机械密封性能的几个影响因素

　　机械密封投入使用后的性能、效果是由物理参数反映的。对于机械密封性能的判定，取决于以下几个影响因素：

　　一、密封分类及其槽型

　　根据槽型位置开在外环或内环可分为非接触式机械密封(槽开在外环)和上游泵送式机械密封(槽开在内环,产生泵送效应)，开槽面的不同分为端面和柱面密封(柱面密封还需考虑偏心率)。不同槽型(螺旋槽、人字槽、T 型槽、仿树形槽等)会产生不同的流场压力分布，以及不同的开启力、泄漏量、液膜刚度、泵送率(上游泵送考虑因素)。通过实验和实际应用得出，目前螺旋槽密封效果最好，螺旋槽机械密封模型如图 1 所示。目前槽型研究的重点为新型槽型的研发，槽深、槽长、槽坝比的优化等。

　　二、压力(载荷)

　　由实验与实际案例得知，压力(载荷)是机械密封的主要影响因素[6]。结合目前高压、高转速下的机械密封工况，机械密封件在进行相对运动时，需要考虑在密封件受挤压变形情况下而使压力增大的影响因素[7]，压力来自内部与外部，内部是指内部产生的冲击压力，外部是指环境变化与参数改变。不同材质具有不同的工作压力范围，在组装使用过程中，应熟知压力极限在不同阶段的动态特性和故障机理。

　　三、温度

　　温度在很大程度上影响机械密封装置的密封性能。由密封介质的剪切力摩擦导致机械密封静环与动环间隙内气膜温度升高，温度过高使密封端面变形，造成运动时密封之间刚度极大的流体膜分布不均匀，从而增加碰磨几率，机械密封装置的稳态密封性能直线下降、表面粗糙度上升[8]，解决方式一般有增加散热结构与降低运载时长等。

　　四、密封介质

　　以液体为密封介质(水)居多，有些密封液体会与反应釜产生腐蚀，或由于液体纯度不高混入杂质(泥沙、酸碱、胶体等)，杂质与密封系统产生刮擦[9]，进入间隙导致密封系统逐渐磨损，影响密封件相互配合。实验数据表明，杂质中的固体颗粒越硬、越细，棱角越锋利，对密封效果产生的影响越大。同时，在(机械)密封件工作的过程中，由于端面之间的相互摩擦以及旋转部件对液体的旋转和搅拌作用，会产生大量热。如果不及时带走这些热量，密封端面的温度会升高，导致密封逐渐失效。一旦介质中的二次产物、胶体和纤维附着并聚集在机械密封表面，使润滑管道被堵塞，造成机械密封的磨损和损坏，最终导致失效。

　　五、摩擦磨损

　　机械密封实物磨损如图 2、3所示。机械密封运行时端面的贴合状态和摩擦磨损情况是决定机械密封性能的关键因素。在考虑摩擦磨损因素时，忽略影响较小的因素，通常将产生的碎屑假设为规则，不考虑相变、颗粒的布朗力、热辐射等进行数值模拟[10]。目前多采用软件模拟分析传热、变形等现象及表面织构技术。J.X.Liu 等[11]通过有限元分析软件对机械密封的摩擦生热和端面变形问题进行求解，研究机械密封的摩擦磨损情况。汪宗太[12]在考虑端面间隙类型及机械和热变形的基础上，计算了摩擦端面温度场的分布。何涛等[13]利用有限元方法研究了特定工况下(大潜深、低转速)密封面宽度对机械密封性能的影响。高斌超等[14]将有限元与数值迭代相结合，实现了模型的数值求解，研究了密封面的热变形规律。杨笑等[15]结合 JFO空化条件，建立了混合润滑条件下织构机械密封热弹流润滑(TEHD)的理论分析模型，探究机械密封在稳态下的端面液膜压力、膜温和膜厚分布，结果表明表面织构对端面压力和温度分布影响很大。对于机械密封来说，摩擦磨损带来的影响不可忽略，仍需进行深入研究。

　　六、加工与设计

　　七、性价比

　　对于投入到实际应用的密封元件，除本身材料性能的优劣外，对于成本、使用寿命、功率消耗的综合考量也是研究人员、企业所要注意的。目前常见的使用材料为石墨(静环)、碳化硅、铸铁、碳钢等高性价比材料。

　　八、主要评价指标参数

　　对于密封效果除上述内部因素以外，如开启力、液膜刚度等是从外部通过改变参数影响密封效果，一般来说开启力越大，形成的动压效应越好，液膜刚度越大，磨损量越少。

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　　OTHELLO（奥赛罗）泵用机械密封结构形式：单端面和双端面、散装式和集装式，弹簧式和波纹管式等，适用于旋转轴的动密封，密封性能好，无磨损、功耗低，使用寿命长。广泛使用在高低温、高压、高速的清水、腐蚀性介质、含颗粒介质等工况。访问官 ：工业密封进口品牌-奥赛罗密封材料（中国）有限公司