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机械密封件简介 机械密封件属于精密、结构较为复杂的机械基础元件之一，是各种泵类、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许多因素，如选型、机器的精度、正确的安装使用等。
机械密封常识 一、机械密封基本知识
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在流体压力和补偿机构弹力（或磁力）的作用下以及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。补偿环的辅助密封为金属波纹管的称为波纹管机械密封。
2、机械密封的组成：
主要有以下四类部件。a.主要密封件：动环和静环。b.辅助密封件：密封圈。c.压紧件：弹簧、推环。d.传动件：弹箕座及键或固定螺钉
二、机封工作应注意问题：
1、安装时注意事项
a、要十分注意避免安装中所产生的安装偏差
（1）上紧压盖应在联轴器找正后进行，螺栓应均匀上支，防止压盖端面偏斜，用塞尺检查各点，其误差不大于0.05毫米。
（2）检查压盖与轴或轴套外径的配合间隙（即同心度），四周要均匀，用塞尺检查各点允差不大于0.01毫米。
b、弹簧压缩量要按规定进行，不允许有过大或过小现象，要求误差2.00毫米。过大会增加端面比压，另速端面磨损。过小会造成比压不足而不能起到密封作用。
c、动环安装后髯保证能在轴上灵活移动，将动环压向弹簧后应能自动弹回来。
2、拆卸时注意事项
a、在拆卸机械密封时要仔细，严禁动用手锤和扁铲，以免损坏密封元件。可做一对钢丝勾子，在对自负盈亏方向伸入传动座缺口处，将密封装置拉出。如果结垢拆卸不下时，应清洗干净后再进行拆卸。
b、如果在泵两端都用机械密封时，在装配，拆卸过程中互相照顾，防止顾此失彼。
c、对运行过的机械密封，凡有压盖松动使密封发生移动的情况，则动静环零件必须更换，不应重新上紧继续使用。因为在之样楹动后，摩擦副原来运转轨迹会发生变动，接触面的密封性就很容易遭到破坏。
三、机封正常运行和维护问题：
1、启动前的准备工作及注意事项
a、全面检查机械密封，以及附属装置和管线安装是否齐全，是否符合技术要求。
b、机械密封启动前进行静压试验，检查机械密封是否有泄漏现象。若泄漏较多，应查清原因设法消除。如仍无效，则应拆卸检查并重新安装。一般静压试验压力用2~3公斤/平方厘米。
c、按泵旋向盘车，检查是否轻快均匀。如盘车吃力或不动时，则应检查装配尺寸是否错误，安装是否合理。
2、安装与停运
a、启动前应保持密封腔内充满液体。对于输送凝固的介质时，应用蒸气将密封腔加热使介质熔化。启动前必须盘车，以防止突然启动而造成软环碎裂。
b、对于利用泵外封油系统的机械密封，应先启动封油系统。停车后最后停止封油系统。
c、热油泵停运后不能马上停止封油腔及端面密封的冷却水，应待端面密封处油温降到80度以下时，才可以停止冷却水，以免损坏密封零件。
3、运转
a、泵启动后若有轻微泄漏现象，应观察一段时间。如连续运行4小时，泄漏量仍不减小，则应停泵检查。
b、泵的操作压力应平稳，压力波动不大于1公斤/平方厘米。
c、泵在运转中，应避免发生抽空现象，以免造成密封面干摩擦及密封破坏。
