[科普中国]-单弹簧式机械密封

机械密封

机械密封是一种用于流体旋转机械的轴向密封装置， 它一般由四部分组成，即由动环和静环组成的密封端面 （摩擦副）；以弹性元件为主要零件的缓冲补偿机构；辅助密封圈；使动环随轴旋转的传动机构。缓冲补偿机构一 般采用弹簧和波纹管两种形式，其中波纹管可采用橡胶、 聚四氟乙烯和焊接金属等材料制作，而焊接金属波纹管机 械密封由于具有极好的浮动性和其它诸多的优点，加之微 束弧等离子焊接工艺技术的发展，日渐显出了比弹簧式机 械密封更为优良的性能，并有逐步取代弹簧式机械密封的趋势。

单弹簧式机械密封结构只有一个集中大弹簧的机械密封称为单弹簧式机械密封；有多个点布小弹簧的机械密封称为多弹簧式机械密封。

单弹簧式机械密封的端面受力不均匀，而且高速下离心力使弹簧偏移或变形，弹簧力不易调节，轴向尺寸大，因此，它多用于小直径（轴径不大于Φ80~150mm）、低速密封；多弹簧点布机械密封的端面受力均匀（可经挑选后点布），受离心力影响较小，弹簧力可通过改变弹簧个数来调节，因此，它可用于大直径、高速机械密封。但在腐蚀性介质和有固体颗粒介质的场合下，小弹簧结构会因易腐蚀和堵塞而失效。2

弹簧式机械密封特点弹簧式机械密封在动环与轴（或轴套）的配合处，安装有辅助密封圈，此密封圈为动密封圈。对于动密封圈不但 要求有很好浮动性，而且还要求在动环与轴（或环与机壳） 之间起密封作用，而这两者常常有矛盾。如果动密封圈与 轴贴不紧，必然泄漏，故密封圈就要挤的紧一些，而一个被挤的较紧的密封圈，即使弹性极好的材料，其浮动性仍然有限。

因此有动密封圈的机械密封，动密封圈配合尺寸及安装技术要求较高。此外，动密封圈由于材料老化会失 去弹性，同时沉淀颗粒堵塞也会使动密封圈失去浮动能力，而密封圈材料的耐温性也限制密封的工作温度，所有这些都影响了弹簧式机械密封的使用性能。3

改进方法焊接金属波纹管机械密封在焊接金属波纹管机械密封中密封环和波纹管制成 了一体，中间没有动密封圈，浮动性由波纹管提供。波纹 管不但有较好的轴向浮动性，而且在倾斜方向的浮动性也 很好，这样就保证了密封面可靠的贴合，显著地提高了密 封能力，同时也降低了安装技术要求。焊接金属波纹管机 械密封由于没有了动辅助密封圈，这样就较少了补偿机构 的摩擦阻力，改善了追随行，同时使用温度也不再受辅助密封圈的限制。实际使用证明，在轴易发生垂直度偏差的 地方采用波纹管密封后，效果都很好。

注意事项现在越来越多的工矿企业都看到了焊接金属波纹管 机械密封的优良性能，同时也看到了弹簧式机械密封不可 避免的缺点，已经开始用波纹管结构取代弹簧结构，进行 从弹簧向波纹管的改制。下面结合我们在改制时遇到的实 际情况，提出几点应当注意的事项：

（1）机械密封的使用工况条件工况条件是机械密封改制的基本依据，它包括：采用何种介质，介质的性质、温度和压力，泵轴的转速，和有无冷却冲洗装置等等。

（2）端面比压的选取端面比压是机械密封长期安全运行的重要影响因素，必须合理地选取。首先，端面比压要大于密封端面的液膜反压力，才能使端面更好的贴合，避免工作中密封面开启， 保证密封工作的可靠性。但比压过大会产生过多的热量， 破坏密封间的液膜，使磨损加剧，功率消耗增大，据试验结果和实践使用证明，端面比压般取 0.2～0.3 MPa 为宜。

（3）载荷系数的选取 载荷系数对机械密封的密封性，使用寿命和可靠性等有很大的影响。从密封性的角度看，希望载荷系数大一些， 可得到较高的比压，密封的稳定性和可靠性都较好。但是载荷系数大，产生的摩擦热多，如不能及时地散去，就会使密封端面的温度过高，液膜遭到破坏，磨损加剧，使用寿命缩短。一般载荷系数取0.6～0.85之间较好。

（4）波纹管比压的选取 波纹管比压是促使密封端面贴合的重要因素，当泵在停车与启动时压力较低，或密封腔中正常工作的压力低或工作压力出现较大的波动时，波纹管比压就成为端面比压 的主要组成部分。波纹管比压的大小要根据密封结构，工作条件和介质性质和载荷系数等综合考虑。波纹管比压大有利于密封端面的贴合，增强密封的稳定性，若过大则摩 擦热量大，功率消耗增加，磨损量大，使用寿命短。波纹 管比压过小泄漏量大，密封稳定性差。对于内装内流式机械密封波纹管比压在 0.1～0.25 MPa 之间选取，润滑性好的介质取上限，反之取下限。对于外装式机械密封，波纹管比压是促使密封端面贴合的唯一的力，一般取 0.3～0.7 MPa。3