机械密封新技术及其应用

机械密封新技术及其应用

摘要：本文首先对机械密封技术的基本原理及机械密封的主要特点作了简要介绍，然后总结概括出现阶段机械密封技术新技术及其应用情况。

关键词：机械密封；原理；新技术

引言

随着科学技术的不断发展以及新型材料的出现，机械密封技术随之迅速发展起来。近年来人们对环境保护日益关注，引起对机械密封的泄露要求越来越高，同时为了延长装置的检修周期，要求机械密封的使用寿命随之延长。因此，发展机械密封的新技术、新产品以满足人们对高性能机械密封的要求。

机械密封技术简介

1.1 机械密封基本原理

机械密封也叫做端面密封，是一种旋转机械的封油装置。由于传动轴贯穿在整个设备内外，轴与设备之间就会产生空隙，将两个密封元件置于垂直于轴线的平面上，流体介质就不会通过空隙向外泄露，密封元件反而会在流体介质的静压力以及弹簧力的作用下，保持相互贴合并相对运动从而达到防止流体泄露的目的。

密封环是构成机械密封的主要元件，它在很大程度上决定了机械密封的使用性能及使用寿命，因此对于密封环有严格的使用要求：要有足够的强度和刚度；应有较小的摩擦系数和良好的自润滑性；密封端面应有足够的硬度和耐腐蚀性；密封环应有良好的耐热

冲击性能；密封环要容易加工制造。

1.2 机械密封的特点

使用寿命长。机械密封在油、水类介质中使用时间长达1~2年或者更长时间，在化工介质中的使用寿命通常也能达到半年以上。

密封可靠。机械密封在长时间的运行中，密封状态稳定且泄漏量很小，通常机械密封的泄露量可以控制在3~5ml/h，与软填料密封相比，泄露量小很多。

摩擦功率损耗小。由于机械密封接触端面面积较小，其摩擦功率消耗仅为软填料密封的10%~50%。

适用范围广。机械密封适用于高温、低温、真空、不同转速以及各种腐蚀性介质和含有磨粒介质等情况的密封。

抗振性强。随着波纹管式和全补偿式机械密封的发展，机械密封的抗振性越来越强，缓冲性也越来越好。

无需经常调整。使用机械密封的维修周期长，端面磨损后能够自动补偿，通常情况下无需经常维修。

机械密封技术

2.1 密封端面改形技术

干运转气体密封技术。干运转气体密封就是将开槽密封技术应用于气体密封。干运转气体密封除结构相对简单，安装维护费用较低，运行无磨损，功耗小等特点以外，还能够实现零泄漏或者零溢出，系统运行可靠。克兰公司首先研制的28型螺旋槽干运转气体密封主要用于汽轮机、搅拌机及离心压缩机。后来又研制了用于泵

中的2800和2800e系列干运转气体端面密封。

上游泵送密封技术。上游泵送密封的工作原理与干气密封类似，是利用密封面上开流槽在旋转条件下将下游少量的泄露流体介质

泵送回上游。主要产品有美国约翰克兰公司研制生产的8000系列螺旋槽上游泵送机械密封，以及我国石油大学研制的泵出式圆弧槽端面密封。

密封面开深槽流体静压型机械密封。就是为了将外界润滑流体或者密封流体引入到密封端面，以便对密封端面进行充分的润滑和冷却，而在密封端面上开几组深槽和压力介质引入孔。虽然此种方法泄漏量较大，但此技术仍广泛应用于高压、高温、高速等普通机械密封难以满足工程要求的情况中。

流体动压密封技术。就是在密封环上开出1~2mm的沟槽，利用密封面流槽，形成局部热变形和力变形，然后在密封面上产生流体动力楔效应。其优点是利用润滑槽可以增强承载能力，降低摩擦热，适宜用于高参数密封。美国克兰公司获得流体动压垫高压旋转机械密封专利，将流体动压垫应用于轻烃密封中。国内的石油大学利用有限元对热流体动压密封做了相应的研究。

2.2窄环刃边机械密封

窄环刃边密封的结构特点是动环密封面的宽度很窄，仅

0.2~0.6mm，而且平衡比是b=0~0.5。这样由于密封面很窄，就能够限制固体杂物的形成，即使已经形成的固体物质或者纤维也能够背尖边切断而排除。在石化企业中不仅应用国外产品还应用了国内产

品，比如在锦州和齐鲁橡胶厂的工艺装置中已经推广应用

2.3 流体阻塞密封技术

在过去经常是用液体阻塞液体或者气体，叫做液封液或者液封气技术。而现在采用气体阻塞液体或者气体，即气封液或者气封气技术。流体阻塞技术有以下几个特点：密封环的选用材料具有自润滑且不胶合性，典型材料是石磨；在密封面由于摩擦而产生的热量能够及时的散发出去；阻塞气体通常采用空气或者氮气、二氧化碳等惰性气体；为了减少备件量并且要避免左右的错装，开槽密封应尽可能选择双向旋转结构；在开车或者停车过程中会产生一定量的干摩擦，为了有利于清除磨粒，应注意环槽的几何形状。主要产品有天津鼎名密封公司研制的螺旋槽液体阻塞密封，以及齐鲁石化公司和石油大学研制的蒸汽阻塞密封。

2.4 零逸出密封技术

所谓零逸出技术就是指使工艺流体不逸出的密封技术。通常情况下，零逸出密封采用干运转密封，可以是接触式的干运转密封也可以是非接触式干运转密封。其密封特点是利用流槽的各种流体的静动压效应来增加流体膜的承载能力，与此同时还要利用浅槽形成较薄的流体膜和较小的泄漏量。主要产品有美国杜拉密泰列克公司最近生产的泵用sb-200型干运转控制逸出集装式密封和gf-200型节能零逸出气体阻塞密封。

结论

随着先进科学技术和先进制造技术的发展，我国工程机械也会

有较大发展，因此我国机械密封技术将广泛应用于各个机械行业中去，对机械密封的密封要求越来越高，因此，机械密封要朝着零逸出、高可靠性、长寿命及高性能方向发展。

参考文献

[1] 张文平.机械密封的应用探讨.科技情报开发与经

济,2010(2):220-221.[2] 顾伯勤,蒋小文,孙见君,陈晔.机械密封技术最新进展.化工进展,2003(22):1160.

[3] 左振亮,李楠.机械密封技术与研发方向.辽宁化

工,2008(10):698-700.

[4] 顾永泉.机械密封技术的新进展.石油化工设

备,1997(9):43-50.

[5] 车晓刚.机械密封的原理及应用.科技创新导

报,2008(31):231.