d、密封情况要经常检查。运转中，当其泄漏超过标准时，重质油不大于5滴/分，轻质油不大于10/分，如2-3日内仍无好转趋势，则应停泵栓查密封装置。
密封”在我国的发展源远流长，古人曾经用棉、麻等纤维来做提水机械的密封件，而国外到1782年才使用填料。密封的重要性，在这里就不多说了，如今国外已经出现研究密封规律、密封装置设计技术和应用科学原理的学科——“密封学”，科研院校也有专门研究密封学的专业课程，而在我国，迄今为止，据我所知，大学里有流体力学和液压传动等课程，但还没有一个专门研究密封的“密封系”，所以我们的研究水平与国外相比，还是有所差距的。
密封所设计的专业领域非常多，除了材料和机械方面，还有力学（包括流体力学、边界层理论等等）、摩擦学、自动控制等等。所以对密封来讲，研究难度也是相对较大的。国内密封行业的水平，个人认为与国外相比差距应该不少于50年。所以我们大家一定要加油哦！！！
关于密封机理
想学习密封，就一定要先了解泄漏，泄漏的原理了解了，那相对应密封的机理也就有了。泄漏无外乎有三种——
一是穿漏，也就是密封面间隙间的泄漏
二是渗漏，也就是密封的流体通过密封件材料的毛细管的泄漏
三是扩散，是指在浓度差的作用下，密封介质通过间隙或材料的毛细管发生的物质传递。
关于密封方法
密封方法大致有这么几种——
1.尽量减少设置密封的部位
2.堵塞和隔离
3.引出或注入
4.增加泄漏阻力
5.在通道中增设做功元件
6.多种密封方法组合
常见的密封形式
垫片密封、填料密封、机械密封、非接触型密封以及注剂式带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，它还包括软填料密封、硬填料密封和成型填料密封。成型填料密封包括我们常见的O形圈、Y形圈、油封等等。非接触型密封包括间隙密封、迷宫密封、浮动密封、动力密封、磁流体密封和全封闭式密封。
常用垫圈性能---及新材料和新技术
一) 常用垫圈性能
使用阀门时，往往根据具体情况，更换原带垫圈。常有垫圈有：橡胶平垫圈、橡胶O形圈、塑料平垫圈、聚四氟乙烯包垫圈、石棉橡胶垫圈、金属平垫圈、金属异形垫圈、金属包皮垫圈、波形垫圈、缠绕垫圈等。
(1) 橡胶平垫圈：变形容易，压紧时不费力，但耐压、耐温能力都较差，只用于压力低、温度不高的地方。天然橡胶有一定耐酸碱性能，使用温度不宜超过60℃；氯丁橡胶也能耐某些酸碱，使用温度80℃；丁腈橡胶耐油，可用至80℃；氟橡胶耐腐蚀性能很好，耐温性能也比一般橡胶强，可在150℃介质中使用。
(2) 橡胶O形垫圈：断面形状是正圆，有一定的自紧作用，密封效果比平垫圈好，压紧力更小。
(3) 塑料平垫圈：塑料的最大特点是耐腐蚀性好,大部分塑料耐温性能不好。聚四氟乙烯为塑料之冠，不但耐腐蚀性能优异，而且耐温范围比较宽阔，可在-180℃～+200℃之内长期使用。
(4) 聚四氟乙烯包垫圈：为了充分发挥聚四氟乙烯的优点，同时弥补它弹性较差的缺点，做成聚四氟乙烯包裹橡胶或石棉橡胶的垫圈。这样，既同聚四氟乙烯平垫圈一样耐腐蚀，又有良好的弹性，增强密封效果，减小压紧力。其断面形状如图4-20所示。
(5) 石棉橡胶垫圈：由石棉橡胶板剪成。它的组分是60～80%的石棉和10～20%的橡胶，以及填充剂、硫化剂等。它有很好的耐热性、耐冷性、化学稳定性，而且货源丰富，价格便宜。使用时，压紧力不必很大。由于它能粘附金属，所以最好表面涂一层石墨粉，以免拆卸时费劲。
