目前機(jī)械密封在泵類產(chǎn)品中的應(yīng)用非常廣泛，而隨著產(chǎn)品技術(shù)水平的提高和節(jié)約能源的要求，機(jī)械密封的應(yīng)用前景將更加廣泛。機(jī)械密封亦稱端面密封, 其有一對(duì)垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的端面, 該端面在流體壓力及補(bǔ)償機(jī)械外彈力的作用下, 依賴輔助密封的配合與另一端保持貼合, 并相對(duì)滑動(dòng), 從而防止流體泄漏。
產(chǎn)品簡介
機(jī)械密封件屬于精密、結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的機(jī)械基礎(chǔ)元件之一，是各種泵類、反應(yīng)合成釜、透平壓縮機(jī)、潛水電機(jī)等設(shè)備的關(guān)鍵部件。其密封性能和使用壽命取決于許多因素，如選型、機(jī)器的精度、正確的安裝使用等。
機(jī)械密封按工作條件和介質(zhì)性質(zhì)的不同，有耐高溫、耐低溫機(jī)械密封，耐高壓、耐腐蝕機(jī)械密封，耐顆粒介質(zhì)機(jī)械密封和適應(yīng)易汽化的輕質(zhì)烴介質(zhì)的機(jī)械密封等，應(yīng)根據(jù)不同的用處選取不同結(jié)構(gòu)型式和材料的機(jī)械密封。
選型原則
選型的主要參數(shù)有：密封腔體壓力（MPa）、流體溫度（℃）、工作速度（m/s）、流體的特性以及安裝密封的有效空間等。選型的基本原則為：
1.?根據(jù)密封腔體壓力，確定密封結(jié)構(gòu)采用平衡型或非平衡型，單端面或雙端面等。
2.?根據(jù)工作速度，確定采用旋轉(zhuǎn)式或靜止式，流體動(dòng)壓式或非接觸型。
3.?根據(jù)溫度及流體性質(zhì)，確定摩擦副和輔助密封材料，以及正確選擇潤滑、沖洗、保溫、冷卻等機(jī)械密封循環(huán)保護(hù)系統(tǒng)等。
4.?根據(jù)安裝密封的有效空間，確定采用多彈簧或單彈簧或波形彈簧，內(nèi)裝式或外裝式。
泄漏分析
1．安裝靜試時(shí)泄漏。機(jī)械密封安裝調(diào)試好后，一般要進(jìn)行靜試，觀察泄漏量。如泄漏量較小，多為動(dòng)環(huán)或靜環(huán)密封圈存在問題；泄漏量較大時(shí)，則表明動(dòng)、靜環(huán)摩擦副間存在問題。在初步觀察泄漏量、判斷泄漏部位的基礎(chǔ)上，再手動(dòng)盤車觀察，若泄漏量無明顯變化則靜、動(dòng)環(huán)密封圈有問題；如盤車時(shí)泄漏量有明顯變化則可斷定是動(dòng)、靜環(huán)摩擦副存在問題；如泄漏介質(zhì)沿軸向噴射，則動(dòng)環(huán)密封圈存在問題居多，泄漏介質(zhì)向四周噴射或從水冷卻孔中漏出，則多為靜環(huán)密封圈失效。此外，泄漏通道也可同時(shí)存在，但一般有主次區(qū)別，只要觀察細(xì)致，熟悉結(jié)構(gòu)，一定能正確判斷。
2．試運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)出現(xiàn)的泄漏。泵用機(jī)械密封經(jīng)過靜試后，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力，會(huì)抑制介質(zhì)的泄漏。因此，試運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)機(jī)械密封泄漏在排除軸間及端蓋密封失效后，基本上都是由于動(dòng)、靜環(huán)摩擦副受破壞所致。