机械密封的发展历程与研究动向
机械密封技术及发展趋势
机械密封技术及发展趋势摘要：文章介绍了常用机械密封技术及结构和目前先进的机械密封应用技术主要有密封端面改形技术、控制平衡比密封技术、组合密封技术、可控机械密封技术。
分析了随着科技的发展，对机械密封技术的发展要求及机械密封技术的发展趋势。
关键词：机械密封技术；发展；趋势1 引言在石油和石油化工工业中, 有近90%的旋转设备采用机械密封。
机械密封的第一个专利于1885年出现在英国, 1900年机械密封开始应用于轴承密封, 1913 年有了双端面机械密封专利,1919年出现了单端面机械密封专利。
二战后, 机械密封技术在美国得到了迅速发展, 英、法等国也开始生产机械密封;磨擦副材料也得到了很大的改进, 出现了陶瓷、石墨和硬质合金材料, 加工精度也大为提高；同时, 在结构上出现了平衡型机械密封、中间环密封等。
近半个世纪以来, 随着人们对环境保护的日益关注, 要求机械密封向零逸出、高可靠性、长寿命、低磨损的方向发展。
机械密封是一种用来解决旋转轴与机体之间密封的装置。
常用于泵、压缩机、反应搅拌斧等旋转式流体机械，也用于齿轮箱、阀门、旋转接头、船舶尾轴等密封。
因此，机械密封是一种常用的轴封装置。
2 机械密封技术简介2.1机械密封结构机械密封安装后，依靠弹簧的弹力，以克服补偿环辅助密封圈与轴之间的摩擦阻力，使补偿环端面紧紧地贴住非补偿环的端面。
此时，有初始闭合力存在。
当主机开始工作时，密封腔充满了压力流体，而产生更强有力的轴向推力，使密封端面贴合更紧密。
由于端面的平面度高和粗糙度小，在压力流体的作用下，相对滑动的端面间便出现了边界摩擦或半液体摩擦状态，足以防止压力流体的明显泄漏，实现了主密封。
机械密封的结构多种多样，最常用的结构如下图所示:图1所示机械密封的补偿环组件处于旋转状态，这是机械密封的常用型式，称为旋转式机械密封（即补偿弹簧和主轴固定并随之一起旋转）。
但是，在高速情况下，圆柱螺旋弹簧会因离心力而失效。
此时，应采用静止式机械密封。
机械密封
稳定泵的操作压力
机械密封泄漏常见的原因及处理措施
故障现象 发生原因
泵轴振动严重 密封定位不准、摩擦副未贴紧 经常性泄漏 摩擦表面损伤或摩擦面不平
处理措施
停车检修，解决轴的窜动问题 调整定位 更换或研磨摩擦面
密封圈与动环未贴紧
弹簧力不够或弹簧力偏心 端盖固定不正、产生偏移 摩擦副损坏断裂 固定环发生转动
端面比压过大
机械密封发生振 动、发热、泄出、 磨损 动静环面粗糙 摩擦副配对不当
降低端面比压
提高端面光洁度 更换动静环、合理配对
冷却效果不好、润滑恶化 加强冷却措施、改善润滑条件 端面耐腐蚀、耐高温不良 更换耐腐蚀、耐高温的动静环 转子轴向窜动量太大、动 环来不及补偿位移 调整轴向窜动量
间歇性泄漏
泵本身操作不平稳、压力 变动
将机械密封、轴套、压盖组合成一个整体。 安装时只需固定压盖、轴套，取下定位挡块即可。 安装方便，排除了安装不良的影响。
集装式机械密封
摩擦副密封环的要求
摩擦副密封环是机械密封的主要元件，它在很 大程度上决定了机械密封的性能和寿命。因此， 对它有一些基本要求：
• • • • •
足够的强度和刚度。 端面有足够的硬度、耐腐蚀性能确保使用寿命。 耐热冲击力。 较小的摩擦系数，良好的自润滑性。 易加工，材料成本低。
机械密封定义
机械密封是一种用来解决旋转轴与机体之间密 封的装臵，主要依靠弹性元件对动、静环端面 密封副的预紧和介质压力与弹性元件压力的压 紧而实现密封的，又叫做端面机械密封或端面 密封。
机械密封原理
在旋转设备中，机械密封件是用来阻止介质沿 其旋转轴与壳体之间的缝隙泄漏的装臵。 机械密封至少有一对垂直于旋转轴线且端面互 相贴合的密封环（一个在轴上，一个在机壳）。 相对静止的辅助密封件。 产生使密封环端面相贴合的作用力的弹性元件 （或磁性元件）以及其他传动部件所组成。 其密封作用的是在外力作用下，两个互相贴合 并相对滑动的密封环端面，端面密封。
国内外机械密封行业发展历程回顾、行业竞争格局及存在的主要问题分析20140516
一、国内外机械密封行业发展历程回顾机械密封最早于1885 年在英国以专利形式出现，20世纪初开始应用于实践。
简单的端面机械密封解决了机器制造业中转轴密封问题，同惯用的填料密封相比，无论在功能上还是构成原理上，机械密封都有着明显的先进性。
但由于当时缺乏合适的材料和加工机床，尽管这种密封结构有很多优点，其效用并未完全发挥，机械密封的应用还不多。
