;

（3）要通过采取阻封、冲洗、冷却、过滤等措施，对输送介质的温度进行有效控制;

（4）安装弹簧传动的机械密封时，应保持轴旋转方向以使弹簧越来越紧。

确保质量的机械密封安装方法

（1）做好安装前检验工作

①密封腔体。密封腔体的规格、直径、深度必须符合相关尺寸要求;轴与密封腔体的同轴度、垂直度符合要求，垂直度一般小于0.05～0.08mm，同轴度通常应保持在0.20～0.25mm之间。②泵轴的轴向窜动量。轴或轴套的轴向窜动量应控制在0.08mm以内。③动静环摩擦端面的平面度是保证密封的关键，可用简易的卡尺法进行检查，即用卡尺贴于端面并置于背光下，通过观察透光间隙是否均匀判断表面平度。④轴或轴套的表面粗糙度应在0.32μm以下。⑤各密封部件的完好与清洁状况。应仔细检查各密封件的完好和清洁状况，保证无锐边毛刺、划痕、裂纹等缺陷。

（2）正确合理的安装顺序

①对机械密封的静止部件进行安装：首先，将防转销装入密封端盖相应的孔内位置;其次，根据顺序在静环上装入静环密封圈，然后在密封端盖内装入静环，在组装过程中避免防转销进入静环凹槽内。最后，在安装过程中，避免静环与轴之间发生碰撞。对于螺栓要分几次均匀拧紧。②对机械密封旋转部件进行组装。在轴上按照先后顺序将机械密封的旋转部件进行逐个组装。对于轴套把机械密封的旋转部件按照顺序在外面组装到轴套上，然后将机械密封旋转部件的轴套安装在轴上。③在密封体上安装端盖，并用螺钉固定。④盘动试车是否转动轻松。

非补偿的集中安装方式

非补偿静环(不旋转不补偿) :主要有三种安装方式

补偿静环(不旋转只补偿) :其辅助密封圈情况和补偿动环基本一致。

结语

机械密封技术含量高，结构复杂，正确的安装可保证机械密封正常使用功能，极大提升了机械设备的性能，确保机械设备运行的正常、高效。