引起摩擦副密封失效的因素主要有：（l）操作中，因抽空、氣蝕、憋壓等異常現(xiàn)象，引起較大的軸向力，使動(dòng)、靜環(huán)接觸面分離；（對(duì)安裝機(jī)械密封時(shí)壓縮量過大，導(dǎo)致摩擦副端面嚴(yán)重磨損、擦傷；（3）動(dòng)環(huán)密封圈過緊，彈簧無法調(diào)整動(dòng)環(huán)的軸向浮動(dòng)量；（4）靜環(huán)密封圈過松，當(dāng)動(dòng)環(huán)軸向浮動(dòng)時(shí)，靜環(huán)脫離靜環(huán)座；（5）工作介質(zhì)中有顆粒狀物質(zhì)，運(yùn)轉(zhuǎn)中進(jìn)人摩擦副，探傷動(dòng)、靜環(huán)密封端面；（6）設(shè)計(jì)選型有誤，密封端面比壓偏低或密封材質(zhì)冷縮性較大等。上述現(xiàn)象在試運(yùn)轉(zhuǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)，有時(shí)可以通過適當(dāng)調(diào)整靜環(huán)座等予以消除，但多數(shù)需要重新拆裝，更換密封。
由于兩密封端面失去潤滑膜而造成的失效
a）因端面密封載荷的存在，在密封腔缺乏液體時(shí)啟動(dòng)泵而發(fā)生干摩擦；
b）介質(zhì)的低于飽和蒸汽壓力，使得端面液膜發(fā)生閃蒸，喪失潤滑；
c）如介質(zhì)為易揮發(fā)性產(chǎn)品，在機(jī)械密封冷卻系統(tǒng)出現(xiàn)結(jié)垢或阻塞時(shí)，由于端面摩擦及旋轉(zhuǎn)元件攪拌液體產(chǎn)生熱量而使介質(zhì)的飽和蒸汽壓上升，也造成介質(zhì)壓力低于其飽和蒸汽壓的狀況。
由于腐蝕而引起的機(jī)械密封失效
a）密封面點(diǎn)蝕，甚至穿透。
b）由于碳化鎢環(huán)與不銹鋼座等焊接，使用中不銹鋼座易產(chǎn)生晶間腐蝕；
c）焊接金屬波紋管、彈簧等在應(yīng)力與介質(zhì)腐蝕的共同作用下易發(fā)生破裂。
由于高溫效應(yīng)而產(chǎn)生的機(jī)械密封失效
a）熱裂是高溫油泵，如油渣泵、回?zé)捰捅谩⒊?a href="/hebeideji/8444684537968227406.html">減壓病塔底泵等最常見的失效現(xiàn)象。在密封面處由于干摩擦、冷卻水突然中斷，雜質(zhì)進(jìn)入密封面、抽空等情況下，都會(huì)導(dǎo)致環(huán)面出現(xiàn)徑向裂紋；
b）石墨炭化是使用碳—石墨環(huán)時(shí)密封失效的主要原因之一。由于在使用中，如果石墨環(huán)一旦超過許用溫度（一般在-105～250℃）時(shí)，其表面會(huì)析出沒藥樹，摩擦面附近樹脂會(huì)發(fā)生炭化，當(dāng)有粘結(jié)劑時(shí)，會(huì)發(fā)泡軟化，使密封面泄漏增加，密封失效；
c）輔助密封件（如橡膠、乙丙橡膠、全橡膠）在超過許用溫度后，將會(huì)迅速老化、龜裂、變硬失彈。現(xiàn)在所使用的柔性石墨耐高溫、耐腐蝕性較好，但其回彈性差。而且易脆裂，安裝時(shí)容易損壞。
由于密封端面的磨損而造成的密封失效
a）摩擦副所用的材料耐磨性差、摩擦系數(shù)大、端面比壓（包括彈簧比壓）過大等，都會(huì)縮短機(jī)械密封的使用壽命。對(duì)常用的材料，按耐磨性排列的次序?yàn)椋?a href="/hebeideji/7205798601312976935.html">碳化硅—碳石墨、鎢鋼—碳石墨、陶瓷—碳石墨、噴涂陶瓷——碳石墨、氮化硅陶瓷——碳石墨、高速鋼——碳石墨、堆焊硬質(zhì)合金——碳石墨。