直到20世纪20年代，随着新工艺和新材料的出现，机械密封的使用可靠性和寿命得以提高，加上制造费用的降低，机械密封才逐步在许多冷冻装置上得到较多的使用。
20世纪30年代后，机械密封开始用于内燃机水泵的轴封。
第二次世界大战之后，机械密封在美国得到了迅速普及。
随着石油化学工业的发展，石墨、陶瓷、硬质合金等材料在机械密封动静环制造中的应用以及加工技术中表面粗糙度控制水平的提高，PV值达到了15MPa•m/s。
20世纪50年代机械密封结构出现了平衡型机械密封和中间环密封，PV值达到了30MPa•m/s，1959 年达到了80MPa•m/s。
20世纪60年代年由于原子能工业的要求，机械密封结构出现了流体动压密封和流体静压密封，PV值迅速提高到167MPa•m/s。
20世纪70年代年由于宇航和核电方面的特殊要求，机械密封结构出现了多级密封，在材料上出现了碳化硅和优质的不同浸渍材料的碳石墨，PV值达到了360MPa•m/s。
1977 年由于核电等特殊需要采用螺旋-机械密封组合的密封、改进的中间浮动环密封等、浮环-机械密封组合密封等，PV值达到了500MPa•m/s。
20世纪80年代随着人们环境保护意识的提高，研制出了“零泄漏”机械密封。
在流体动压密封原理的基础上，开发出了热流体动力楔机械密封和上游泵送机械密封。
在保证密封性能的同时，为了获得较长的使用寿命，利用自动控制理论，人们开发出可控机械密封。
20世纪90年代，PV值达到了5,700MPa•m/s。
20世纪90年代后，干摩擦、高低温、高压、高PV值、极端工况下使用机械密封的越来越多。
机械密封发展趋势
机械密封发展趋势介绍机械密封是一种用于防止流体或气体泄漏的装置，广泛应用于各种工业领域。
随着科技的不断进步和工业的发展，机械密封也在不断演变和改进。
本文将探讨机械密封的发展趋势，从技术、材料和应用等方面进行全面的分析和讨论。
技术发展趋势1. 智能化技术随着物联网和人工智能技术的快速发展，智能化机械密封正逐渐成为主流。
智能化机械密封能够实时监测温度、压力、振动等参数，并通过数据分析和预测算法提供故障诊断和预警功能。
这大大提高了设备的可靠性和运行效率。
2. 高速密封技术随着机械设备的高速化发展，对机械密封的要求也越来越高。
高速密封技术能够有效减少泄漏和摩擦损失，提高设备的运行效率和寿命。
高速密封技术主要包括轴封和端面密封两种形式，其中轴封适用于转子和轴的旋转运动，端面密封适用于容器和管道的连接。
3. 超高真空密封技术超高真空密封是一种用于科学研究和半导体制造等领域的特殊密封技术。
在超高真空环境下，机械密封需要具备极高的密封性能和耐高温、耐腐蚀的特性。
目前，常用的超高真空密封技术包括金属密封、焊接密封和磁力密封等。
材料发展趋势1. 高性能陶瓷材料传统的机械密封材料如碳化硅和碳化钨等已经无法满足高速、高温和强腐蚀环境下的要求。
因此，高性能陶瓷材料成为了新的选择。
高性能陶瓷材料具有优异的耐磨、耐腐蚀和耐高温性能，能够满足各种极端工况下的需求。
2. 高分子材料高分子材料具有良好的弹性和密封性能，适用于一些低温和低压环境。
同时，高分子材料还具有成本低、加工性好等优点，被广泛应用于一些普通工况下的机械密封。
3. 复合材料复合材料是由两种或多种材料组合而成的新材料，具有综合性能优良的特点。
在机械密封领域，复合材料可以通过组合不同的材料，充分发挥各种材料的优点，提高机械密封的耐磨、耐腐蚀和密封性能。
应用发展趋势1. 能源行业机械密封在能源行业中的应用非常广泛，包括石油、化工、电力等领域。
随着能源需求的增加和环境保护的要求，对机械密封的要求也越来越高。
机械密封产业发展趋势分析
机械密封产业发展趋势分析机械密封作为一种关键的工业密封产品，广泛应用于轴封、泵封、阀门封、机械制造等行业。
随着科技的不断发展进步，机械密封产业也在不断发展变革中。
本文将对机械密封产业的发展趋势进行分析，并对其未来发展做出展望。
一、机械密封市场需求增长随着技术的进步和石油、化工、制造等行业的快速发展，机械密封市场需求呈现出稳步增长的态势。
在石油行业，机械密封用于泵、阀门等设备的密封，有效保障了设备的正常运行，因此市场需求较大。
此外，机械密封也广泛应用于天然气、化工、冶金等领域，这些行业的快速发展带动了机械密封市场的增长。
二、环保密封技术的发展随着全球环境问题的日益突出，环保密封技术受到越来越多的关注。
传统的机械密封在工作过程中会产生很多摩擦热、振动和漏损，对环境造成一定的影响。
