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机械密封的工作原理机械密封是靠一对或数对垂直于轴作相对滑动的端面在流体压力和补偿机构的弹力（或磁力）作用下保持贴合并配以辅助密封而达到阻漏的轴封装置。常用机械密封结构机械密封一般由静止环（静环）1．旋转环（动环）2．弹性元件3．弹簧座4．紧定螺钉5．旋转环辅助密封圈6和静止环辅助密封圈8等元件组成，防转销7固定在压盖9上以防止静止环转动。旋转环和静止环往往还可根据它们是否具有轴向补偿能力而称为补偿环或非补偿还。机械密封中流体可能泄漏的途径有A、B、C、D四个通道。C、D泄漏通道分别是静止环与压盖、压盖与壳体之间的密封，二者均属静密封。B通道是旋转环与轴之间的密封，当端面摩擦磨损后，它仅仅能追随补偿环沿轴向作微量的移动，实际上仍然是一个相对静密封。因此，这些泄漏通道相对来说比较容易封堵。静密封元件最常用的有橡胶O形圈或聚四氟乙烯V形圈，而作为补偿环的旋转环或静止环辅助密封，有时采用兼备弹性元件功能的橡胶、聚四氟乙烯或金属波纹管的结构。A通道则是旋转环与静止环的端面彼此贴合作相对滑动的动密封，它是机械密封装置中的主密封，也是决定机械密封性能和寿命的关键。因此，对密封端面的加工要求很高，同时为了使密封端面间保持必要的润滑液膜，必须严格腔制端面上的单位面积压力，压力过大，不易形成稳定的润滑液膜，会加速端面的磨损；压力过小，泄漏量增加。所以，要获得良好的密封性能又有足够寿命，在设计和安装机械密封时，一定要保证端面单位面积压力值在最适当的范围。机械密封与软填料密封比较，有如下优点：①密封可靠在长周期的运行中，密封状态很稳定，泄漏量很小，按粗略统计，其泄漏量一般仅为软填料密封的1/100；②使用寿命长在油、水类介质中一般可达1～2年或更长时间，在化工介质中通常也能达半年以上；③摩擦功率消耗小机械密封的摩擦功率仅为软填料密封的10%～50%；④轴或轴套基本上不受摩损；⑤维修周期长端面磨损后可自动补偿，一般情况下，毋需经常性的维修；⑥抗振性好对旋转轴的振动、偏摆以及轴对密封腔的偏斜不敏感；⑦适用范围广机械密封能用于低温、高温、真空、高压、不同转速，以及各种腐蚀性介质和含磨粒介质等的密封。机械密封安装使用说明请仔细阅读本说明，为正确使用机械密封产品，有必要掌握基本的有关知识，请注意职业安全及正常使用的规则与规定。任何安装及维护之前应确保系统已经关闭并处于无压及冷却状态。1．安装机械密封的轴[或轴套]台阶处必须有3X100倒角；密封压盖的密封环座孔端部必须有1.5—3X200倒角,并应去除其倒角锐边和毛剌。（参见DIN24960或JB4127）2．在安装机械密封时,须检查各零件的表面质量,特别是动，静环的密封端面有无碰伤,划痕等,如有损坏,必须进行修复或更换.零件表面必须清洗干净,并在动静环密封端面上涂一层油.3．在安装橡胶密封元件的部位,可涂油润滑.但须特别注意的是:乙丙，丁基等橡胶密封元件不能与油或脂接触,在这种场合,推荐使用肥皂液润滑.4．在安装聚四氟乙烯V形密封圈时，其V形开口必须面对介质，封液压力方向。5．在安装单向转动（即并圈或钩弹簧传动）的机械密封时,尤其要注意弹簧的旋向,其旋向应使弹簧越旋越紧.从机械密封的静环端往动环看,来确定轴的转动方向:顺时针方向为右旋;逆时针方向为左旋.6．在安装机械密封的紧定螺钉和密封压盖连接螺钉时,每组螺钉应均匀拧紧.7．在安装过程中切忌敲击密封元件,并避免过分用力以免损坏零件.8．机械密封安装就绪之后,应按轴的旋转方向盘动,视其转动是否灵活.若有异常时,必须检查，调整.9．在设备启动前,应保持密封腔内充满液体介质或封液。若有单独密封循环保护系统者,应先期启动.但在停车时,密封循环保护系统应滞后关闭.10．当使用双端面机械密封时,必须确保封液循环,且封液压力必须大于介质压力0.1---0.2MPa.静环形式汇总表1．