机械密封概述、优缺点、原理、选用、安装、使用技术要领，值得收藏

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⼀、机械密封概述
机械密封（端⾯密封）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
旋转轴线的端⾯的流体压⼒和补偿机构弹⼒（或磁⼒）的作⽤及辅助密封的配合下保持贴合下并相
对滑动⽽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。

因此，机械密封是⼀种通⽤的轴封装置。

机械密封结构多种多样，最常⽤的机械密封结构是端⾯密封。

端⾯密封的静环、动环组成⼀对
摩擦副，摩擦副的作⽤是防⽌介质泄漏。

它要求静环、动环，具有良好的耐磨性，动环可以在轴向
灵活的移动，⾃动补偿密封⾯磨损，使之与静环良好的贴合；静环具有浮动性，起缓冲作⽤。

为
此，密封⾯要求有良好的加⼯质量，保证密封副有良好的贴合性能。

构成机械密封的基本元件有静
环、动环、压盖、推环、弹簧、定位环、轴套、动环密封圈、静环密封圈轴套密封圈等。

弹性元件（弹簧、波纹管）它主要起预紧、补偿和缓冲的作⽤，要求始终保持⾜够的弹性来克
服辅助密封和传动件的摩擦和动环等的惯性，保证端⾯密封副良好的贴合和动环的追随性，材料要
求耐腐蚀、耐疲劳。

辅助密封（0 形圈、V形圈、U 形圈、楔形圈和异形圈等）它主要起静环和动环的密封作⽤，同
时也起到浮动和缓冲作⽤。

要求静环的密封元件能保证静环与压盖之间的密封性，静环有⼀定的浮
动性，动环的密封元件能保证动环与轴或轴套之间的密封性和动环的浮动性。

材料要求耐热等。

1、基本结构
1）端⾯密封摩擦副
2）缓冲补赏和压紧机构
3）辅助密封（⼆级密封挠性元件）
4）传动机构
2、基本密封点
1）端⾯主密封点
2）静环与端盖辅助密封点
3）动环与轴（轴套）辅助密封点
4）端盖与泵体连接密封点
⼆、机械密封的优缺点
1、优点
（1）结构可靠，泄漏量可以限制到很少，只要主密封⾯的表⾯粗糙度和平直度能保证达到要求，只要材料耐磨性好，机械密封可以达到很少泄漏量，甚⾄⾁眼看不见泄漏。

（2）寿命长。

在机械密封中，主要磨损部分是密封摩擦副端⾯，因为密封端⾯的磨损量在正常⼯作条件下不⼤，⼀般可以连续使⽤1～2年，特殊场合下也有⽤到5～10年。

（3）运转中⽆需调整。

由于机械密封靠弹簧⼒和流体压⼒使摩擦副贴合，在运转中⾃动保持接触，装配后就不⽤像普通软填料那样需调整压紧。

（4）具有耐耐振性。

在转速为3000r/min下最⼤振幅不超过 0.05mm使⽤PV值不断提⾼
（5）功率损失⼩。

填料密封是靠盘根的压紧在轴上或轴套上起作⽤的。

填料密封与轴直接摩擦，填料压的越紧摩擦⼒就越⼤、消耗功率也就越⼤。

⽽机械密封的摩擦是处于半液摩擦状态，摩擦系数⾮常的⼩，机械密封的功率损失是填料密封的10～50%
（6）波纹管密封轴或轴套不受磨损，对旋转轴的振摆和轴对壳体的偏斜不敏感。

（7）适⽤范围⼴。

当介质易燃、易爆、有毒有害时，采⽤机械密封可保证密封。

它还适⽤于⾼温、低温、⾼压、真空各种转速的及腐蚀介质的设备密封。

2、缺点
（1）如结构⽐填料密封复杂，加⼯精度要求⾼，并要求⼀定的安装技术等，特别是⼲⽓密封的安装要求更⾼。

⽽且密封技术发展的很快，新技术不断出现给我们维修带来了新的课题。

（2）结构复杂、拆装不便。

与其它密封⽐较，机械端⾯密封的零件数⽬多，要求精密，结构复杂。

特别是在装配⽅⾯较困难，拆装时要从轴端抽出密封环，必须把机器部分（联轴器）或全部拆卸。

这⼀问题⽬前已作了某些改进，例如采⽤拆装⽅便并可保证装配质量的剖分式和集装式机械密封等。

三、机械密封的⼯作原理
机械密封亦称端⾯密封，是靠⼀对或数对垂直于轴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，依赖辅助密封的配合与另⼀端保持贴合，并相对滑动，从⽽防⽌流体泄漏。