因此，研发和应用环保密封技术成为机械密封产业的一个重要发展趋势。
环保密封技术主要包括以下几个方面：1. 用更先进的材料替代传统材料，如高强度陶瓷、高分子复合材料等。
这些新材料具有良好的耐磨、耐腐蚀性能，可以减少摩擦热和漏损，并提高机械密封的使用寿命。
2. 采用新的密封结构，如非接触式密封、波纹管密封等。
这些密封结构能够减少振动和漏损，提高密封效果，并有效降低能耗。
3. 运用先进的润滑技术，如固体润滑剂、气体润滑等。
这些润滑技术可以减少摩擦阻力，降低能耗，并有效避免润滑剂对环境的污染。
三、智能化和自动化的趋势随着信息技术的快速发展，智能化和自动化已经成为机械密封产业的一股不可逆转的趋势。
智能化和自动化的机械密封产品不仅可以提高产品质量和性能，还可以降低人工成本和能耗。
智能化和自动化的机械密封具有以下优势：1. 传感器和控制系统可以实时监测机械密封的工作状态，及时预警并修复故障。
这减少了人工巡检和维修的工作量，提高了生产效率。
2. 智能化和自动化的机械密封可以通过与其他设备的联动，实现生产过程的自动化控制。
这提高了整个生产流程的效率和精度。
机械密封108
机械密封108机械密封是一种用于防止流体泄漏的装置，广泛应用于化工、石油、造纸、食品等行业的泵、压缩机、反应器等设备中。
在机械密封的发展历史中，108型机械密封是一种应用广泛、性能卓越的机械密封。
一、机械密封的发展历史人类早期使用的密封方式主要是采用涂覆或包裹材料的方式来实现密封，但这种方式容易出现泄漏，难以适应高温和高压等严苛的工况。
到了19世纪末20世纪初，随着机械工业的发展，人类开始使用机械密封。
最早的机械密封是由U.S. Ball Corporation研制的“乳胶弹性机械密封”，只能满足低温、低压的条件，但为机械密封的发展奠定了基础。
20世纪30年代，机械密封开始应用于泵等设备中，并取得了一定的进展。
不过，由于当时的材料、工艺和技术水平还存在较大缺陷，使机械密封的泄漏率较高，使用寿命较短。
到20世纪60年代，机械密封开始广泛应用于各种设备中，特别是化工、石油等领域。
此时，机械密封已经成为一种成熟的密封技术，各国开始积极研发、生产机械密封，并取得了不少成就。
二、108型机械密封的特点及应用108型机械密封是一种具有高温、高压、耐腐蚀等特点的机械密封。
它的主要特点如下：1.结构简单：108型机械密封由主密封环、副密封环、弹簧机构等组成，结构简单，易于安装和维修。
2.密封性能优良：108型机械密封采用双端面密封，密封性能优良，能够满足多种工况要求。
3.适应性强：108型机械密封能够适应高温、高压、强腐蚀等恶劣工况，并能够适应多种介质。
4.使用寿命长：108型机械密封采用高强度材料和优质硬质合金等先进工艺，使用寿命长，维护、更换成本低。
108型机械密封应用广泛，特别是在化工、石油、制药等行业中应用较为普遍。
它主要用于泵、压缩机等设备中，可有效防止介质泄漏，保证生产与环保。
三、未来机械密封的发展趋势随着科技的不断进步和工业的快速发展，未来机械密封将面临更为广阔的发展前景。
未来机械密封发展的主要趋势如下：1.密封性能要求更高：未来机械密封将更加注重密封性能的提高，特别是要适应高压、高温等恶劣工况的要求。
机械密封技术及发展趋势
机械密封技术及发展趋势
一、机械密封技术简介
机械密封（Mechanical Seals），是一种特殊的机械装置，用来阻止
液体和气体流体的泄漏。
它由密封元件（密封圈，叶片，O型圈等）组成，它们起到不同的作用。
密封元件与杆系结构紧凑的组合，可以对一些介质
进行完全封闭，从而对外输出的流体进行有效的隔离。
机械密封是高科技制品，它的设计和制造非常复杂，要求技术非常高，对材料的精密性、精度和尺寸有很高的要求。
因为它可以有效阻止介质的
泄漏，大大提高了设备的安全性，减少了设备的耗能，是一种常用的节能
防漏产品。
二、机械密封的发展趋势
（1）紧凑型机械密封：随着机械密封的发展，机械密封的发展将趋
向于设计紧凑、体积小、功能强大的单一尺寸紧凑型机械密封，使产品在
结构紧凑、装配方便、功能完善的同时，实现节能、环保的效果。
（2）智能化机械密封：目前，已经开发出一种集电子化、智能化和
传感器技术于一体的智能化机械密封，具有自诊断功能，可以自动监测密
封的工作状态，并能根据实际情况采取相应的应急措施，极大地提高了设
备的安全性和可靠性。
机械密封的产生及发展-final..