石棉橡胶板有四种颜色：灰色，用于低压(牌号XB-200，耐压≤16公斤/平方厘米，耐温200℃) ；红色，用于中压(牌号XB-350，耐压可达40公斤/平方厘米，耐温350℃) ；紫红色，用于高压(牌号XB-450，耐压100公斤/平方厘米耐温450℃) ；绿色，用于油类，耐压性能也很好。
(6) 金属平热圈：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℃。其中铅耐压能力较差，铝可耐64公斤/平方厘米，其他材料可耐高压。
(7) 金属异性垫圈：
透镜垫圈：有自紧作用，使用于高压阀门。
椭圆形垫圈：也属于高压自紧垫圈。
锥面双垫圈：用于高压内自紧密封。
此外，还有方形、菱形、三角形、齿形、燕尾形、B形、C形等，一般只在高中压阀门中使用。
(8) 金属包皮垫圈：金属既有良好的耐温耐压性能，又有良好的弹性。包皮材料有铝、铜、低碳钢、不锈钢、蒙乃尔合金等。里面填充材料有石棉、聚四氟乙烯、玻璃纤维等。
(9) 波形垫圈：具有压紧力小，密封效果好的特点。常采用金属与非金属组合的形式。
(10) 缠绕垫圈：是把很薄的金属带和非金属带紧贴在一起，缠绕成多层的圆形，断面呈波浪状，有很好的弹性和密封性。金属带可用08钢、0Cr13、1Cr13、2Cr13、1Cr18Ni9Ti、铜、铝、钛、蒙乃尔合金等制作。非金属带材料有石棉、聚四氟乙烯等。
以上，讲述密封垫圈性能时，列举了一些数字。必须说明，这些数字跟法兰形式、介质情况和安装修理技术等有密切的关系，有时可以超过，有时达不到，而且耐压和耐温性能，也是互相转化的，例如温度高了，耐压能力往往降低，这些细微的问题，只能在实践中体会。
二) 新材料和新技术
以上介绍的密封垫圈还很不全面，况且密封技术正处于迅猛发展中。下面举例介绍几项新材料和新技术。
(1) 液体密封：随着高分子有机合成工业的迅猛发展，近年出现了液态密封胶，使用于静密封；这项新技术，通常叫做液体密封。液体密封的原理，是利用液态密封胶的粘附性、流动性和单分子膜效应(越薄的膜自然回复倾向越大) ，在适当压力下，使它象垫圈一样地起作用。所以对使用着的密封胶，也叫做液体垫圈。
(2) 聚四氟乙烯生料密封：聚四氟乙烯也是高分子有机化合物，它在烧结成制品之前，叫做生料，质地柔软，也有单分子膜效应。用生料做成的带叫生料带，可以卷成盘长期保存。使用时能自由成形，任意接头，只要一有压力，便形成一个均匀地起着密封作用的环形膜。作为阀门中阀体与阀盖间的垫圈，可在不取出阀瓣或闸板的情况下，撬开一缝隙，塞进生料带去就行了。压紧力小，不粘手，也不粘法兰面，更换十分方便。对于榫槽法兰最适宜。聚四氟乙烯生料，还可做成管形和棒状，作密封用。
(3) 金属空心O形圈：弹性好，压紧力小，有自紧作用，可选用多种金属材料，从而在低温、高温和强腐蚀性介质中都能适应。
(4) 石墨板密封圈：在人们印象中，石墨是脆性物质，缺乏弹性和韧性，但经过特殊处理的石墨，却是质地柔软，弹性良好。这样，石墨的耐热性能和化学稳定性，便可以在垫圈材料中得以显示；而且这种垫圈压紧力小，密封效果异常优越。这种石墨还能做成带，跟金属带配合，组成性能优异的缠绕垫圈。石墨板密封圈和石墨----金属缠绕垫圈的出现，是高温抗腐蚀密封的重大突破。这类垫圈，国外已经大量生产和使用