b）對(duì)于含有固體顆粒介質(zhì)，密封面進(jìn)入固體顆粒是導(dǎo)致使密封失效的主要原因。固體顆粒進(jìn)入摩擦副端面起研磨劑作用，使密封發(fā)生劇烈磨損而失效。密封面合理的間隙，以及機(jī)械密封的平衡程度，還有密封端面液膜的閃蒸等都是造成端面打開而使固體顆粒進(jìn)入的主要原因。
c）機(jī)械密封的平衡程度β也影響著密封的磨損。一般情況下，平衡程度β=75%左右最適宜。β<75%，磨損量雖然降低，但泄漏增加，密封面打開的可能性增大。對(duì)于高負(fù)荷（高PV值）的機(jī)械密封，由于端面摩擦熱較大，β一般取65%～70%為宜，對(duì)低沸點(diǎn)的烴類介質(zhì)等，由于溫度對(duì)介質(zhì)氣化較敏感，為減少摩擦熱的影響，β取80%～85%為好。
因安裝、運(yùn)轉(zhuǎn)或設(shè)備本身所產(chǎn)生的誤差而造成機(jī)械密封泄漏
a）由于安裝不良，造成機(jī)械密封泄漏。主要表現(xiàn)在以下幾方面：
1）動(dòng)、靜環(huán)接觸表面不平，安裝時(shí)碰傷、損壞；
2）動(dòng)、靜環(huán)密封圈尺寸有誤、損壞或未被壓緊；
3）動(dòng)、靜環(huán)表面有異物；
4）動(dòng)、靜環(huán)V型密封圈方向裝反，或安裝時(shí)反邊；
5）軸套處泄漏，密封圈未裝或壓緊力不夠；
6）彈簧力不均勻，單彈簧不垂直，多彈簧長短不一；
7）密封腔端面與軸垂直度不夠；
8）軸套上密封圈活動(dòng)處有腐蝕點(diǎn)。
b）設(shè)備在運(yùn)轉(zhuǎn)中，機(jī)械密封發(fā)生泄漏的原因主要有：
1）泵葉輪軸向竄動(dòng)量超過標(biāo)準(zhǔn)，轉(zhuǎn)軸發(fā)生周期性振動(dòng)及工藝操作不穩(wěn)定，密封腔內(nèi)壓力經(jīng)常變化等均會(huì)導(dǎo)致密封周期性泄漏；
2）摩擦副損傷或變形而不能跑合引起泄漏；
3）密封圈材料選擇不當(dāng)，溶脹失彈；
4）大彈簧轉(zhuǎn)向不對(duì)；
5）設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)振動(dòng)太大；
6）動(dòng)、靜環(huán)與軸套間形成水垢使彈簧失彈而不能補(bǔ)償密封面的磨損；
7）密封環(huán)發(fā)生龜裂等。
c）泵在停一段時(shí)間后再啟動(dòng)時(shí)發(fā)生泄漏，這主要是因?yàn)槟Σ粮备浇橘|(zhì)的凝固、結(jié)晶，摩擦副上有水垢、彈簧腐蝕、阻塞而失彈。
d）泵軸擾度太大。
漏水處理
水泵機(jī)械密封漏水的故障是水泵故障中最容易出現(xiàn)的故障之一，所以水泵機(jī)械密封也屬于水泵部件中比較關(guān)鍵的易損件之一，水泵選型時(shí)機(jī)械密封材質(zhì)一定要能適合用戶輸送的液體介質(zhì)，通常水泵出廠都是氟橡膠機(jī)械密封有的廠家是丁晴橡膠機(jī)械密封，如果腐蝕性比較嚴(yán)重得選用四氟材質(zhì)的機(jī)械密封。
步驟/方法：
1、機(jī)械密封處滲漏水的第一種可能性是機(jī)封的動(dòng)、靜環(huán)平面磨損。而造成機(jī)封的動(dòng)、靜環(huán)平面磨損的原因有六個(gè)方面：
