机封分类

机械密封的类型
1 按工作参数分类
机械密封按不同工作参数分类见表 1。
表 1 机械密封按工作参数分类
t＞150℃
高温机械密封
按密封腔温 80＜t≤150℃
中温机械密封
度分
-20≤t≤80℃
普温机械密封
t＜-20℃
低温机械密封
p＞15MPa
超高压机械密封
3＜p≤15MPa 按密封腔压
1＜p≤3MPa 力分
常压≤p≤1MPa
高压机械密封中压机械密封低压机械密封
负压
真空机械密封
υ ＞100m/s
按密封端面
速度分
25≤υ ≤100m/s
υ ＜25m/s
超高速机械密封高速机械密封一般速度机械密封
d＞120mm 按轴径尺寸
25≤d≤120mm 分
d＜25mm
大轴径机械密封一般轴径机械密封小轴径机械密封

满足下列条件之一，
p＞3MPa；重型机械密封
t＜-20℃或 t＞150℃
υ ≥25m/s；d＞120mm
按工作参数满足下列条件：
分
p＜0.5MPa；0＜t＜
轻型机械密封
80℃;
υ ＜10m/s；d≤40mm
不满足重型和轻型的中型机械密封
其他密封
强酸、强碱及其他强耐强腐蚀介质机械密
腐蚀介质
封
按使用介质
油、水、有机溶剂及耐油、水及其它弱腐
分
其它弱腐蚀介质蚀性介质机械密封
含磨粒介质
耐磨粒介质机械密封
2 按结构型式分类机械密封按结构型式分类，其基本类型有：（1）平衡式和非平衡式机械密封能使介质作用在密封端面上的压力卸荷的为平衡式，不能卸荷的为非平衡式。按卸
荷程度不同，前者又分为部分平衡式（部分卸荷）和过平衡式（全部卸荷）。平衡式密封（图 29.7-2a）端面上所受的作用力随介质压力的升高而变化较小，因此适用于高压密封；非平衡式密封（图 29.7-2b）密封端面所受的作用力随介质压力的变化较大，因此只适用于低压密封。平衡式密封能降低端面上的摩擦和磨损，减小摩擦热，承载能力大，但其结构较复杂，一般需在轴或轴套上加工出台阶，成本较高。后者结构简单，介质压力小于 0.7MPa 时广泛作用。
（2）内置式和外置式机械密封弹簧和动环安装在密封箱内与介质接触的密封为内置（装）式密封（见图 29.7-3a）；弹簧和动环安装在密封箱外不与介质接触的密封为外置（装）式密封（见图 29.7-3b）。前

者可以利用密封箱内介质压力来密封，机械密封的元件均处于流体介质中，密封端面的受力状态以及冷却和润滑情况好，是常用的结构型式。
外置式机械密封的大部分零件不与介质接触，暴露在设备外，便于观察及维修安装。但是由于外置式结构的介质作用力与弹性元件的弹力方向相反，当介质压力有波动，而弹簧补偿量又不大时，会导致密封环不稳定甚至严重泄漏。外置式机械密封仅用于强腐蚀、高粘度和易结晶介质以及介质压力较低的场合。
图 29.7.2 平衡式与非平衡式机械密封 a）平衡式；b）非平衡式
图 29.7-3 内置式和外置式机械密封 a）内置式；b）外置式
（3）内流式和外流式机械密封介质泄漏方向与离心力方向相反的密封为内流式密封（见图 29.7-4a）；介质泄漏
方向与离心力方向一致的密封为外流式密封（见图 29.7-4b）。由于内流式密封中离心力阻止泄漏流体，其泄漏量较外流式少，前者适用于高压，速度高时，密封可靠。为加强端面润滑采用后者较合适，但介质压力不宜过高，一般为 1～2MPa。
（4）静止式和旋转式机械密封弹簧不随轴一起旋转的密封为静止式密封（见图 29.7-5a）；弹簧随轴一起旋转的