机械密封按工作条件和介质性质的不同，有耐高温、耐低温机械密封，耐高压、耐腐蚀机械密封，耐颗粒介质机械密封和适应易汽化的轻质烃介质的机械密封等，应根据不同的用处选取不同结构型式和材料的机械密封。机械密封件被广泛运用于各界企业。如水泵厂、印染机械厂、造纸厂、电厂、化工厂、制药造船厂、及污水处理厂，并广泛应用于医院，农业，设备类冷却，制革工业，重型机械等。
选型的主要参数有：密封腔体压力（MPa）、流体温度（℃）、工作速度（m/s）、流体的特性以及安装密封的有效空间等。
选型的基本原则为：
1. 根据密封腔体压力，确定密封结构采用平衡型或非平衡型，单端面或双端面等。
2. 根据工作速度，确定采用旋转式或静止式，流体动压式或非接触型。
3. 根据温度及流体性质，确定摩擦副和辅助密封材料，以及正确选择润滑、冲洗、保温、冷却等机械密封循环保护系统等。
4. 根据安装密封的有效空间，确定采用多弹簧或单弹簧或波形弹簧，内装式或外装式。
机械密封安装使用要求 1. 机械密封对机器精度的要求（以泵用机械密封为例）
（1）安装机械密封部位的轴（或轴套）的径向跳动公差最大不超过0.04～0.06mm。
（2）转子轴向窜动不超过0.3mm。
（3）密封腔体与密封端盖结合的定位端面对轴（或轴套）表面的跳动公差最大不超过0.04～0.06mm。
2. 密封件的确认
（1）确认所安装的密封是否与要求的型号一致。
(2)安装前要仔细地与总装图对照，零件数量是否齐全。
(3)采用并圈弹簧传动的机械密封，其弹簧有左、右旋之分，须按转轴的旋向来选择。
3：安装
安装方法随机械密封型式、机器的种类不同而有所不同，但其安装要领几乎都相同，安装步骤和注意事项如下：
(1)安装尺寸的确定
安装时，应按产品的使用说明书或样本，保证机械密封的安装尺寸。
(2)装入前，轴(轴套)、压盖应无毛刺，轴承状况良好;密封件、轴、密封腔、压盖都应该清洗干净。为减少摩擦阻力，轴上安装机械密封的部位要薄薄地涂上一层油，以进行润滑，考虑到橡胶O形圈的相溶性，若不宜用油，可涂肥皂水。浮装式静环不带防转销的结构，不宜涂油，应干式装入压盖。
(3)先将静环与压盖一起装在轴上，注意不要与轴相碰，然后将动环组件装入。弹簧座或传动座的紧定螺钉应分几次均匀拧紧。
在未固定压盖之前，用手推补偿环作轴向压缩，松开后补偿环能自动弹回无卡滞现象，然后将压盖螺拴均匀地锁紧。
4：使用
(1)当输送介质温度偏高、过低、或含有杂质颗粒、易燃、易爆、有毒时，必须采取相应的阻封、冲洗、冷却、过滤等措施。
(2)运转前用手盘车，注意转矩是否过大，有无擦碰及不正常的声音。
机械密封故障处理 故障原因
机械密封的故障大体上都是由异常的泄漏、异常的磨损、异常的扭矩等现象出现后才被人们所知道。造成故障的原因大致有如下四方面：
1、机械密封的设计选型不对；
2、机械密封质量不好；
3、使用或安装机械密封的机器本身精度达不到要求；
4、机器运行操作错误。机械密封故障分析 具体情况具体分析
密封失效的原因及分析
（一）密封失效主要有下述三种原因：
1、密封面打开
在修理机械密封时，85%的密封失效不是因磨损造成，而是在磨损前就已泄漏了。
当密封面一打开，介质中的固体微粒在液体压力的作用下进入密封面，密封面闭合后，这些固体微粒就嵌入软环（通常是右墨环）的面上，这实际成了一个“砂轮”会损坏硬环表面。
由于动环或橡胶圈紧固在轴（轴套）上，当轴串动时，动环不能及时贴合，而使密封面打开，并且密封面的滞后闭合，就使固体微粒进入密封面中。