2、安裝過緊。觀察機(jī)械密封的動(dòng)靜環(huán)平面，如有嚴(yán)重?zé)宫F(xiàn)象，平面發(fā)黑和很深的痕跡，密封橡膠變硬，失去彈性，這種現(xiàn)象是由于安裝過緊造成的。處理辦法：調(diào)整安裝高度，葉輪安裝后，用螺絲刀拔動(dòng)彈簧，彈簧有較強(qiáng)的張力，松開后即復(fù)位，有2-4MM的移動(dòng)距離即可。
3、安裝過松。觀察機(jī)封動(dòng)、靜環(huán)平面，其表面有一層很薄的水垢，能夠擦去，表面基本無磨損，這是彈簧失去彈性及裝配不良造成，或電機(jī)軸向竄動(dòng)造成。
4、水質(zhì)差含顆粒。由于水質(zhì)差，含有小顆粒及介質(zhì)中鹽酸鹽含量高，形成磨料磨損機(jī)封的平面或拉傷表面產(chǎn)生溝槽、環(huán)溝等現(xiàn)象。處理辦法：改進(jìn)水壓或介質(zhì)，更換機(jī)封。
5、缺水運(yùn)行造成干磨損壞。此現(xiàn)象多見于底閥式安裝形式進(jìn)口處負(fù)壓，進(jìn)水管有空氣，泵腔內(nèi)有空氣，泵開機(jī)后，機(jī)封的磨擦高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生高溫，無法得到冷卻，檢查機(jī)封，彈簧張力正常，摩擦面燒焦發(fā)黑，橡膠變硬開裂。處理辦法：排盡管道及泵腔內(nèi)空氣，更換機(jī)械密封。
6、氣蝕。氣蝕主要產(chǎn)生于熱水泵。由于介質(zhì)是熱水，水溫過高產(chǎn)生蒸汽，管道內(nèi)的汽體進(jìn)入泵腔內(nèi)高處，這部份的汽體無法排除，從而造成缺水運(yùn)行，機(jī)封干磨失效，氣蝕裝自動(dòng)排氣閥，更換機(jī)封。
影響因素
外部因素分析
A、機(jī)械加工精度不夠，原因有很多，有的是機(jī)械密封本身的加工精度不夠，這方面的原因容易引起人們的注意，也容易找到。但有時(shí)是泵其它部件的加工精度不夠，這方面的原因，不容易引起人們的注意。例如：泵軸、軸套、泵體、密封腔體的加大精度不夠等原因。這些原因的存在對(duì)機(jī)械密封的密封效果是非常不利的。
B、機(jī)械密封振動(dòng)偏大，最終導(dǎo)致失去密封效果。但機(jī)械密封振動(dòng)偏大的原因往往不是機(jī)械密封本身的原因，泵的其它零部件是產(chǎn)生振動(dòng)的根源，如泵軸設(shè)計(jì)不合理、加工的原因、軸承精度不夠、聯(lián)軸器的平行度差、徑向力大等原因。
辦法：泵產(chǎn)品在設(shè)計(jì)過程中，要充分分析振動(dòng)的來源，以消除振動(dòng)源;b.泵產(chǎn)品的制造裝配過程中，嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)和操作規(guī)程去執(zhí)行，消除振動(dòng)源;c.泵、電機(jī)、底座、現(xiàn)場管路等輔助設(shè)備在現(xiàn)場安裝時(shí)，要嚴(yán)格把關(guān)，消除振動(dòng)源;d.現(xiàn)場生產(chǎn)、操作、維修、調(diào)節(jié)時(shí)，嚴(yán)格把關(guān)，消除振動(dòng)源。
C、機(jī)械密封的密封面要有一定的比壓，這樣才能起到密封作用，這就要求機(jī)械密封的彈簧要有一定的壓縮量，給密封端面一個(gè)推力，旋轉(zhuǎn)起來使密封面產(chǎn)生密封所要求的比壓。為了保證這一個(gè)比壓，機(jī)械密封要求泵軸不能有太大的竄量，一 機(jī)械密封在使用過程中是不能夠承受軸向力的，若存在軸向力，對(duì)機(jī)械密封的影響是嚴(yán)重的。有時(shí)由于泵的軸向力平衡機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的不合理及制造、安裝、使用等方面的原因，造成軸向力沒有被平衡掉。機(jī)械密封承受一個(gè)軸向力，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)密封壓蓋溫度將偏高，對(duì)于聚丙烯類的介質(zhì)，在高溫下會(huì)被熔融，因此泵啟動(dòng)后很快就失去密封效果，泵靜止時(shí)則密封端面出現(xiàn)間斷的噴漏現(xiàn)象。
