我国机械密封技术及发展趋势

我国机械密封技术及发展趋势
【摘要】目前，在机械密封领域需研究的课题是进一步提高密封性能、可靠性和寿命。

各种旋转流体机械正朝着高性能化方面发展，使机械密封技术变得高级化和复杂化，且不断有新的领域对机械密封提出新的要求和挑战。

本文介绍了机械密封技术的应用，分析了工程机械密封技术的应用前景。

【关键词】机械密封技术发展
一、前言
目前中国工程机械工业已引进了发达国家大量的主机设计和制造技术，逐步采取了国际先进的密封系统设计构思和密封装置的应用技术，但由于国内密封件工业制造水平的制约、工程机械密封技术的应用水平仍落后于国际先进水平的2O一25年。

主机无泄漏正常工作小时仅有400小时左右不足国际先进水平1／10。

在我国生产橡胶密封件的企业有近千个，但有较好的生产条件和技术能力的企业只有4o多家，其中具有雄厚技术能力，拥有成套先进设备的企业仅有7—8家。

尽管这样，这些企业生产的密封制品在质量和使用寿命方面仍与国外先进水平存在差距。

二、机械密封技术的应用
为了满足机械密封向零逸出、高可靠性、长寿命、低磨损的方向发展的要求，出现了采用新材料和新工艺的各种机械密封技术。

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、窄环刃边密封技术和可控机械密封技术。

1、密封端面改形技术
密封端面改形技术就是通过在密封端面上开各种形式的槽来改善端面间的润滑情况，从而实现机械密封的长寿命运行，它是当今机械密封领域的高新技术。

干运转气体密封是将开槽密封技术用于气体密封，属于非接触密封。

在干气密封的一个密封环端面外侧加工有均匀分布的2．5—10 的动压槽，当动环旋转时，流体动压槽把外侧的高压隔离气体泵入密封端面之间，由外径至槽根部气膜压力逐渐增加，而自槽根部至内径处气膜压力逐渐下降，因端面膜压增加使所形成的开启力大于作用在密封环上的闭合力，在磨擦副之间形成很薄的一层气膜，从而使密封工作在非接触状态下，所形成的气膜完全阻塞了相对低压的密封介质泄漏通道，实现了密封介质的零泄漏或零逸出。

2、控制平衡比密封技术
机械密封流体压力作用的有效面积与密封面名义接触面积之比称为机械密封的面积比，国外称之为平衡比。

平衡比对机械密封的性能和寿命有着重要影响。

平衡比选择不当或者由于工况变化(如密封介质压力变化)导致平衡比偏离正常
操作许用值，都将导致最终的密封失效。

主要有以下几种通过控制平衡比来保证密封可靠有效的机械密封技术，即恒平衡比密封、变平衡比密封和零平衡比密封。

3、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，己成为密封行业目前的发展方向之一。

由于组合式机械密封的型式很多，但不外乎是非接触式密封与接触式密封混合组合和接触式密封与接触式密封组合两大类。

主要有机械密封与浮环密封组合密封、机械密封与干气密封的组合密封、机械密封与螺旋组合密封、机械密封与迷宫密封组合密封、机械密封与填料密封组合密封和磁流体密封与螺旋组合密封等。

4、窄环刃边机械密封
窄环刃边机械密封结构特点是动环做成密封面宽度很窄的刃边密封环，仅0．2～0．6 mm，而且平衡比B=0～0．5。

这样，很窄的密封面限制了固体杂物的形成，既使形成了固体杂物也可以被刃边切断而排除。

还可以消除径向变形的影响，抗压力波动(B=0～0．5)和抗高压(Ps=1～6MPa)，同样加热强度下冷却特别好。

5、可控机械密封技术
生产工艺参数如压力和温度的变化，以及设备磨损或机械振动等都将对机械密封的性能产生直接影响，造成密封泄漏甚至失效，无疑需要开发密封监测系统，以便测量和记录现场实际机械密封的工作条件，并由此确定系统工作条件对密封性能的影响。

通常采用声发射技术进行早期的密封失效监控，采用压电传感器监测摩擦副液膜厚度变化情况，采用电阻应变仪测试扭矩，监控运行工况参数与摩擦系数的关系。

采用泄漏量监测方式来监控密封工作状况。

有些关键设备的机械密封甚至采用智能监测系统，利用微机控制，自动连续调节密封的各种参数，以达到最佳的运行条件。

可以预见，随着计算机和电子技术日新月异的发展，机械密封监控技术将会在各工业领域中得到广泛应用。

三、工程机械密封技术的应用前景分析
1、旋转动密封系统
目前大量采用的仍是普通标准型油封，对于有压力要求的旋转密封装置只能提供耐压为1-3MPa的耐压型油封，而国际先进水平为10MPa。

2、液压缸往复动密封系统
目前大多数国产工程机械液压缸动密封系统设计仍采用u形密封圈作为主密封。

90年代中期设计生产的工程机械液压缸动密封系统，开始采用同轴密封
组件和u形密封圈的复合设计。

当令国际上普遍采用的5组件(或3组件)液压缸活塞用带支承环组合密封组件，制作工艺较复杂，目前国内尚停留在小批量制作的阶段，质量稳定性较差。

3、静密封系统
虽然取消了石棉及植物纤维密封制品，但高分子材料液态密封垫的使用尚不普及。

目前国内使用的此类产品仍以乐泰公司生产的各类密封胶产品为主。

国产液态密封胶及用于液压系统管系连接的厌氧胶的产品品牌较少，且涂敷工艺和质量性能均存在一定差距。

展望：中国密封换术的科研医密封件制造工业将面对由工程机械及其他中、高压液压机械行业提出的严峻课题。

随着国际先进科技和制造技术的引进及2000年后国民经济的发展趋势，引进先进技术为依托的中国工程机械工业将有较大的发展。

机械液压系统工作压力和系统的先进性、工作可靠，必将促讲密封系统设计及密封元件制造技术的发展，因此，中国密封技术的科研及密封件制造业将面对由工程机械及其他中、高压液压机械行业提出的严峻课题。

可以预计，届时的中国密封工业体系将不再是一个高能耗、低效率、结构庞杂的小农经济式的经营模式，而将是一个具有高度集约化、规模化、低能耗、高效率的经营体制。

届时，中国密封件的主要品种将有60％达到国际80年代末90年代初的质量水平，另将有15％的产品品种达到国际密封件产品的当代质量水平。

中国工程机械和中、高压液压机械产品密封系统的设计和应用水平将达到国际90年代中期的技术水准。

结论
机械密封自l9世纪末第一项专利开始至今己发展了100多年，机械密封新技术、新概念、新结构、新产品、新材料、新工艺和新标准不断涌现，并向广度发展；高性能、高参数和高水平的产品大量研制出来，并向深度发展，机械密封的使用范围不断扩大。

随着人们对环境保护的日益关注，对机械密封的泄漏要求越来越严格，因此，机械密封的发展的总体趋势是利用新概念、新技术、新工艺和新材料，改进机械密封结构，以提高机械密封的可靠性、延长寿命、降低泄漏量和开发出适用于特殊工况下的机械密封产品。

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