1920年，由于新工艺和新材料的出现，在提高了使用可靠性和寿命，降低了制造成 本之后，机械密封才逐渐在许多冷冻装置上得到较多的使用。
1930年以后，机械密封用于内燃机水泵的轴封。
机械密封的历史发展进程
第二次世界大战之后，机械密封在美国得到了迅速普及。
1961-1963 年由于原子能工业要求，在结构上出现了流体动压密封和流体静压密封。 1971-1974年由于宇航和核电方面的特殊要求在结构上出现了多级密封。
组合密 封技术
非接触式密封与接触式密封混合组合 接触式密封与接触式密封组合
组合密封技术
随着现代工业的飞速发展，对密封的要求越来越高，单 一的一种密封有时难以满足苛刻的工况条件。将几种密封组 合起来，利用其各自优势，使其充分发挥作用，已成为密封 行业目前广泛应用的技术。 组合式机械密封的型式主要是非接触式密封与接触式密 封混合组合或接触式密封与接触式密封组合两大类。 在高参数或条件苛刻的情况下，采用机械密封与浮环密 封、螺旋密封或迷宫密封的组合密封形成工作。 在组合密封中，机械密封主要起防漏作用，而其他型式 的密封起节流阻滞作用。据统计，20世纪70年代以来，由国 外引进的大型石化装置中，机械一浮环组合密封越来越多， 涉及化肥、炼油、乙烯、化工等领域。
表面改形技术
上游泵送密封的工作原理和结构与干气密封类似。不同之 处在于，上游泵送密封的端面流体动压槽是把由高压侧泄漏至 低压侧的介质重新反输送至高压侧，以消除密封介质由高压侧 向低压侧的泄漏。 上游泵送概念是20世纪80年代中期提出来的，进入90年代 后对上游泵送机械密封的研究逐渐增多。由于研究开发工作起 步较晚，对其性能特征还缺乏全面的认识。
表面改 型技术
端面开深槽流体静压型机械密封 端面开深槽热流体动力楔型机械密封 润滑槽密封 干气密封和上游泵送密封
机械密封行业分析报告
机械密封行业分析报告机械密封是指利用机械力将密封面互相贴合而组成的密封装置，是一种广泛应用于各种行业中的重要密封装置。
机械密封行业经过多年的发展，已经成为了一个成熟的产业链。
本文将对机械密封行业进行分析，以帮助读者深入了解该行业的现状和未来趋势。
一、定义机械密封是指利用机械力将密封面互相贴合而组成的密封装置。
与传统的填料密封相比，机械密封有着更好的密封性能、更长的使用寿命和更好的安全性能。
机械密封广泛应用于石化、化工、电力、纺织、造纸等行业中，被誉为是现代工业中不可或缺的关键部件之一。
二、分类特点机械密封可以根据密封形式、结构形式以及用途等方面进行分类。
1. 根据密封形式进行分类：静密封：不需要主动密封动力，依靠密封材料自身的弹性来实现密封。
动密封：需要主动密封动力，常用的动密封有轴承密封、油封和活塞环等。
2. 根据结构形式进行分类：单端面机械密封：涉及密封方案的主要类型，包括内装机械密封、外装机械密封、卡箍机械密封、转子和隔离腔机械密封等。
双端面机械密封：如两端机械密封、内环外装机械密封、垂直式机械密封等。
3. 根据用途进行分类：泵用机械密封：广泛应用于水泵、离心泵、疏水泵等设备中，用于密封泵的轴承部位。
压缩机用机械密封：适用于各种类型的压缩机，用于密封压缩机的气缸部位。
三、产业链机械密封行业的产业链包括原材料供应商、机械密封生产企业、设备制造企业、设备维修企业和用户。
1. 原材料供应商：包括各种金属材料的供应商、橡胶材料供应商和制造密封材料的企业等。
2. 机械密封生产企业：是指专门从事机械密封制造的企业，是整个产业链中的中游环节，包括机械密封设计、制造、检验和销售等环节。
3. 设备制造企业：是指生产各种设备的企业，包括水泵、压缩机、制冷设备等，这些设备都需要使用机械密封。
4. 设备维修企业：包括各种设备的维修企业和维修人员，他们需要使用机械密封进行设备的修理和维护。
5. 用户：是机械密封的最终使用者，包括各个行业中的制造企业、石化企业、电力企业等。
密封技术第三章机械密封
•金属波纹管耐蚀性好，可在高、低温下使用。 •聚四氟乙烯波纹管型机械密封由于聚四氟乙烯耐腐蚀性好，可用于各 种腐蚀介质中。
•橡胶波纹管型机械密封结构简单紧凑，安装方便且价格便宜，适用于 工作压力不大于1.5MPa、温度不大于100℃的低参数条件。
金属波纹管型机械密封
聚机械密封
4.按作用原理和结构分类
（7）
按密封流体 泄漏方向分类
内流式 机械密封
外流式 机械密封
由于内流式密封中离心力阻止泄漏流体，其泄漏量要 比外流式小些。内流式机械密封应用较广，多用于内 装式密封，密封可靠，适用于高压。
当转速极高时，为加强端面润滑采用外流式机械密封 较合适，但介质压力不宜过高，最高压力为12MPa。
第一节 机械密封的基本原理
一、机械密封的基本结构、作用原理和特点
1.定义 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。
2.基本结构 机械密封一般主要由四大部分组成： ①由静止环（静环）和旋转环（动环）组成的一对密封端面，该密封
外，由于压差和温差的作用，密封面具有径向表面锥度。
表面波度是指密封表面形成较长而有规律的波浪形纹理， 如加工时机床-工具-工件系统的低频振动所引起的密封件 表面几何形状误差，具有一定的波高、波距和波数。此外， 结构和受力不匀称也会产生表面波度。
表面粗糙度是指加工时在表面波纹上形成较小的几何轮廓。 它是微观形状误差，而表面形状误差是宏观形状误差，波
度是介乎两者之间的形状误差。
2. 机械密封端面摩擦机理
4.按作用原理和结构分类
（5） 按弹簧的个数分类
单弹簧式 机械密封
机械密封技术及发展趋势
机械密封技术及发展趋势
一、机械密封技术及其发展趋势
1.1介绍
机械密封是一种由活塞环、垫片、轴封和座圈等部件组成的设备，它
能有效地防止液体和气体的泄漏，保护设备免受污染，防止上游与下游的
