[科普中国]-单端面机械密封

单端面机械密封的典型结构

潜水电泵常用的单端面机械密封的典型结构如下图所示。

这种机械密封只有一道密封端面，即所谓“单端面”。单端面机械密封在潜水电泵中可一套单独使用，也可按照需要安装两套单端面机械密封正向串联使用。两套单端面机械密封串联使用时，每套机械密封的作用基本上与双端面机械密封每道的作用类似，但机械密封整体的密封承压能力提高。当水泵的扬程较高时，机械密封的承压能力提高、泄漏量减少。1

单端面机械密封的主要材料一套单端面机械密封单独使用于充油式电动机时，既要防止机外杂质、砂粒和水进入，又要防止机内油液外泄，密封要求较高，密封环材料要求较好，常采用碳化钨或碳化硅材料制作；如安装于充水式电动机轴伸端，一般只要求起防砂作用，可用氧化铝陶瓷、氮化硅或其他较硬的材料制作密封环，成本相对较低廉。

单端面机械密封问题分析对高含固体颗粒介质，选用普通的单端面机械密封会出现下列问题：

①摩擦副早期磨损；

②造成滑动补偿机构堵塞，不能作轴向位移；

③堵塞加载机构，使弹性元件失效；

④造成旋转组件的磨损。2

机械密封设计改进为解决上述问题，需要详细了解密封介质的特性和操作条件，并进行专门设计，从设计上确保其结构、材质或密封系统都能符合要求。

(1)结构特点

在设计时，应采用防止介质颗粒堵塞的结构，如外装式机械密封；采用内装式密封时，应将弹簧与介质隔离。一般情况下．应优先考虑采用单端面机械密封，因为其费用低，占用空间小。但在以下场合必须采用双端面机械密封：

①固体颗粒杂质质量分数超过10%；

②高度浓缩的介质；

③有危险性及有毒介质；

③为避免在强腐蚀性介质中使用昂贵材料的情况等。

(2)摩擦副材料

当结构设计和循环系统不能完全提供对密封的保护时，所选用的摩擦副材料的硬度必须高于磨粒的硬度。通常选用抗磨粒磨损性能好的材料组对，如硬质合金对硬质合金、碳化硅对硬质合金、碳化硼对硬质合金等。采用双端面机械密封时，大气侧的端面材料可与普通机械密封所用材料相同。

(3)密封循环系统

采用单端面机械密封时，为了避免颗粒杂质的危害，需根据不同情况分别采取冲洗、过滤、分离、隔离、保温和加热等措施。

采用双端面机械密封时，要求封液在密封腔内产生相对高压，进行封堵、润滑和冷却循环等。2