四、机械密封常⽤材料的选⽤
清⽔，常温：（动）9Cr18，1Cr13 堆焊钴铬钨，铸铁；（静）浸树脂⽯墨，青铜，酚醛塑料。

河⽔（含泥沙），常温：（动）碳化钨，（静）碳化钨。

海⽔，常温：（动）碳化钨，1Cr13 堆焊钴铬钨，铸铁；（静）浸树脂⽯墨，碳化钨，⾦属陶瓷。

过热⽔100度：（动）碳化钨，1Cr13 堆焊钴铬钨，铸铁；（静）浸树脂⽯墨，碳化钨，⾦属陶瓷。

汽油，润滑油，液态烃，常温：（动）碳化钨，1Cr13 堆焊钴铬钨，铸铁；（静）浸树脂或锡锑合⾦⽯墨，酚醛塑料。

汽油，润滑油，液态烃，100度：（动）碳化钨，1Cr13 堆焊钴铬钨；（静）浸青铜或树脂⽯墨。

汽油，润滑油，液态烃，含颗粒：（动）碳化钨；（静）碳化钨。

五、密封材料的种类及⽤途
密封材料应满⾜密封功能的要求。

由于被密封的介质不同，以及设备的⼯作条件不同，要求密封材料的具有不同的适应性。

对密封材料的要求⼀般是：
1）材料致密性好，不易泄露介质。

2）有适当的机械强度和硬度。

3）压缩性和回弹性好，永久变形⼩。

4）⾼温下不软化，不分解，低温下不硬化，不脆裂。

5）抗腐蚀性能好，在酸，碱，油等介质中能长期⼯作，其体积和硬度变化⼩，且不粘附在⾦属表⾯上。

6）摩擦系数⼩，耐磨性好。

7）具有与密封⾯结合的柔软性。

8）耐⽼化性好，经久耐⽤。

9）加⼯制造⽅便，价格便宜，取材容易。

六、机械密封安装、使⽤技术要领
1）设备转轴的径向跳动应≤0.04毫⽶，轴向窜动量不允许⼤于0.1毫⽶；
2）设备的密封部位在安装时应保持清洁，密封零件应进⾏清洗，密封端⾯完好⽆损，防⽌杂质和灰尘带⼊密封部位；
3）在安装过程中严禁碰击、敲打，以免使机械密封摩擦副破损⽽密封失效；
4）安装时在与密封相接触的表⾯应涂⼀层清洁的机械油，以便能顺利安装；
5）安装静环压盖时，拧紧螺丝必须受⼒均匀，保证静环端⾯与轴⼼线的垂直要求；
6）安装后⽤⼿推动动环，能使动环在轴上灵活移动，并有⼀定弹性；
7）安装后⽤⼿盘动转轴、转轴应⽆轻重感觉；
8）设备在运转前必须充满介质，以防⽌⼲摩擦⽽使密封失效。

