波纹管机械密封

波纹管机械密封应用分析

摘要：机械密封又称端面密封。用于泵、反应釜、压缩机、液压传动及其它类似设备的旋转轴的密封。它是此类机械设备的重要构件，对其正常运转安全生产影响极大，企业中此类设备很多，运行可靠，装置连续生产具有重大意义，并且有着不可替代的作用。密封从大的方面可分为：机械密封和填料密封。很早以前人们采用填料一类的多种密封材料，使液体从液泵壳体沿着主轴的向外泄漏量不断减少。尽管现代工艺流程中采用的液泵，仍然广泛地沿用最古老的密封设计——填料盒，因为其起步费用低，而且又为工厂的工作人员所熟悉。

然而，由于环境问题的关系，采用填料密封的方法已逐渐不能被人们所接受，特别是针对现代工艺流程中比较普遍的、腐蚀性较强的液体而言。而机械密封由于其泄漏量很小，密封可靠，摩擦功耗低，使用周期长，对轴(或轴套)磨损很小，能满足多种工况要求等特点被广泛应用于泵、压缩机、反应釜等旋转设备中，目前大多数的工业用泵配备机械密封。

机械密封的形式很多，分类的方式不相同。按其结构可分为：单端面和双端面；单弹簧和多弹簧；内装式和外装式；旋转式和固定式。按端面上载荷情况可分为非平衡性，部分平衡性和全平衡性等。在这里我就以常用的波纹管式机械密封（DBM-90）为例向大家简单的介绍一下机械密封。

关键词：机械密封填料密封波纹管式密封

一、机械密封的原理及材料

1、机械密封的原理：机械密封又称端面密封（Mechanical Seal），是旋转轴用动密封。机械密封性能可靠，泄漏量小，使用寿命长，功耗低，毋须经常维修，且能适应于生产过程自动化和高温、低温、高压、真空、高速以及各种强腐蚀性介质、含固体颗粒介质等苛刻工况的密封要求。

机械密封是靠一对或几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）作用下保持接合并配以辅助密封而达到的阻漏的轴封装置.如下图所示。工业泵常用的机械密封结构如图1所示。它是由动环6（旋转环）、静环10、传动加荷的装置（1弹簧座、3弹簧、4传动销）和动、静密封圈组成。由于一个密封面是动的，另一个密封面是静止不动的，因此将这类机械密封又称为动态密封。

机械密封的虽种类繁多，型号各异，但泄漏点主要有五处：（1）静环与静环座间的密封；（2）密封端盖与泵体的密封；（3）轴套和轴之间的密封；这三者均属于静密封。（4）动环与轴之间的密封；当端面摩擦磨损后，它仅仅能追随补偿环沿轴向作微量的移动，实际上仍然是一个相对静密封。因此，这些泄漏通道相对来说比较容易封堵。静密封元件最常用的有橡胶O形圈或聚四氟乙烯V形圈，而作为补偿环的旋转环或静止环辅助密封，有时采用兼备弹性元件功能的橡胶、聚四氟乙烯或金属波纹管的结构。（5）动环与静环的端面彼此贴合作相对滑动的动密封，它是机械密封装置中的主密封，也是决定机械密封性能和寿命的关键。因此，对密封端面的加工要求很高，同时为了使密封端面间保持必要的润滑液膜，必须严格控制端面上的单位面积压力，压力过大，不易形成稳定的润滑液膜，会加速端面的磨损；压力过小，泄漏量增加。所以，要获得良好的密封性能又有足够寿命，在设计和安装机械密封时，一定要保证端面单位面积压力值在最适当的范围。

2、机械密封的材料

根据统计，机械密封的泄漏大约有80%～95%是由于密封端面、摩擦副造成的。除了要保持密封面平行之外，主要是摩擦副的材料问题。大部分机械密封的设计采用较硬的材料来制作旋转面，使其在较软的静止面上旋转摩擦。现在的旋转面更多选用不锈钢或更硬的材料制作，例如碳化钨或碳化硅；静止面则选用石墨或者聚四氟乙烯。

机械密封摩擦副材料的选择是一个复杂的问题。总体来说应根据工作介质的性质、压力、温度以及旋转速度等加以选择，同时还应考虑摩擦副在启动或液膜破坏时在承受短时间摩擦的能力。综合考虑以上因素，摩擦副的材料应具备下列条件：

(1) 机械强度高，能耐压和耐压力变形；

(2) 具有耐干磨性，耐高载荷性，自润滑性好；

(3) 配对材料的磨合性好，无过大的磨损和对偶腐蚀；

(4) 耐磨性好，寿命长；

(5) 导热性和散热性好；

(6) 耐高温性好；

(7) 抗热裂性好；

(8) 耐腐蚀性强；

(9) 线膨胀系数小，能耐热变形和尺寸稳定性好；

(10) 切削加工性好，成型性能好；

(11) 气密性好；

(12) 密度小。

但环境不同，选材不同，我们选择机械密封时既要照顾选材的一致性，又要照顾环境腐蚀差异；温度、浓度、压力不同，选材不同；同一介质温度，浓度、压力不同，腐蚀情况各异，要对腐蚀性有所了解，酌情选材；腐蚀形式不同，选材不同。

二、机械密封的优缺点

1、机械密封的优点

机械密封与软填料密封相比优点如下：(1)密封可靠，在长期运转中密封状态很稳定，泄漏量很小，其泄漏约为软填料密封的1%；

(2) 使用寿命长，在油、水介质中一般可达1～2年或更长，在化工介质中一般能工作半年以上；

(3)摩擦功率消耗小，其摩擦功率仅为软填料密封的10%～50%；

(4) 轴或者轴套基本上不磨损；

(5) 维修周期长，端面磨损后可自动补偿，一般情况下不需经常性维修；

(6) 抗振动性好，对旋转轴的振动不太“敏感”

(7) 适用范围广，机械密封能用于高温、低温、高压、真空、不同旋转频率，以及各种腐蚀介质和含磨粒介质的密封。

2、机械密封的缺点

机械密封与填料密封相比缺点如下：

(1)结构复杂，对制造加工要求较高；

(2)安装与更换比较麻烦，要求工人有一定的技术水平；

(3)发生偶然性事故时，处理较困难；

(4)价格高；

3、波纹管机械密封的优点

波纹管机械密封原理与弹簧式机械密封原理基本相同，所不同的是，波纹管机械密封比弹簧式机械密封有更突出的优点，表现为：①结构简单，安装方便，适应性强，静止环具有浮动性；②可以更好的防止抽空；③旋转环易于更换、修复；④结构紧凑，抗震力强，承受作用力均匀，稳定性好；⑤旋转环、静止环法兰连接、动泄漏点少。

三、机械密封的安装方法

1、安装前对密封的检查

无论是新换的机械密封，还是修复的密封，在安装前均需仔细检查以下各项：检查所有的部件，部件须干净无垢，尤其是动静环的密封面；检查密封的转动部件，传动销及弹