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    機(jī)械密封的基本結(jié)構(gòu)與密封原理

    機(jī)械密封按國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)定義為：由至少一對垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的端面在流體壓力和補(bǔ)償機(jī)構(gòu)彈力（或磁力）的作用以及輔助密封的配合下保持貼合并相對滑動(dòng)而構(gòu)成的防止流體泄漏的裝置。

    離心泵機(jī)械密封一般主要由四大部分組成：①由靜止環(huán)（靜環(huán)）和旋轉(zhuǎn)環(huán)（動(dòng)環(huán)）組成的一對密封端面，該密封端面有時(shí)也稱為摩擦副；是機(jī)械密封的核心；②以彈性元件（或磁性元件）為主的補(bǔ)償緩沖機(jī)構(gòu)；③輔助密封機(jī)構(gòu)；④使動(dòng)環(huán)和軸一起旋轉(zhuǎn)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。

    機(jī)械密封的結(jié)構(gòu)多種多樣，zui常見的結(jié)構(gòu)如圖5—2 7所示。機(jī)械密封安裝在旋轉(zhuǎn)軸上，密封腔內(nèi)有緊定螺釘1、彈簧座2、彈簧3、動(dòng)環(huán)輔助密封圈4、動(dòng)環(huán)5，它們隨軸一起旋轉(zhuǎn)。機(jī)械密封的其他零件，包括靜環(huán)6、靜環(huán)輔助密封圈7和防轉(zhuǎn)銷8安裝在端蓋內(nèi)，端蓋與密封腔體用螺栓連接。軸通過緊定螺釘、彈簧座、彈簧帶動(dòng)動(dòng)環(huán)旋轉(zhuǎn)，而靜環(huán)由于防轉(zhuǎn)銷的作用而靜止于端蓋內(nèi)。動(dòng)環(huán)在彈簧力和介質(zhì)壓力的作用下，與靜環(huán)的端面緊密貼合，并發(fā)生相對滑動(dòng)，阻止了介質(zhì)沿端面間的徑向泄漏（泄漏點(diǎn)1），構(gòu)成了機(jī)械密封的主密封。摩擦副磨損后在彈簧和密封流體壓力的推動(dòng)下實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償，始終保持兩密封端面的緊密接觸。動(dòng)、靜環(huán)中具有軸向補(bǔ)償能力的稱為補(bǔ)償環(huán)，不具有軸向補(bǔ)償能力的稱為非補(bǔ)償環(huán)。圖5～2 7中動(dòng)環(huán)為補(bǔ)償環(huán)，靜環(huán)為非補(bǔ)償環(huán)。動(dòng)環(huán)輔助密封圈阻止了介質(zhì)可能沿動(dòng)環(huán)與軸之間間隙的泄漏（泄漏點(diǎn)2）；而靜環(huán)輔助密封圈阻止了介質(zhì)可能沿靜環(huán)與端蓋之間間隙的泄漏（泄漏點(diǎn)3）。工作時(shí)，輔助密封圈無明顯相對運(yùn)動(dòng)，基本上屬于靜密封。端蓋與密封腔體連接處的泄漏點(diǎn)4為靜密封，常用O形圈或墊片來密封。

    從結(jié)構(gòu)上看，離心泵機(jī)械密封主要是將極易泄漏的軸向密封，改變?yōu)椴灰仔孤┑亩嗣婷芊狻Ｓ蓜?dòng)環(huán)端面與靜環(huán)端面相互貼合而構(gòu)成的動(dòng)密封，是決定機(jī)械密封性能和壽命的關(guān)鍵。

    機(jī)械密封與其他形式的密封相比，具有以下特點(diǎn)。

    ①密封性好。在長期運(yùn)轉(zhuǎn)中密封狀態(tài)很穩(wěn)定，泄漏量很小，據(jù)統(tǒng)計(jì)約為軟填料密封泄漏量的1％以下。

    ②使用壽命長。機(jī)械密封端面由自潤滑性及耐磨性較好的材料組成多還具有磨損補(bǔ)償機(jī)構(gòu)。因此，密封端面的磨損量在正常工作條件下很小，一般的可連續(xù)使用1～2年，特殊的可用到5～1 0年以上。

    ③運(yùn)轉(zhuǎn)中不用調(diào)整。由于機(jī)械密封靠彈簧力和流體壓力使摩擦副貼合，在運(yùn)轉(zhuǎn)中即使摩擦副磨損后，密封端面也始終自動(dòng)地保持貼合。因此，正確安裝后，就不需要經(jīng)常調(diào)整，使用方便，適合連續(xù)化、自動(dòng)化生產(chǎn)。

    ④功率損耗小。由于機(jī)械密封的端面接觸面積小，摩擦功率損耗小，一般僅為填料密封的20％～30％。

 

  圖5-27  機(jī)械密封的基本結(jié)構(gòu)

  1-緊定螺釘；2-彈簧座；3-彈簧；4-動(dòng)環(huán)輔助密封圈；5-動(dòng)環(huán)；6-靜環(huán)；7-靜環(huán)輔助密封圈；8-防轉(zhuǎn)銷

    ⑤軸或軸套表面不易磨損。由于機(jī)械密封與軸或軸套的接觸部位幾乎沒有相對運(yùn)動(dòng)，因此對軸或軸套的磨損較小。

    ⑥耐振性強(qiáng)。機(jī)械密封由于具有緩沖功能，因此當(dāng)設(shè)備或轉(zhuǎn)軸在一定范圍內(nèi)振動(dòng)時(shí)，仍能保持良好的密封性能。

    ⑦密封參數(shù)高，適用范圍廣。當(dāng)合理選擇摩擦副材料及結(jié)構(gòu)，加之設(shè)置適當(dāng)?shù)臎_洗、冷卻等輔助系統(tǒng)的情況下，機(jī)械密封可廣泛適用于各種工況，尤其在高溫、低溫、強(qiáng)腐蝕、高速等惡劣工況下，更顯示出其*性。目前機(jī)械密封技術(shù)參數(shù)可達(dá)到如下水平：軸徑5～100 0 mm，使用壓力10^-6～42 MPa，使用溫度-200～1000℃，機(jī)器轉(zhuǎn)速可達(dá)50000 r／min，密封流體壓力P與密封端面平均線速度秒的乘積pv值可達(dá)1000 MPa.m／s。

    ⑧熱水離心泵結(jié)構(gòu)復(fù)雜、拆裝不便。與其他密封比較，機(jī)械密封的零件數(shù)目多，要求精密，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。特別是在裝配方面較困難，拆裝時(shí)要從軸端抽出密封環(huán)，必須把機(jī)器部分（聯(lián)軸器）或全部拆卸，要求工人有一定的技術(shù)水平。這一問題目前已作了某些改進(jìn)，例如采用拆裝方便并可保證裝配質(zhì)量的剖分式和集裝式機(jī)械密封等。