混淆，从而提高设备的运行效率和可靠性。
例如，对于压缩机、泵、阀门
和其他机械设备，机械密封是其必不可少的组成部分，它们可以防止液体
以及气体的泄漏，从而保证设备的安全运行。
1.2发展趋势
近年来，随着人们对安全可靠性要求的不断提高，机械密封技术也发
生了很大的变化，它们的性能、精度、耐久性和可靠性都有了很大的提升。
很多新型的材料也开始应用于机械密封的生产，如金属的热处理技术、焊
接技术、耐磨材料等等，可以提高机械密封的使用寿命和可靠性。
此外，机械密封的设计和制造技术也在不断发展，如压力均衡技术、
自动化技术、温度控制技术等，可以有效地提高机械密封的性能和可靠性。
另外，机械密封的检测技术也有了很大的改进，如测温技术、超声波
检测技术等，可以有效地检测出机械密封的工作状态，从而确保设备的正
常运行。
机械密封的发展历程及研究动向简述
机械密封的发展历程及研究动向简述摘要随着机械工业的高速发展，机械密封行业受到业界普遍关注，成为机械工业发展的急需突破的课题之一。
本文从综述机械密封在国内外的发展历程出发，介绍了机械密封行业的发展现况，并对机械密封的研究动向做了分析。
关键词机械密封，端面密封，密封机理，密封润滑机械密封，也称为端面密封，是靠一对以上垂直于同一旋转轴线作相对滑动的端面，在流体压力和补偿机构的弹力（或磁力）作用下保持贴合，并配以辅助密封配合下保持贴合并相对滑动，而达到限制工作流体沿转轴泄露的、无填料的轴封装置。
机械密封的主要作用是将容易泄露的轴向密封改为难以泄露的端面密封，这也是机械密封的设计总原理。
1 机械密封产生及发展过程机械密封作为一种旋转轴密封，最早出现于1885年英国的发明专利中，19世纪初在欧洲，简单的机械密封被作为轴承密封应用于工业领域，此时机械密封的使用参数很低，对密封件的要求不高，由于机械密封具有明显的先进性，逐渐被运用于冷冻设备和内燃机离心泵的关键机构中。
直到19世纪中期，伴随着石油化工行业的发展和新材料石墨、陶瓷、硬质合金等的出现，机械加工技术对表面质量控制的提高，提高了使用可靠性和寿命。
从而使机械密封得到推广和普及，并重新应用到石油化工生产领域中，实现了机械的平衡型密封。
虽然机械密封在19世纪初就已经出现，但实现飞跃性的发展，还是在最近60年的时间内，机械密封的不同结构、品种、规格发展得异常迅速，很快地在通用工业生产中得到了广泛的应用。
机械密封之所以能得到快速发展主要是工业发展速度和生产过程的需求。
二战后核工业和航天工业的发展，在结构上出现了许许多多的新型密封技术，例如流体静压密封、流体动压密封和多级密封，还有螺旋-机械组合密封、中间浮动环密封、浮环-机械组合密封、热流体动力楔机械密封和上游泵送机械密封等。
近30年来随着全球环境污染加重，人们环保意识的提高，研制出了“零泄漏”机械密封技术。
我国的机械密封工业化生产起步较晚，20世纪60年代沈阳水泵厂和天津机械密封件厂开始生产泵用机械密封件。
机械密封的发展历程与研究动向
机械密封的发展历程与研究动向作为旋转设备中不可缺少的密封装置, 机械密封因其工作可靠、泄漏量小、使用寿命长、功率消耗少等特点, 在泵、压缩机、反应釜、搅拌器、转盘塔、离心机和过滤机等工艺设备上得到了广泛应用。
据统计, 为阻止动力输入轴与壳体间介质的泄漏, 国外化工流程中95 %左右的旋转设备采用了机械密封。
随着工业的发展以及环境保护的需要, 人们对机械密封性能又提出了更高的要求。
长寿命、低泄漏率、高参数的机械密封产品需要新理论、新技术的支持。
了解机械密封的发展背景, 对于创造新型机械密封技术具有重要的现实意义, 了解机械密封研究动向, 为工程技术人员投身研究指明了方向。
1机械密封的概述机械密封自本世纪初问世至今,已在各类旋转机械中得到了广泛应用。
通常,机械密封可分为接触式和非接触式两大类。
接触式机械密封是在密封面间没有建立润滑手段的密封,它们是依靠密封面间的微凸体接触紧密地密封住,因而有时可以认为是“平面”密封或“平行面”密封。
普通机械密封大多数属于这种型式密封,广泛地应用于各种工业设备中,该种密封在运转中常常表现为混合摩擦状态,个别表现为边界摩擦状态非接触式机械密封也就是全流体润滑密封。
这种型式密封的端面间被润滑剂液体或气体完全分隔开来,并且流体润滑膜是连续的2机械密封机理研究进展对于机械密封而言, 形成密封作用的假说基本上分成两类, 即表面张力假说和粘滞力假说。
最早提出表面张力假说的是A Brkich。
该假说认为端面间稳定而可靠的密封主要是表面张力作用的结果, 密封端面实际上并不是理想的光滑平面, 少量突起部分存在着直接接触。
G E Rajakovics采用试验论述了表面张力是密封重要因素这一观点。
同时对粘滞假说提出了异议: ①粘滞力(主要是指液体和固体表面的附着力) 要在间隙为10 - 9m或更小时才起作用,在微米级的密封间隙中不起作用;②粘滞是一种动力学的特征, 而在密封处于零泄漏时, 径向是没有动力学过程的。
机械密封发展方向及新技术
机械密封发展方向及新技术一、高性能风能O型圈：可以为风电机组及其组件提供最佳的密封和减振解决方案。
鉴于风电行业的特殊性，风电用密封和减振元件需要满足更高的要求，如，更好的耐臭氧性，更强的耐盐雾性，更宽的使用温度范围，更长的使用寿命。
在欧美市场超过20年的成功应用经验表明，为风电行业提供的密封和减振元件，即使在最恶劣的环境中仍能保持稳定可靠的密封和减振性能。
（苏州昆山帕思卡贸易有限公司）二、流体动压型机械密封的改形技术：流体动压型机械密封属非接触式密封，密封面被一层微米级的流体膜隔开，适用于高压、高速和润滑性差的介质（气体、沸腾液体、低温液体等）。
本项目开发了考虑流体、固体、热三者耦合效应的密封端面的改形设计方法，对密封端面动压槽的几何参数进行优化设计，削弱了流体膜的摩擦热对密封性能的影响，提高了密封性能。