辦法：比較理想的設(shè)計(jì)方案有兩個(gè)：一個(gè)是平衡盤加軸向止推軸承，由平衡盤平衡軸向力，由軸向止推軸承對(duì)泵軸進(jìn)行軸向限位;?另一個(gè)是平衡鼓加軸向止推軸承，由平衡鼓平衡掉大部分軸向力，剩余的軸向力由止推軸承承擔(dān)，同時(shí)軸向止推軸承對(duì)泵軸進(jìn)行軸向限位。
D、機(jī)械密封的輔助沖洗系統(tǒng)是非常重要的，它可以有效地保護(hù)密封面，起到冷卻、潤滑、沖走雜物等作用。有時(shí)設(shè)計(jì)員沒有合理地配置輔助沖洗系統(tǒng)，達(dá)不到密封效果;?有時(shí)雖然設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)了輔助系統(tǒng)，但由于沖洗液中有雜質(zhì)，沖洗液的流量、壓力不夠，沖洗口位置設(shè)計(jì)不合理等原因，也同樣達(dá)不到密封效果。
辦法：減少兩端軸承之間的距離；增加泵軸的直徑；提高泵軸材料的等級(jí)；泵軸設(shè)計(jì)完成后，對(duì)泵軸的撓度要進(jìn)行校核檢驗(yàn)計(jì)算。
注意事項(xiàng)
在設(shè)計(jì)泵用機(jī)械密封時(shí)，不僅要考慮機(jī)械密封本身的影響因素，而且要考慮機(jī)械密封外部的各種影響因素。在實(shí)際工作中要注意以下幾個(gè)問題:
1、分析機(jī)械密封的質(zhì)量事故的原因時(shí)，要充分考慮到泵的其它零部件對(duì)機(jī)械密封運(yùn)行的影響，采取措施不斷提高機(jī)械密封的效果。
2、對(duì)重要泵產(chǎn)品的機(jī)械密封，要增加保護(hù)措施，提高密封質(zhì)量，減少密封質(zhì)量事故。
3、在泵產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程中要充分考慮到泵其它零部件以及現(xiàn)場其它設(shè)備對(duì)機(jī)械密封的使用效果的影響，為機(jī)械密封創(chuàng)造一個(gè)良好的外部條件。
4、增加對(duì)機(jī)械密封輔助系統(tǒng)的重要作用的認(rèn)識(shí)，盡可能配備完善的機(jī)械密封輔助系統(tǒng)，以提高密封效果。
水泵的機(jī)械密封裝置如果使用、安裝不當(dāng)，金屬環(huán)密封件很容易損壞，造成水泵不吸水、出水量不足等故障。因此使用中應(yīng)注意以下事項(xiàng)：
1.?使用前一定要加足清水，預(yù)防干磨擦。
2.?盡量不抽泥沙、禾本科雜草多的水。
3.?如果水泵從皮帶輪端漏水，應(yīng)立即查明原因，并加注潤滑油。
4.?葉輪壁薄易破碎，如果拆卸葉輪應(yīng)輕輕撬下。
5.?轉(zhuǎn)動(dòng)軸承體，檢查靜環(huán)與泵軸的配合間隙，應(yīng)均勻一致。如靜環(huán)安裝偏斜，應(yīng)立即糾正。
6.?檢查橡膠質(zhì)量，安裝時(shí)最好蘸水。
隨時(shí)疏通溢水孔，以防水進(jìn)入軸承內(nèi)，稀釋潤滑油。
參考資料 >