同时轴（轴套）和滑动部件之间也存在有固体微粒，影响橡胶圈或动环的滑动（相对动密封点，常见故障）。另外，介质也会在橡胶圈与轴（轴套）磨擦部位产生结晶物，在弹簧处也会存有固体物质，都会使密封面打开。
2过热
因密封面上会产生热，故橡胶圈使用温度应低于设计规范。氟橡胶和聚四氟乙烯的使用温度为216℃，丁晴橡胶的使用温度为162℃，虽然它们都能承受较高的温度，但因密封面产生的热较高，所以橡胶圈有继续硫化的危险，最终失去弹性而泄漏。（冷区考虑冷脆）
密封面之间还会因热引起介质的结晶，如结碳，造成滑动部件被粘住和密封面被凝结。而且有些聚合物因过热而焦化，有些流体因过热而失去润滑等甚至闪火。
过热除能改变介质的状况外，还会加剧它的腐蚀速率。引起金属零件的变形，合金面的开裂，以及某些镀层裂缝，设计应选用平衡型机械密封，以降低比压防止过热。
3超差
正确的装配公差，对于安装机械密封是很必要的，轴（轴套）必须有合适的表面粗糙度和正确的尺寸，但制造者很少提供公差数据，这些数据对安装来讲都是很关键的。（依靠经验和常识）
机械密封的尺寸精度及形位公差必须符合图纸要求，超差将会导致密封提前失效。
（二）密封失效原因分析
密封面本身也会提供密封失效的迹象，如振动时，在传动零件上就会有磨损的痕迹，如痕迹不明显，则一般是装配不当造成的。
对于质量较差的石墨环（动环）来讲，其内部气孔较多，这是因为在制造过程中，聚集在石墨内部的气体膨胀将碳微粒吹出的所致，因此这种低质的石墨环在密封启用中，其碳微粒很容易脱落，而使密封面在密封停用时粘住。
密封面内圆柱面上的伤痕很可能是外面的杂物进入密封面或安装不当造成的。密封面上的环形沟槽，多数是固体微粒沉积于密封面而引起的。
石墨环（动环）的裂纹是由于传动件的振动，橡胶圈的涨大以及石墨环本身的内应力造成的，而结焦则是因高温所致，这在炼油厂的高温热油介质中是常见的。
发烟硫酸、硝酸、氢氟酸、次绿酸钠、王水、过氢氧化物等对石墨有侵蚀作用的几种强氧化剂，其腐蚀作用随温度增加而加剧。
通常硬环（静环）表面的过热会引起密封环的严重磨损，如无冷却的立式泵。在高温、高压下、弹簧压缩过大，轴串动也会过大的情况下，都会引起密封面的过渡磨损，
在检查硬环表面时有四种迹象要注意：
（1）陶瓷环破裂；（2）热裂；（3）刻痕；（4）镀层的脱落。
陶瓷环装配过紧是破裂的主要原因，装配不当者也是一个较常见的原因。
由于镀层材料与基体材料二者线胀速率不同，所以温度升高时，环表面会出现裂纹，司太立特合金尤为严重。在较高级的涂层材料中，钴基碳化钨不如镍基涂层。而对密封面进行冷却，能有效地防止热裂，残留在密封面上的固体微粒经常损坏表面，如磨削时砂轮上的砂粒就会损伤硬环表面，导致密封面打开或在密封面之间生成结晶物，而在重新研磨石墨环后，研磨料就会嵌入石墨环表面。
橡胶圈的失效与使用方式有关，通常高压是使压制成型的○型圈失效的一个原因，当发现○型变成矩形或环变硬时，就需要调整压缩量，否则会发热。所以有必要了解一种合成橡胶的使用温度。合成橡胶圈溶胀大多半是因化学侵蚀造成的，它们都具有一些各自的特点，如氟橡胶耐较高温度，而乙烯、丙烯○型圈在石油润滑油中使用会胀大，臭氧对丁晴橡胶有侵蚀作用，所以丁晴橡胶制品不要装在电动机内，因此高温及化学腐蚀通常是造成橡胶制品硬化、裂纹的主要原因。
安装时橡胶制件被割伤和表面有刻痕，也是密封失效常见的原因。而轴上的旧固定螺钉、键槽、花键轴，锋利的轴肩等迹象都会损伤橡胶制件。