本项目开发的流体动压型机械密封的改形技术具有较强的通用性，应用范围广，气体、液体密封均适用。
该成果对于控制泄漏、节能减排、延长设备寿命具有重要意义。
开发了配套的设计软件，操作简单，便于工程技术人员掌握。
技术水平：国内首创、国际先进。
需投资购买流体动压型机械密封端面改形设计软件一套，及用于密封端面改形的数控加工设备一套。
合作方式：技术转让（湖北省产学研合作与创新服务平台）三、渣浆泵密封件：渣浆泵通常用于煤炭，冶金等行业物料的水力输送。
现有渣浆泵的机械密封通过一组密封件实现密封。
由于经过泵体输送的物料浓度高，压力大，这种单一密封结构的密封性能较差，在使用过程中，经常出现介质泄露，而且无法注入润滑油或者水，由于密封面的破坏，密封件经常出现干摩擦，以致烧坏密封件，导致介质泄露。
一种多层次渣浆泵的机械密封，包括轴套、连接法兰和后盖法兰，轴套、连接法兰和后盖法兰形成的腔体内设有内外两道密封组件，内密封组件包括内静环合内动环，外密封组件包括外静环和外动环，内静环与后盖法兰固定连接，外静环与连接法兰固定连接，内动环合外动环分别置于轴套上并随轴套同步旋转，内动环与外动环之间设有内弹簧和外弹簧，内东环和外动环与内静环和外静环呈滑动密封配配合内动环与外动环与轴套结合部分分别设有o形密封圈，连接法兰与后盖法兰的结合处设有o形密封圈。
机械端面密封技术
图4—2（4）外装外流多弹簧旋转接触式机械密封
机械端面密封技术
图4—2（5）双端面波纹管接触集装式机械密封
机械端面密封技术
图4—2（6） 内装内流双端面单弹簧接触式机械密封
机械端面密封技术
图4—2（7） 内装内流单端面单弹簧集装接触式机械密封
机械端面密封技术
图4—2（8） 内装内流单端面单弹簧集装接触式机械密封
机械端面密封技术
存在的缺陷主要体现在： ①．密封介质易产生泄漏，造成物质损失和环境污染。 接触式机械密封的密封原理是在被密封流体与外界存在压力差（一般
是压力高于外界压力）的前提下，通过维持一定的端面接触压力，来 尽可能减小密封摩擦副端面之间的轴向间隙以降低被密封流体的泄漏。 因此，接触式机械密封是难以实现被密封流体的零泄漏，更不可能实 现其零逸出。随着现代环保要求的不断提高，普通接触式机械密封的 应用将受到越来越多的限制。 ②．密封端面存在摩擦磨损、使用寿命短。 由于密封摩擦副之间存在着直接的固体摩擦磨损，磨损积累的结果必 然是密封的使用寿命是有限的。一般地，普通接触式机械密封的使用 寿命不超过一年，而对一些润机械滑端面性密差封技的术 密封流体或含一定量固体颗粒
年续代表1-1
机械端历面史密事封件 的发展简史
PsV值水平 /(MPa·m/s
)
1960
出现热流体动力楔机械密封流 体
19631969 1974
1977
1985
1990 年以 后
流体静压密封、流体动压密封 及工业上应用 出现新的密封面材料碳化硅和 优质不同浸渍碳石墨
出现各种密封的组合机械密封 和螺旋槽干运转气体密封工业 应用 密封面变形协调和材料合适配 对工艺流体的零泄漏和零逸出 密封技术迅速发展
机械密封
国外机械密封技术的发展状况机械密封技术在国外发展较早，最早是1885年在英国作为专利出现，至今已有一百多年历史。
随着化学工业的发展及材料科学的进步，机械密封技术获得了较大的发展。
早期机械密封的使用参数很低。
直到1939-1945年，随着陶瓷、石墨、硬质合金等新材料的出现以及加工技术的提高。
此时机械密封在美国开始广泛使用，并且越来越多的用于转动轴密封。
国外对机械密封技术比较重视，设立了专门研究机构，而且进行不定期的技术交流。
英国机械协会提出，要十分重视在恶劣条件下工作的机械密封，并且要对机械密封的性能进行广泛研究；解决研究问题的有效办法就是利用大量的资料和经验，而超越现阶段的深度研究尚无必要。
为了充分利用现有的资料，他们建立相关的技术协会，以便汇集所有推荐的高效能、长周期的密封方法。
我国炼化企业密封技术的发展状况我国炼化企业最早是在20世纪60年代初开始在离心泵上用机械密封，至今有40多年的历史。
到20世纪90年代，密封技术以接近世界先进水平，在高温、低温、高压、悬浮颗粒的介质的密封方面做了一些工作。
但是技术发展水平不平衡，各地机械密封制造和维修水平存在一定差距。
随着新技术不断的涌现，机械密封的技术水平也不断提高，目前机械密封得到了广泛的应用，已成为压缩机、离心泵的主要密封方式。
就机械密封的通用性而言，他以大量取代填料密封之类的老式密封技术，并显示出巨大的优越性。
通常，机械密封的性能难以预测，使用寿命远低于滚动轴承的寿命，这就意味着需要停车更换机械密封，浪费了大量的人力、物力。
并要支付巨额的维修费用，并发生爆炸、着火、人身伤害事故等。
机械密封原理与结构形式1机械密封是一种用来解决旋转轴与机体之间密封的装置，它是由至少一对垂直于选择在线的端面，在流体压力和补偿机构弹力的作用及辅助密封的配合下，保持贴合并相对滑动而机构成防止流体泄漏的装置，常用于泵、压缩机、反应搅拌釜等旋转式流体机械，也用于齿轮箱、船舶尾轴等密封。
机械密封发展趋势
机械密封发展趋势
机械密封是一种广泛应用于各种转子设备中的密封装置。
随着机械设备的不断发展，机械密封也在不断改进和发展，其发展趋势主要体现在以下几个方面：
一、高效节能
在机械密封的设计制造过程中，节能是一项重要的目标。
随着能源消耗的不断增加，高效节能的机械密封成为了市场的主流需求。
为此，现代机械密封具备了更加先进的材料、结构和设计理念，既能够确保高效密封，又能够提高设备的能效，减少能源消耗。
二、可靠耐用
机械密封是机械设备的重要组成部分，其耐用性和可靠性直接影响着设备的使用寿命和安全性。
因此，现代机械密封不仅要具备良好的密封性能，还要具备更高的耐用性和可靠性。
