机械密封件详解：结构、组成及使用注意事项

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    机械密封介绍

    机械密封是精密、结构复杂的机械基础元件之一。是各种泵、反应合成釜、透平压缩机、潜水电机等设备的关键部件。其密封性能和使用寿命取决于多种因素，如型号选择、机器精度、正确安装和使用等。

    1、机械密封的基本概念

    机械密封是指由至少一对垂直于旋转轴线的端面组成，在流体压力和补偿机构的弹力（或磁力）作用下保持配合并相对滑动的装置。辅助密封件的配合可防止流体泄漏。如果补偿环的辅助密封是金属波纹管，则称为波纹管机械密封。

    2、机械密封的组成

    主要有以下四种类型的组件。一个。主要密封件：动环、静环。 b.辅助密封：密封圈。 c.压紧部件：弹簧、推环。 d.传动部件：弹簧盘座和键或固定螺钉。

    注意事项

    1、安装时的注意事项

    (1)安装时要高度注意避免安装偏差

    一个。应在联轴器对准后拧紧压盖。螺栓应均匀支撑，防止压盖端面偏斜。用塞尺检查每个点。误差不得大于0.05mm。

    b.检查压盖与轴或轴套外径的配合间隙（即同心度）。四周应该是均匀的。用塞尺检查各点误差不大于0.01毫米。

    (2)弹簧压缩量必须按规定进行。不允许太大或太小。要求的误差为2.00毫米。压力过大会增加端面比压，加速端面磨损。如果太小，比压不足，达不到密封效果。

    (3)动环安装后，必须保证其能在轴上灵活移动，并将动环压向弹簧后应能自动回弹。

    2、拆卸时的注意事项

    (1)拆卸机械密封时要小心。严禁使用手锤、平铲，以免损坏密封部件。可制作一对钢丝钩，沿自负盈亏方向伸入传动座间隙内，将密封装置拉出。若因结垢而无法拆卸时，应在拆卸前进行清洗。

    (2)若泵两端均采用机械密封，装拆时应相互照顾，避免只顾一处而忽视另一处。

    (3)对于已经运行的机械密封，如果压盖松动，密封件发生移动，必须更换动、静环部件，不得重新拧紧继续使用。因为经过这样的运动后，摩擦副原有的运行轨迹就会改变，接触面的密封性很容易被破坏。

    机械密封的正确操作和维护

    一、开机前的准备工作及注意事项

    (1)全面检查机械密封、附属装置及管道是否安装齐全并符合技术要求。

    (2)机械密封启动前进行静压试验，检查机械密封是否有泄漏。若泄漏量较大，应查明原因并排除。若仍不行，应拆开检查，重新安装。一般静压试验压力为2~3kg/cm2。

    (3)按旋转方向转动泵，检查是否轻便、均匀。若转动困难或不动，应检查装配尺寸是否错误，安装是否合理。

    2、安装与停运

    (1)启动前密封室应充满液体。输送凝固介质时，应采用蒸汽加热密封腔体，使介质熔化。汽车启动前必须摇动，防止突然启动导致软环断裂。

    (2)对于采用泵外油封系统的机械密封，应先启动油封系统。停车后，最后停止油封系统。

    (3)热油泵停止后，不能立即停止油封室和端面密封内的冷却水。当端面密封处油温降至80度以下时才能停止冷却水，以免损坏密封件。

    3. 操作

    (1)泵启动后若有轻微泄漏，应观察一段时间。若连续运行4小时后泄漏仍不减少，应停泵检查。

    (2)泵的工作压力应稳定，压力波动不大于1公斤/平方厘米。

    (3)泵运行时应避免抽空，以免密封面发生干摩擦而损坏密封。

    (4)应经常检查密封情况。运行时，泄漏超标时，重油不应超过5滴/分钟，轻油不应超过10滴/分钟。若2-3天内仍无改善，应停泵并检查密封装置。

    密封涉及很多专业领域。除了材料和机械之外，还有力学（包括流体力学、边界层理论等）、摩擦学、自动控制等。因此，对于密封来说，研究难度相对较大。我个人认为国内密封行业水平与国外的差距应该不低于50年。

    关于密封原理

    想要学习密封，首先要了解泄漏。了解了泄漏的原理，也就有了相应的密封机制。泄漏可分为三种类型——

    一是泄漏，即密封面之间的间隙之间的泄漏；

    二是泄漏，即密封流体通过密封材料的毛细管泄漏；

    三是扩散，是指密封介质在浓度差的作用下，通过材料的间隙或毛细管进行物质传递。

    关于密封方法

    密封方式大致有以下几种：

    1、尽量减少密封件的数量

    2、封锁与隔离

    3. 铅或注射

    4、增加耐漏电性

    5.给通道添加电源组件

    6、多种密封方式组合

    常见密封形式

    垫片密封、填料密封、机械密封、非接触式密封和注压堵漏是常见的密封形式。其中填料密封应该算是最常见的，另外还包括软填料密封、硬填料密封和成型填料密封。模压填料密封包括我们常见的O型圈、Y型圈、油封等。非接触式密封包括间隙密封、迷宫密封、浮动密封、动密封、磁流体密封和全封闭密封。

    常用垫片性能及新材料新技术

    一、常用垫片性能

    使用阀门时，常根据具体情况更换原来的垫片。常见的垫圈有：橡胶平垫圈、橡胶O型圈、塑料平垫圈、包聚四氟乙烯垫圈、石棉橡胶垫圈、金属平垫圈、金属异型垫圈、金属包覆垫圈、波形垫圈、缠绕垫圈等。

