機械密封的選型問題

曉昀

機械密封(mechanical seal)是指由至少一對垂直于旋轉軸線的端面在流體壓力和補償機構彈力（或磁力）的作用下以及輔助密封的配合下保持貼合并相對滑動而構成的防止流體泄漏的裝置。

彈力加載機構與輔助密封是金屬性紋管的機械密封我們稱為金屬波紋管密封。在輕型密封中，還有使用橡膠波紋管作輔助密封的，橡膠波紋管彈力有限，一般需要輔以彈簧來滿足加載彈力。 “機械密封”通常被人們簡稱為“機封”。
機械密封是一種旋轉機械的軸封裝置。比如離心泵、離心機、反應釜和壓縮機等設備。由于傳動軸貫穿在設備內外，這樣，軸與設備之間存在一個圓周間隙，設備中的介質通過該間隙向外泄漏，如果設備內壓力低于大氣壓，則空氣向設備內泄漏，因此必須有一個阻止泄漏的軸封裝置。軸封的種類很多，由于機械密封具有泄漏量少和壽命長等優點，所以世界上機械密封是在這些設備最主要的軸密封方式。機械密封又叫端面密封，在國家有關標準中是這樣定義的：“由至少一對垂直于旋轉軸線的端面在流體壓力和補償機構彈力（或磁力）的作用以及輔助密封的配合下保持貼合并相對滑動而構成的防止流體泄漏的裝置。”

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機械密封按工作條件和介質性質的不同，有耐高溫、耐低溫機械密封，耐高壓、耐腐蝕機械密封，耐顆粒介質機械密封和適應易汽化的輕質烴介質的機械密封等，應根據不同的用處選取不同結構型式和材料的機械密封。

選型的主要參數有：密封腔體壓力(MPA)、流體溫度(℃)、工作速度(M/S)、流體的特性以及安裝密封的有效空間等。

機械密封的種類及其特點分析

1、 推壓型機械密封和非推壓型機械密封

　　推壓型機械密封指輔助密封沿軸或軸套機械推壓來補償密封面磨損的機械密封，通常就是指彈簧壓緊式機械密封。

　　非推壓型機械密封用于輔助密封固定在軸上的機械密封，通常為波紋管機械密封。

　　推壓型機械密封和非推壓型機械密封特點的比較見下表。

表 推壓型機械密封和非推壓型機械密封特點

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2、單端面機械密封、無壓雙重機械密封和有壓雙重機械密封

　　單端面機械密封是只有一對摩擦副，結構簡單，制造、拆裝容易，一般只需設置沖洗系統，不需要外供封液系統。

　　有壓雙重機械密封(原稱為雙端面機械密封)指有兩對摩擦副，結構復雜，需要外供封液系統，有壓雙重機械密封密封腔內通入比介質壓力高0.5~1.5bar的隔離液，起封堵、潤滑等作用，隔離液對內側密封起到潤滑作用。無壓雙重密封(原稱為串聯密封)指有兩對摩擦副，結構復雜，需要外供封液系統，無壓雙重密封密封腔內的緩沖液不加壓，工藝介質對內側密封起到潤滑作用。

　　一般情況下，應優先選用單端面機械密封，因為單端面機械密封結構簡單，使用方便，價格低。但在以下場合，優先選用雙重機械密封。

　　(1) 有毒及有危險性介質。

　　(2) 高濃度的H2S。

　　(3) 易揮發的低溫介質(如液化石油氣等)。

　　隨著社會對健康、安全和環境保護的愈來愈重視，無壓雙重機械密封的使用量逐年上升，該無壓雙重機械密封密封可廣泛用于氯乙烯、一氧化碳、輕烴等有毒、易揮發、危險的介質。無壓雙重機械密封的內側密封(第一道密封)是主密封，相當于一個單端面內裝式機械密封，單端面機械密封潤滑由被密封的介質擔當。密封腔內注滿來至封液罐的液體，未加壓。無壓雙重機械密封內側密封一旦失效，導致密封腔的壓力提高，即能由封液罐的壓力表顯示、記錄或報警。同時無壓雙重機械密封外側密封就能在維修前起到密封和容納泄漏液體的作用。