浮动式长静环带防转销，最大量使用的一种形式：国内各厂家中型密封均在采用，可用多种材质博各曼：G9[DIN24960]克兰：BP[DIN24960]248*[DIN24960]中国：JB1427标准用。SEALOL：D（DIN24960）2．块状静环：方便安装的形式，用于轻型密封博格曼：G60（DIN24960）克兰：‘N’（英制）和TYPE6等中国：BIA，EX等采用。SEAL：‘B’3．浮动式短静环：方便安装的形式，不能承受较大扭矩博格曼：G4，G6（DIN24960）克兰：‘N’（英制）和TYPE6等中国：BIA，EX等采用SEALOL：‘S’‘BT’4．槽式静环，工作参数较高时可带防转销。克兰：W5．双凸台（单凸台）静环：外装式机械密封广泛采用的静环形式。克兰：V，U，（10T，10R用）中国：152，212，WB2等用6．带冷却装置的静环。博格曼：G15，克兰：CE7．高参数密封用静环日本皮拉，依格公司典型产品。密封材料一、摩擦副组对材料（动静环）（1）为保证密封摩擦副具有长久的使用寿命和密封性能，在选用摩擦副材料组对时，应注意以下几项原则：①耐磨性强,②耐腐蚀性好,③机械强度高,④良好的耐热性和热传导性能,⑤摩擦系数小且有一定的自润滑性,⑥气密性好,⑦易成型和加工.（2）种类:1．碳石墨（CARBON）碳石墨是用量最大,适用范围最广的摩擦副组对材料.因为它具有下列特性:具有良好的自润滑性和低的摩擦系数;耐腐蚀性能良好;具有良好的耐温性能;导热性好且具有低的线膨胀系数;组对性能好;易于加工.机械密封用碳石墨材料大致分为如下几类:①焙烧石墨（车制石墨）从某种意义上讲，焙烧石墨分为硬质石墨和软质电化石墨。所用浸渍物有三大类：有机树脂、无机物和金属。表3-27和表3-28为机械密封用碳石墨的牌号和性能。②树脂结合石墨（热压石墨）它是将烧结后的石墨粉碎，以酚醛树脂或环氧树脂等作粘结剂，混合后经压制烧结成制品。它的导热性较差，线胀系数大；适用于大批量生产，成本低廉；主要用于汽车冷却水泵、家用电器等低负荷的密封。③热解石墨国产热解石墨是用丙烯等碳氢化合物在高温下经热解，使碳蒸气渗透到碳石墨坯体的气孔中，起堵孔作用，开成高密、少孔、低透气性的纯碳石墨材料。适用于高温、强腐蚀工况。同于它不适于批量生产，故成本较高。2．硬质合金（TUNGSTENCARBIDE）硬质合金具有很多优异性能，如高硬度、耐磨损、耐高温、线膨胀系数小，摩擦系数低和组对性能好等综合优点，是机械密封不可缺少的摩擦副材料。常用的硬质合金材料有：①钴基硬质合金钨钴合金是以碳化钨为主体，钴为粘结相所组成的合金，用粉末冶金方法压制烧结而成。基耐磨性比最好的高速钢高15~20倍，热导率高1~2倍。但易氧化，耐腐蚀性能差。国产主要牌号有YG6，YG8，YG15。②镍基硬质合金是以碳化钨为主体，镍为粘结相所组成的合金，用粉末冶金方法压制烧结而成。耐腐蚀性好，但强度仅为钴基硬质合金的70~80%。国产主要牌号有YWN8。③镍铬基硬质合金耐腐蚀性好，强度及硬度高，并且具有无磁性的独特性能。国产主要牌号有W7。④堆焊硬质合金堆焊硬质合金有钴基和铬基两种，用作机械密封摩擦副环以前者居多。国外根据这类合金具有光泽的特性命名为“Stellite”（司太立特）。由于它的硬度不高且不均匀，所以耐磨性较差，因而泵用机械密封已很少采用；但在PV值不高的釜用机械密封中，仍然占有重要地位。⑤另外还有钢结硬质合金，RC硬质合金和碳化铬硬质合金。3．工程陶瓷（CERAMIC）工程陶瓷具有极好的化学稳定性，硬度高，耐磨损，是耐腐蚀机械密封理想的摩擦副组对材料。但工程陶瓷共有的缺点是抗冲击韧性低，脆性大。机械密封用工程陶瓷有：氧化铝陶瓷、氧化铝金属陶瓷、铬钢玉陶瓷、碳化硼陶瓷等。①氧化铝陶瓷根据纯度不同分为99瓷和95瓷，其性能的差异主要为99CE抗弯强度高，硬度高，热膨胀系数小。②氧化铝金属陶瓷（黑瓷）氧化铝基金属陶瓷是在Al2O3中添加了少量的金属元素而构成。金属陶瓷成分中，Al2O3含量为88%~92%，余量为Fe、Cr、Ni等。其硬度在HRA84~88之间。