    (1)橡胶平垫片：易变形、易压缩，但耐压、耐温性能较差，故仅用于低压、低温的场所。天然橡胶具有一定的耐酸碱性能，使用温度不宜超过60℃；氯丁橡胶还耐一定的酸、碱，使用温度为80℃；丁腈橡胶耐油，可在80℃以下使用；氟橡胶具有良好的耐腐蚀性能，耐温性能也比普通橡胶强，可在150℃介质中使用。

    (2)橡胶O型圈垫片：截面形状为正圆形，有一定的自紧作用。密封效果比平垫片好，压紧力更小。

    (3)塑料平垫圈：塑料的最大特点是耐腐蚀性能好。大多数塑料的耐温性较差。聚四氟乙烯是顶级塑料。不仅具有优良的耐腐蚀性能，而且耐温范围宽，可在-180℃至+200℃之间长期使用。

    (4)聚四氟乙烯包覆垫片：为了充分发挥聚四氟乙烯的优点并弥补其弹性差的缺点，垫片采用聚四氟乙烯包覆橡胶或石棉橡胶制成。这样，它不仅像聚四氟乙烯平垫片一样耐腐蚀，而且具有良好的弹性，增强了密封效果，减小了压紧力。其截面形状如图4-20所示。

    (5)石棉橡胶垫片：由石棉橡胶板切割而成。其成分为60-80%石棉和10-20%橡胶，还有填料、硫化剂等，具有良好的耐热性、耐寒性、化学稳定性，货源充足，价格便宜。使用时，按压力不需要很大。由于可以粘附金属，所以最好在表面涂一层石墨粉，以免拆卸费力。

    石棉橡胶板有四种颜色：灰色，用于低压（牌号XB-200，耐压≤16kg/cm²，耐温200℃）；红色，用于中压（品牌XB-350，耐压40kg/cm2，耐温350℃）；紫红色，用于高压（XB-450级，耐压100kg/cm2，耐温450℃）；绿色，用于油类，具有良好的耐压性能。

    (6)金属扁加热圈：铅，耐温100℃；铝430℃；铜315℃；低碳钢550℃；银650℃；镍810℃；蒙乃尔（镍铜）合金810℃，不锈钢870℃。其中铅的耐电压能力较差，铝可以承受64公斤/平方厘米，其他材料可以承受较高的压力。

    (7)金属异性垫片：

    透镜垫片：具有自紧作用，用于高压阀门。

    椭圆形垫圈：也是一种高压自紧垫圈。

    锥形双垫片：用于高压内部自紧密封。

    此外还有方形、菱形、三角形、齿形、燕尾形、B形、C形等，一般只用于高中压阀门。

    (8)金属包覆垫片：金属既具有良好的耐温耐压性能，又具有良好的弹性。包皮材料有铝、铜、低碳钢、不锈钢、蒙乃尔合金等，内部填充材料有石棉、聚四氟乙烯、玻璃纤维等。

    (9)波形垫片：具有压紧力小、密封效果好的特点。常以金属和非金属的组合形式存在。

    (10)缠绕垫片：将薄金属带和非金属带紧密连接在一起，缠绕成多层圆圈。截面呈波浪形，具有良好的弹性和密封性能。金属带材质可采用08钢、0Cr13、1Cr13、2Cr13、铜、铝、钛、蒙乃尔合金等。非金属带材质有石棉、聚四氟乙烯等。

    上面，在描述密封垫片的性能时，列出了一些数字。必须注意的是，这些数字与法兰形式、介质条件、安装修理技术等密切相关，有时可以超过，有时达不到，耐压、耐温性能也折算成各其他。例如，当温度较高时，耐压能力往往会降低，而这些细微的问题只有在实践中才能体会到。

    2、新材料、新技术

    以上介绍的密封垫片并不全面，密封技术正在快速发展。以下是新材料和新技术的一些示例。

    (1)液体密封：随着高分子有机合成工业的快速发展，出现了液体密封剂，用于静密封；这种新技术通常称为液体密封。液体密封的原理是利用液体密封剂的粘附性、流动性和单分子薄膜效应（薄膜越薄，自然回复倾向越大），在适当的压力下使其起到垫片的作用。因此，所使用的密封剂也称为液体垫片。

    (2)聚四氟乙烯原料密封：聚四氟乙烯也是一种高分子有机化合物。在烧结成产品之前，它被称为原材料。质地柔软，具有单分子膜效果。用原料制成的带子称为原料带，可以卷成盘，以便长期储存。使用过程中可以自由变形。任何接头，只要有压力，就会形成一层环形膜，均匀地起到密封作用。作为阀门中阀体与阀盖之间的垫片，无需取出阀瓣或闸板，即可撬开缝隙，塞入原料，取出即可。压紧力小，不粘手或法兰面，更换非常方便。最适合榫槽法兰。聚四氟乙烯原料还可以制成管状和棒状，用于密封用途。

    (3)金属空心O型圈：弹性好，压紧力小，有自紧作用，可采用多种金属材料，使其能适应低温、高温和强腐蚀性介质。

    (4)石墨板密封圈：在人们的印象中，石墨是一种脆性物质，缺乏弹性和韧性，但经过特殊处理的石墨质地柔软，弹性好。这样，石墨的耐热性和化学稳定性就可以在垫片材料中发挥出来；该垫片压紧力小，密封效果好。这种石墨还可制成带状，与金属带状复合，形成性能优良的缠绕垫片。石墨板密封圈和石墨金属缠绕垫片的出现，是高温耐腐蚀密封的重大突破。该类型垫片国外已大量生产和使用。

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