这里，对于密封面磨损痕迹尚需补充以下几点，检查磨损痕迹，可以帮助分析故障。
1，磨损变宽：表明机泵发生了严重的不对中。
其原因是： （1）轴承损坏；
（2）轴振动或轴变形；
（3）轴弯曲；
（4）泵汽蚀产生振动；
（5）联轴器未对中；
（6）管子严重变形；
（7）密封静环倾斜。
2，磨痕变窄：磨痕比两个密封面的最小宽度还要窄，这说明密封超压，压力或温度使密封面变形。
3，无磨痕：
说明密封面不粘合。检查弹簧等补偿机构是否打滑或受阻碍。
4，密封面无磨痕但有亮点。
密封面翘曲会出现有亮点而无磨痕。压力太高，压盖螺拴未拧好或未夹好，或泵表面粗糙均能形成亮点。当采用两个螺拴的压盖时，其刚度不够，变形也是形成亮点的一个原因。
这种症状的出现说明：密封可能一开车就发生泄漏。
5，密封面有切边：
这是由于密封面分得太开，而在合拢时断裂。闪蒸（气化）是较普遍的密封面分开的原因，特别是在热水系统或流体中有凝液时，水从液体膨胀成蒸气，可使密封面分开。（冷介质气化也同样会造成）
密封的金属零件，如弹簧、固定螺钉，传动件及金属套都可能成为密封失效的根源。受交变应力作用的弹簧受腐蚀是它的首要问题，因为金属在应力作用下会迅速腐蚀，不绣钢弹簧易受氯化物的应力腐蚀，且世界上存在许多的氯化物，所以有国外部门建议，不要使用不锈钢弹簧，而推荐使用耐蚀性较高的哈斯特合金钢的弹簧。另外，装配不当造成弹簧疲劳是失效的又一原因。
机械密封使用的固定螺钉，不要用硬化后的材料来做，因热处理会降低金属的耐蚀能力，而未经热处理的较软的固定螺钉能紧固在轴上。
振动、偏斜、不同心会使传动件磨损，如密封面启动时有粘住的现象时，传动件会弯曲甚至损坏，而磨擦作用产生的热常常加剧腐蚀。
金属套外圆表面的磨痕，可能是从密封侧进入套内的固体微粒造成的，它干扰密封的随动能力。也可能是偏斜，不同心的原因造成的。
金属在温升过程中要改变颜色，不锈钢在使用时应注意下列温度时的颜色。
淡黄色————温度为700～800℉（约370～432℃）
棕 色————温度为900～1000℉（约486～540℃）
兰 色————温度为1100℉（约590℃）
黑 色————温度为1200℉（约648℃）
当密封失效不符合上述任何一种时，检修就比较困难，但下面几种情况的泄漏可供参考：
1、泵轴套泄漏
许多轴套不伸出密封箱，因此要判断泄漏的来源是很困难的。轴套的泄漏通常是稳定的，而密封面的泄漏往往是增加或减小。密封面泄漏后，使表面不平，但有时也会磨合到原状。（有时不要急于检修，可观察一段时间再说）
2、如密封周围是潮湿的，而且看不出漏。这在起动时泵运转产生的离心力使泄漏的液体回到密封面内，起一道屏障的作用。而从泵上的法兰或接头泄漏的液体滴入填料箱内。
3、热膨胀能使镶接在金属部件内的石墨环松脱，也可能是因低温使O型环失去弹性，而导致泄漏。
4、冲洗压力发生波动会引起密封失效，冲洗压力必须比密封腔压力高一些，启用装在泵前的电磁阀和延时开关可保证冲洗中的残留物在泵启动前或停车后冲干净，如使用淬冷的方法来控制温度，一定要维持密封腔的压力。
5、如果在冷却隔套上沉淀一层水垢，我们可在密封腔底部装一个石墨衬套，利用它的热屏障作用来解决这些问题。
6、热交换器的泄漏，往往是冷却面上的积垢阻碍了热的传递，冷却器内的流体流速就加快，或者热交换器的方向装反了。