为此，现代机械密封采用了更加先进的材料和制造工艺，从而能够在更为恶劣的工作条件下保持良好的密封性能和可靠性。
三、智能化
随着科技的不断发展，机械密封也开始智能化。
智能化的机械密封通过内置传感
器和自动控制系统，能够实现对密封状态的实时监测和自动调节，从而提高了设备的自动化水平和工作效率。
此外，智能化的机械密封还能够自动诊断故障并发出警报，提高了设备的安全性和可靠性。
四、环保健康
现代社会非常注重环保和健康，机械密封也不例外。
为了满足环保和健康的要求，现代机械密封采用了更加环保和健康的材料，如无铅、无汞材料等，并通过严格的测试和认证，确保机械密封不会对环境和人体造成任何危害。
综上所述，机械密封的发展趋势主要体现在高效节能、可靠耐用、智能化和环保健康等方面。
这些趋势将会推动机械密封不断发展和创新，以更好地满足市场需求和客户需求。
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3基金项目:江苏省高校新技术产业发展项目(项目编号:J H02-064)1收稿日期:2003-08-29作者简介:孙见君(1965-),副教授,在读博士生,主要从事化工过程机械专业教学和密封技术研究.E -mail :Sunjj65@s ohu 1com 1机械密封的发展历程与研究动向3孙见君 魏 龙 顾伯勤(南京工业大学 江苏南京210009)摘要:介绍了机械密封的产生及其发展背景,阐述了机械密封每一阶段发展的主要动力。
综述50年来构建机械密封机理的表面张力假说和粘滞力假说。
基于表面张力假说,机械密封存在空化、汽化密封理论;基于粘滞力假说,存在边界润滑、混合润滑密封理论。
在不断探索机械密封机理的同时,成功地利用密封机理设计制造了机械密封产品。
目前先进的机械密封应用技术主要有表面改形技术、组合密封技术和可控机械密封技术。
阐明了现有密封理论都存在着无法解决的问题,指出了机械密封的研究动向。
提高机械密封端面参数测试的可靠性是研究和揭示机械密封有关规律的关键;可控机械密封实践仍存在不少难点,包括最佳工况点的求取、控制参数的选择与测量、反馈执行机构的研制等;纳米材料的特殊性能有助于改善机械密封端面间润滑状态,开发纳米材料机械密封和应用纳米冲洗液将是机械密封研究的近期目标。
关键词:机械密封;密封机理;边界润滑;混合润滑;组合密封中图分类号:TH136 文献标识码:A 文章编号:0254-0150(2004)4-128-4Development Course and R esearch T rend on the Mechanical SealSun Jianjun Wei Long Gu Boqin(C ollege of Mechanical and P ower Engineering ,Nanjing University of T echn ology ,Nanjing 210009,China )Abstract :The generation and development background of mecanical seal was introduced.The main power of development wasdiscussed for mechanical seal in every period of development.In past of 50years ,the hypothesis of surface tension and the hy 2pothesis of sticky strength set up the sealing mechanism.There is cavitation and flash based on surface tension and boundary lu 2brication and m ixed film lubrication based on sticky strength.By exploring and using the sealing mechanism ,the produce of me 2chanical seal was success ful designed and manu factured.At present ,the advanced technology of mechanical seal is the surface 2shape 2changed ,the combined seal and the controllable mechanical seal.It is pointed that there are some problems which are diffi 2cult to be solved in the seal mechanism and the research trend of mechanical seal was presented.Im proved the reliability of pa 2rameter testing is the key of research and uncover the sealing mechanism.There are some problems for operating controllable me 2chanical seal ,including deriving the best w ork point ,choosing and testing controlling parameter and researching feedback per 2form ing device.The especial performance of nano -material is helpful to im prove lubrication between tw o seal ring.It is recent item that develops nano 2material mechanical and nano material flush fluid.K eyw ords :mechanical seal ;sealing mechanism ;boundary lubrication ;m ixed film lubrication ;combined seal 作为旋转设备中不可缺少的密封装置,机械密封因其工作可靠、泄漏量小、使用寿命长、功率消耗少等特点,在泵、压缩机、反应釜、搅拌器、转盘塔、离心机和过滤机等工艺设备上得到了广泛应用。