七、机械密封在⼯业⽅⾯发展及应⽤
橡胶是最常⽤的密封材料。

除橡胶外，适合于做密封材料的还有⽯墨等，聚四氟⼄烯以及各种密封胶等。

当前采⽤新材料和⼯艺的各种机械密封的新技术，进展较快，有下列的机械密封新技术。

密封⾯开槽密封技术近年来，在机械密封的密封端⾯上开了各种各样的流槽，以产⽣流体静、动压效应，现在还在不断更新。

零泄漏密封技术过去总认为接触式和⾮接触式机械密封不可能达到零泄漏（或⽆泄漏）。

以⾊列利⽤开槽密封技术，提出零泄漏⾮接触式机械端⾯密封的新概念，并已⽤于核电站润滑油泵中。

⼲运转⽓体密封技术这类密封是将开槽密封技术⽤于⽓体密封。

上游泵送密封技术即利⽤密封⾯上开流槽将下游少量泄漏流体泵送回上游。

上述⼏类密封的结构特点是：采⽤浅槽，且膜厚和流槽的深均属微⽶级，并采⽤润滑槽，径向密封坝和周向密封堰组成密封和承载部分。

也可以说开槽密封是平⾯密封和开槽轴承的结合。

其优点是泄漏量⼩（甚⾄⽆泄漏）、膜厚⼤，消除接触摩擦、功耗和发热量⼩。

热流体动压密封技术它是利⽤各种形状较深的密封⾯流槽，造成局部热变形，以产⽣流体动⼒楔效应。

这种具有流体动压承载能⼒的密封，称之为热流体动⼒楔密封。

波纹管密封技术可分为成型⾦属波纹管和焊接⾦属波纹管机械密封技术。

多端⾯密封技术分为双密封、中间环密封、多密封技术。

另外还有平⾏⾯密封技术、监控密封
技术、组合密封技术等。

⼋、机械密封冲洗⽅案及特点
冲洗的⽬的在于防⽌杂质集积，防⽌⽓囊形成，保持和改善润滑等，当冲洗液温度较低时，兼有冷却作⽤。

冲洗的⽅式主要有如下：
（⼀）内冲洗
1、正冲洗
1）特点：利⽤⼯作主机的被密封介质，由泵的出⼝端通过管路引⼊密封腔。

2）应⽤：⽤于清洁流体，p1稍⼤于p进，当温度⾼或有杂质时，可在管路上设置冷却器、过滤器等。

2、反冲洗
1）特点：利⽤⼯作主机的被密封介质，由泵的出⼝端引⼊密封腔，冲洗后通过管路流回泵⼊⼝。

2）应⽤：⽤于清洁流体，且p进<p1<p出，当温度⾼或有杂质时，可在管路上设置冷却器、过滤器等。

3、全冲洗
1）特点：利⽤⼯作主机的被密封介质，由泵的出⼝端通过管路引⼊密封腔，冲洗后再经管路流回泵⼊⼝。

（⼆）外冲洗
特点：引⼊外系统与被密封介质相容的清洁流体⾄密封腔进⾏冲洗。

应⽤：外冲洗液压⼒应⽐被密封介质⼤0.05--0.1MPa，适⽤于介质为⾼温或固体颗粒的场合。

冲洗液的流量应保证带⾛热量，还需满⾜冲洗的需要，不会产⽣对密封件的冲蚀。

为此，需控制密封腔的压⼒和冲洗的流速，⼀般清洁冲洗液的流速应⼩于5m/s；
含有颗粒的浆状液体须⼩于3m/s，为达到上述的流速值，冲洗液与密封腔压⼒的差值应
<0.5MPa，⼀般取0.05--0.1MPa，对双端⾯机械密封可取0.1--0.2MP，冲洗液进⼊和排出密封腔的孔⼝位置，应设置在密封端⾯附近，且应在靠近动环侧，为了防⽌⽯墨环被冲蚀或因冷却不均引起温差变形，以及杂质堆积和结焦等，可采⽤切向引⼊或多点冲洗.必要时，冲洗液可以是热⽔或蒸汽。

九、机械密封典型失效原因分析
（⼀）机械密封本⾝问题
1、镶装不到位或不平整。

2、载荷系数太⼤或端⾯⽐压设计不合理。

3、材质选⽤不当。

4、密封⾯不平。

5、密封⾯太宽或太窄。

（⼆）辅助系统问题
1、⼯况条件复杂，但没有冲洗等辅助设施。

2、冲洗管堵塞。

3、冷却管结垢。

（三）介质及⼯作条件问题
1、介质腐蚀性强。

2、介质中有固体颗粒。

3、设备抽空。

4、密封⾯结晶。

5、介质粘度太⼤。

（四）泵的问题
1、轴的加⼯精度不佳、串轴、跳动、安装间隙过⼤。

2、泵开启后振动太⼤。

3、压盖垫环不佳。

4、密封箱不平。

5、机械密封安装没有达到应有的压缩量。

⼗、常见的渗漏现象
机械密封渗漏的⽐例占全部维修泵的50 %以上，机械密封的运⾏好坏直接影响到⽔泵的正常运⾏，现总结分析如下：
1、周期性渗漏
（1）泵转⼦轴向窜动量⼤，辅助密封与轴的过盈量⼤，动环不能在轴上灵活移动。