陶瓷中加入金属可改善其热导率，降低脆性，但耐腐蚀性有所下降。目前主要用于批量较大的汽车冷却水泵以及潜水泵的机械密封上。③喷涂陶瓷等离子喷涂技术及其耐磨耐蚀陶瓷涂层是国外70年代用于机械密封的新技术和新材料。Cr2O3陶瓷涂层具有硬度高，耐磨、耐蚀等优点。但开口气孔多。喷涂陶瓷密封环的组对材料多为碳石墨，碳石墨的硬度低于70HS为宜。这组配对材料使用的pv值较低，使用温度应在200℃以下，广泛用于醋酸等有机介质。4．碳化硅（SILICONCARBIDE）碳化硅陶瓷是继上述各种陶瓷之后开发的新型陶瓷。它重量轻、比强度高、摩擦系数小、抗辐射性能好，具有一定的自润滑性、组对性能好、化学稳定性和耐热性以及热传导性能都很优异。碳化硅是一种脆性材料，抗机械冲击性较差。由于制造工艺不同,SiC制品的性能有差异.目前有4种类型:①反应烧结SiC它是SiC+Si组成的致密烧结体。反应烧结SiC中含有10%~20%的游离硅，游离硅是材料中的无用物，不耐强碱和氧化性介质的腐蚀。反应烧结SiC的优点是制品的收缩率小，耐热冲击性好，因而适用于批量生产，成本低。②无压烧结SiC它是采用超细SiC粉加适量的添加剂，粘结剂压制成型，然后在2000~22000C的温度下烧结而成。适合用于数量少，规格品种多的机械密封环。③热压烧结SiC它由粒度≤1μm的SiC粉加上适当的添加剂，装入石墨摸具内，在2000~21000C的热压炉内加压（30~50MPa）制成。它是SiC中化学稳定性最好的一种。这种SiC用作耐腐蚀密封摩擦副环性能最好。④气相渗透SiC它既具有碳石墨的优点，又兼有碳化硅的特性，因此是一种有前途的碳基复合材料。5．金属材料主要有合金铸铁，铜合金，不锈钢。有一定的强度与硬度，但耐腐蚀差，因此不能用于水类液体和药液，通常用于低负荷，油类液体。6．用作摩擦副的材料还有填充聚四氟乙稀，酚醛夹布塑料以及橡胶等。二、辅助密封圈材料机械密封用辅助密封圈要求具备以下性能：①良好的弹性，硬度合适且压缩永久变形小；②耐高，低温的老化性能好；③与介质相容，不易产生溶胀，溶缩，分解和硬化；④较小的摩擦系数，耐磨耗和一定的抗撕裂强度。1．丁腈橡胶（NBR）丁腈橡胶是由丁二烯和丙烯腈在悬浮液中聚合所得的共聚物。2．氢化丁腈橡胶（HNBR）性能优于NBR，使用温度范围为-40~+1500C，耐油性比NBR好，耐硫化氢比氟橡胶好。3．氟橡胶氟橡胶是含氟的高聚合物。国产氟橡胶主要有两种型号。氟-23型相当于国外凯尔-F（Kel-F）型；氟-26相当于国外维通（VITON）型。氟橡胶具有优越的耐高温，耐油，耐高真空和耐腐蚀性能，但不宜在酮类和酯类溶液中使用，且耐寒性不良，压缩永久变形大。4．乙丙橡胶乙丙橡胶是由乙烯与丙烯聚合而成，分为二元和三元共聚物。我公司主要用三元乙丙胶（EPDM）5．硅橡胶（SILICONRUBBER）硅橡胶是由有机硅和碳氢化合物合成的。具有良好的高低温性，有较小的压缩永久变形，以及优良的介电性能。其缺点是在常温下的撕裂强度和耐磨性比其它胶种差，不适用于低苯点的矿物油，在高压水蒸气中会首先产生分解。6．聚四氟乙烯（PTFE）有较大的使用温度范围（-150~2500C）；极低的摩擦系数和自润滑性，表面不粘结，化学稳定性好。唯一能侵蚀这种塑料的是熔融碱金属和处于高温，高压下的氟。在负荷作用下，任何温度下都会产生蠕变，超过3430C时，则会分解产生毒烟。7．用作辅助密封圈的其它橡胶材料还有氯丁橡胶（CR），丁基橡胶（HR），氯醇橡胶等8．用作辅助密封圈的其它材料还有填充聚四氟乙烯，柔性石墨，石棉以及橡塑复合材料等。主要用于高温场合。三、弹性元件材料弹性元件是机械密封的加载元件，因此，要求材料强度高，弹性极限高，耐疲劳，耐腐蚀以及耐高低温。1．弹簧压缩螺旋弹簧是机械密封中使用最普遍的加载弹性元件。机械密封用弹簧大都用不锈钢制造。目前我公司材质主要为不锈钢弹簧SUS304和SUS316一般用于制造耐腐蚀，耐高低温的弹簧。SUS316的耐腐蚀性比SUS