　　對一些有毒、含顆粒介質(或腐蝕性相當厲害的介質)，一般可考慮以下方法：

　　(1) 采用合適的環境控制措施，如外沖洗+帶旋風分離器的管路沖洗系統。

　　(2) 采用有壓雙重機械密封。

　　有壓雙重機械密封隔離液的壓力高于介質壓力，因而泵送介質不會進入密封腔。有壓雙重機械密封內側密封起到阻止隔離液進入泵腔的作用。因此當輸送諸如粘性、磨蝕性及高溫介質時，有壓雙重機械密封內側密封由于沒有暴露在介質中，因此可以不用昂貴的合金制作。有壓雙重機械密封外側密封僅僅起到不使隔離液漏入大氣的作用。


3、平衡型機械密封和非平衡型機械密封

　　機械密封密封腔中的壓力作用在動環上形成了閉合力，端面間的液膜形成開啟力。載荷系數K>1，密封為非平衡型機械密封。一般非平衡型機械密封只能用于低壓。當壓力大于一定的限度，密封面間的液膜就會被擠出。在喪失液膜潤滑及高負荷的作用下，機械密封的密封端面會很快損壞。非平衡型機械密封不能平衡液體對端面的作用，端面比壓隨流體壓力的上升而上升。

　　載荷系數K<1，密封為平衡型機械密封。平衡型機械密封內裝式密封軸上的臺階使密封端面延徑向內移但不減少密封面的寬度。密封的開啟力不變，但由于動環有較大的面積暴露在液體中，因此，閉合力被平衡了相當一部分。平衡型機械密封外裝式密封的平衡方法除作用力方向恰好相反外，其余與內裝式機械密封相同。在這種情況下，要增加閉合力中的液壓的份額，以抵銷機械密封端面間液膜的開啟力。平衡型機械密封能部分平衡液體對端面的作用，端面比壓隨流體壓力的上升而緩慢上升。一般非平衡型機械密封只能用于低壓，但對潤滑性能差，低沸點，易汽化介質及高速工況，即使在低壓下，也應選用平衡型機械密封。因為對于非平衡型機械密封， 當機械密封腔壓力上升時，會將密封端面間的液膜擠出，使機械密封的密封面很快損壞。平衡型機械密封能用于各種壓力場合。

4、內裝式機械密封和外裝式機械密封

　　內裝式機械密封：指機械密封安裝在密封腔內。

　　外裝式機械密封：指機械密封安裝在密封腔外。

　　由于內裝式機械密封的受力情況好，比壓隨介質壓力的增加而增加，內裝式機械密封的泄漏方向與離心力方向相反，因此一般情況均選用內裝式機械密封。只有當介質腐蝕性極強時，且又不想考慮用有壓雙重機械密封時，才考慮選用外裝式機械密封。

5、旋轉式機械密封和靜止式機械密封

　　旋轉式機械密封指補償環隨軸一起轉動的機械密封。

　　靜止式機械密封指補償環不隨軸一起轉動的機械密封。

　　一般情況下均選用旋轉式機械密封，但在軸徑較大，轉速較高(密封圓周速度?25m/s)，由于彈簧及其它旋轉元件產生的離心力較大，動平衡要求高，消耗的攪拌功率也大，應選用靜止式機械密封。此外如果介質受強烈攪動易結晶時，也推薦采用靜止式機械密封。

6、單彈簧機械密封和多彈簧機械密封

　　單彈簧機械密封，結構簡單，彈簧可兼起傳動作用，但端面比壓不均勻，不適用于高速運轉。

　　多彈簧機械密封，結構復雜，彈簧不能兼起傳動作用，但端面比壓均勻，適用于高速運轉。

　　一般情況下，推薦選用多彈簧機械密封。

前景錢

我們常用的是密封圈

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遠祥

密封圈的材質的問題才是大問題了。

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