据统计,为阻止动力输入轴与壳体间介质的泄漏,国外化工流程中95%左右的旋转设备采用了机械密封。
国内机械密封应用起步较晚。
1965年兰州炼油厂、沈阳水泵厂等单位首先试制泵用机械密封,1966年天津机械密封件厂开始生产机械密封。
1970年机械工业部、石油部、化工部所属科研、生产、使用单位组成联合设计组,参考了国外先进结构,联合设计了“系列泵用机械密封”。
1975年,机械工业部批准颁布了“泵用机械密封标准”。
1978年化工部批准颁发了“釜用机械密封标准”。
为了提高产品质量,加速密封技术的发展,1980年以后陆续引进英国CrqnePacking 有限公司、美国Sealol 公司的普通机械密封,西德Burgman 公司热流体动力型机械密封,日本Eagle 公司反应烧结碳化硅密封环,通过攻关、消化引进技术,使机械密封在品种、材料、技术参数等方面都提高到一个新的水平。
1993年国家颁布了国标2004年7月第4期(总第164期)润滑与密封LUBRIC ATION E NGINEERINGJuly 2004N o 14(serial N o 1164)“G B/T14211-1993机械密封试验方法”,1999年国家机械工业局修订了“机械密封技术条件”和“机械密封分类方法”,为机械密封产品接近国外先进水平提供了保证。
随着工业的发展以及环境保护的需要,人们对机械密封性能又提出了更高的要求。
长寿命、低泄漏率、高参数的机械密封产品需要新理论、新技术的支持。
了解机械密封的发展背景,对于创造新型机械密封技术具有重要的现实意义,了解机械密封研究动向,为工程技术人员投身研究指明了方向。
1 机械密封的产生及其发展背景机械密封最早是1885年在英国以专利形式出现的,1900年开始应用。
首次出现的简单的端面机械密封,解决了机器制造业中转轴密封问题。
同惯用的填料密封相比,无论在功能上还是构成原理上,机械密封都有着明显的先进性。
然而,由于当时缺乏合适的材料和加工机床,尽管这种密封结构有很多优点,还是没有发挥其效用。
直到1920年,由于新工艺和新材料的出现,在提高了使用可靠性和寿命,降低了制造成本之后,机械密封才逐步在许多冷冻装置上得到较多的使用。
1930年以后,机械密封用于内燃机水泵的轴封,此时psv值达到了311MPa・m/s。
在这一阶段,机械密封发展的动力主要是机械加工和材料方面的技术进步。
第二次世界大战之后,机械密封在美国得到了迅速普及。
1939～1945年由于石油化学工业的发展,石墨、陶瓷、硬质合金等材料在机械密封动静环制造中的应用以及加工技术中表面粗糙度控制水平的提高, p s v值达到了15MPa・m/s;1956年在结构上出现了平衡型机械密封和中间环密封,psv值达到了30MPa・m/ s,1959年达80MPa・m/s。
在这一阶段,机械密封发展的动力主要是工业发展速度和生产过程的需求。
1961～1963年由于原子能工业的要求,在结构上出现了流体动压密封和流体静压密封,使psv值迅速提高到167MPa・m/s,1969年达到266MPa・m/s。
在这一阶段,主要发展动力是密封端面间不同润滑机理的出现和与之相适应的新型结构的探索与开发。
1971～1974年由于宇航和核电方面的特殊要求,在结构上出现了多级密封,在材料上出现了碳化硅和优质的不同浸渍材料的碳石墨,使psv值达到了360MPa・m/s,1977年由于核电等特殊需要采用螺旋-机械密封组合的密封、改进的中间浮动环密封等、浮环-机械密封组合密封等,使最高psv值达到了500MPa・m/s。
这一阶段,发展的主要动力是结构重组和密封新材料的出现。
1980～1990年随着人们环境保护意识的提高,研制出了“零泄漏”机械密封。
在流体动压密封原理的基础上,开发出了热流体动力楔机械密封和上游泵送机械密封。
在保证密封性能的同时,为了获得较长的使用寿命,利用自动控制理论,人们开发出可控机械密封。
1990年以后,机械密封psv值达到了5700MPa・m/s[1]。
这一阶段,发展的主要动力是密封原理的发展和控制理论的支持。
2 机械密封机理研究进展对于机械密封而言,形成密封作用的假说基本上分成两类,即表面张力假说和粘滞力假说。
最早提出表面张力假说的是A Brkich。
该假说认为端面间稳定而可靠的密封主要是表面张力作用的结果[2],密封端面实际上并不是理想的光滑平面,少量突起部分存在着直接接触。
G E Rajakovics采用试验论述了表面张力是密封重要因素这一观点。
同时对粘滞假说提出了异议:①粘滞力(主要是指液体和固体表面的附着力)要在间隙为10-9m或更小时才起作用,在微米级的密封间隙中不起作用;②粘滞是一种动力学的特征,而在密封处于零泄漏时,径向是没有动力学过程的。
国内李克永等也著文赞同表面张力假说[3]。
P Basu,E Schwaiger和U W Sen fert等人认为密封面间的液膜起一个软密封垫那样的作用,液体分子间的分子力随粘度增加而上升,且随密封间隙的增大而下降。