密封为旋转式密封（见图 29.7-5b）。由于静止式密封的弹簧不受离心力影响，常用于高速机械密封中。
旋转式机械密封的弹性元件装置简单，径向尺寸小，是常用的结构，但不宜用于高速条件，因高速情况下转动件的不平衡质量易引起振动和介质被强烈搅动。因此，线速度大于 30m/s 时，宜采用弹簧静止式机械密封。
图 29.7-4 内流式和外流式机械密封 a）内流式；b）外流式
图 29.7-5 静止式和旋转式机械密封 a）静止式；b）旋转式
（5）单弹簧式和多弹簧式机械密封补偿机构中只有一个弹簧的机械密封称为单弹簧式机械密封（见图 29.7-6a）或叫
大弹簧式机械密封，补偿机构中含有多个弹簧的机械密封称多弹簧式机械密封（见图 29.7-6b）或小弹簧式机械密封。单弹簧式机械密封端面上的弹簧压力，尤其在轴径较大时

分布不够均匀。多弹簧式机械密封的弹力簧压力分布则相对比较均匀，因此单弹簧式的机械密封常用于较小轴径（d≯80～150mm 轴径），而多弹簧式适用于大轴径高速密封。但多弹簧的弹簧丝径细，由于腐蚀或结晶颗粒积聚易引起弹簧失效，这时宁可采用单弹簧式。
图 29.7-6 单弹簧式和多弹簧式机械密封 a）单弹簧式；b）多弹簧式
（6）单端面式和双端面式机械密封由一对密封端面组成的为单端面密封（见图 29.7-7a），由二对密封端面组成的为双端面密封（见图 29.7-7bc）。单端面密封结构简单，制造、安装容易，一般于介质本身润滑性好和允许微量泄漏的条件，是常用的密封型式，当介质有毒、易燃、易爆以及对泄漏量有严格要求时，不宜使用。双端面密封有轴向双端面密封和径向双端面密封。沿径向布置的双端面密封结构较轴向双端面密封紧凑。双端面密封适用于介质本身润滑性差、有毒、易燃、易爆、易挥发、含磨粒及气体等。轴向双端面密封有面对面或背靠背布置的结构，工作时需在两对端面间引入高于介质压力 0.05～0.15MPa 的封液以改善端面间的润滑及冷却条件，并把介质与外界隔离，有可能实现介质“零泄漏”。（7）接触式和非接触式机械密封接触式机械密封（见图 29.7-8a）是指密封面微凸体接触的机械密封，密封面间隙 h=0.5～2μ m。摩擦状态为混合摩擦和边界摩擦；非接触式机械密封是指密封面微凸体不接触的机械密封，密封面间隙对于流体动压密封 h＞2μ m，对于流体静压密封 h＞5μ m。摩擦状态为流体摩擦、弹性流体动力润滑。

图 29.7-7 单端面式和双端面式机械密封 a）单端面式；b）轴向双端面式；c）径向双端面密封普通机械密封大都是接触式密封，而可控间隙机械密封是非接触式密封。接触式密封结构简单、泄漏量小，但磨损、功耗、发热量都较大。在高速、高压下使用受一定限制。非接触式密封发热量、功耗小，正常工作时没有磨损，能在高压高速等苛刻工况下工作，但泄漏量较大。非接触式又分为流体静压（见图 29.7-8b）和流体动压（见图 29.7-8c）两类。流体静压密封，系指利用外部引入的压力流体或被密封介质本身，通过密封端面的压力降产生流体静压效应的密封。流体动压密封系指利用端面相对旋转自行产生流体动压效应的密封，如螺旋槽端面密封。（8）单级式和双级式机械密封使密封介质处于一种压力状态为单级（见图 29.7-9a），处于二种或二种以上压力状态为双级或多级机械密封（见图 29.7-9b）。前者与单端面密封相同，后者各级密封串联布置，介质压力依次递减，可用于高压工况。（9）波纹管型机械密封波纹管材料有金属、聚四氟乙烯、橡胶等，分别称为金属（见图 29.7-10a）、聚四氟乙烯（29.7-10b）和橡胶波纹管型（见图 29.7-10c）机械密封。波纹管型密封在轴上没有相对滑动，对轴无磨损，跟随性好，适用范围广。金属波纹管与焊接金属波纹管和液压成型波纹管，其本身能代替弹性元件，耐蚀性

好，可在高、低温下使用。聚四氟乙烯耐蚀性好，可用于各种腐蚀介质中。橡胶价格便宜，使用广泛，使用温度受橡胶材料的限制。
图 29.7-8 接触式和非接触式机械密封 a）接触式；b）静压效应密封；c）动压效应密封

图 29.7-9 单级式和双级式机械密封 a）单级式；b）多级式

图 29.7-10 波纹管型机械密封 a）焊接金属波纹管机械密封；b）聚四氟乙烯波纹管机械密封；c）橡胶波纹管型