在泵翻转，动、静环磨损后，得不到补偿位移。

对策：在装配机械密封时，轴的轴向窜动量应⼩于0．1mm ，辅助密封与轴的过盈量应适中，在保证径向密封的同时，动环装配后保证能在轴上灵活移动（把动环压向弹簧能⾃由地弹回来）。

（2）密封⾯润滑油量不⾜引起⼲摩擦或拉⽑密封端⾯。

对策：油室腔内润滑油⾯⾼度应加到⾼于动、静环密封⾯。

（3）转⼦周期性振动。

原因是定⼦与上、下端盖未对中或叶轮和主轴不平衡，汽蚀或轴承损坏（磨损），这种情况会缩短密封寿命和产⽣渗漏。

对策：可根据维修标准来纠正上述问题。

2、由于压⼒产⽣的渗漏
（1）⾼压和压⼒波造成的机械密封渗漏由于弹簧⽐压⼒及总⽐压设计过⼤和密封腔内压⼒超过3MPa时，会使密封端⾯⽐压过⼤，液膜难以形成，密封端⾯磨损严重，发热量增多，造成密封⾯热
变形。

对策：在装配机封时，弹簧压缩量⼀定要按规定进⾏，不允许有过⼤或过⼩的现象，⾼压条件下的机械密封应采取措施。

为使端⾯受⼒合理，尽量减⼩变形，可采⽤硬质合⾦、陶瓷等耐压强度⾼的材料，并加强冷却的润滑措施。

（2）真空状态运⾏造成的机械密封渗漏泵在起动、停机过程中，由于泵进⼝堵塞，抽送介质中含有⽓体等原因，有可能使密封腔出现负压，密封腔内若是负压，会引起密封端⾯⼲摩擦，内装式机械密封会产⽣漏⽓（⽔）现象，真空密封与正压密封的不同点在于密封对象的⽅向性差异，⽽且机械密封也有其某⼀⽅向的适应性。

对策：采⽤双端⾯机械密封，这样有助于改善润滑条件，提⾼密封性能。

3、由于介质引起的渗漏
（1）⼤多数潜污泵机械密封拆解后，静环和动环的辅助密封件⽆弹性，有的已经腐烂，造成了机封的⼤量渗漏甚⾄有磨轴的现象。

由于⾼温、污⽔中的弱酸、弱碱对静环和动环辅助橡胶密封件的腐蚀作⽤，造成了机械渗漏过⼤，动、静环橡胶密封圈材料为丁腈—40 ，不耐⾼温，不耐酸碱，当污⽔为酸性碱性时易腐蚀。

对策：对腐蚀性介质，橡胶件应选⽤耐⾼温、耐弱酸、弱碱的氟橡胶。

（2）固体颗粒杂质引起的机械密封渗漏如果固体颗粒进⼊密封端⾯，将会划伤或加快密封端⾯的磨损，⽔垢和油污在轴（套）表⾯的堆积速度超过摩擦副的磨损速度，致使动环不能补偿磨耗位移，硬对硬摩擦副的运转寿命要⽐硬对⽯墨摩擦副的长，因为固体颗粒会嵌⼊⽯墨密封环的密封⾯内。

对策：在固体颗粒容易进⼊的位置应选⽤碳化钨对碳化钨摩擦副的机械密封。

4、因其他问题引起的机械密封渗漏
机械密封中还存在设计、选择、安装等不够合理的地⽅。

（1）弹簧压缩量⼀定要按规定进⾏，不允许有过⼤或过⼩的现象，误差±2mm ，压缩量过⼤增加端⾯⽐压，摩擦热量过多，造成密封⾯热变形和加速端⾯磨损，压缩量过⼩动静环端⾯⽐压不⾜，则不能密封。

（2）安装动环密封圈的轴（或轴套）端⾯及安装静环密封圈的密封压盖（或壳体）的端⾯应倒⾓并修光，以免装配时碰伤动静环密封圈。

⼗⼀、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。

机械密封本⾝是⼀种要求较⾼的精密部件，对设计、机械加⼯、装配质量都有很⾼的要求。

在使⽤机械密封时，应分析使⽤机械密封的各种因素，使机械密封适⽤于各种泵的技术要求和使⽤介质要求且有充分的润滑条件，这样才能保证密封长期可靠地运转。