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離心泵機械密封的結(jié)構(gòu)和原理
閱讀：127 發(fā)布時間：2013-3-19離心泵機械端面密封是一種應(yīng)用廣泛的旋轉(zhuǎn)軸動密封，簡稱機械密封，又稱端面密封。近幾十年來，機械密封技術(shù)有了很大的發(fā)展，在石油、化工、輕工、冶金、機械、航空和原子能等工業(yè)中獲得了廣泛的應(yīng)用。.據(jù)我國當(dāng)代石化行業(yè)統(tǒng)計，80％～9 0％的離心泵采用機械密封。工業(yè)發(fā)達國家里，在旋轉(zhuǎn)機械的密封裝置中，機械密封的用量占全部密封使用量的90％以上。特別是近年來機械密封發(fā)展很快，已成為流體密封技術(shù)中極其重要的動密封形式。
機械密封的基本結(jié)構(gòu)與密封原理
機械密封按國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)定義為：由至少一對垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的端面在流體壓力和補償機構(gòu)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(gòu)成的防止流體泄漏的裝置。
離心泵機械密封一般主要由四大部分組成：①由靜止環(huán)（靜環(huán)）和旋轉(zhuǎn)環(huán)（動環(huán)）組成的一對密封端面，該密封端面有時也稱為摩擦副；是機械密封的核心；②以彈性元件（或磁性元件）為主的補償緩沖機構(gòu)；③輔助密封機構(gòu)；④使動環(huán)和軸一起旋轉(zhuǎn)的傳動機構(gòu)。
機械密封的結(jié)構(gòu)多種多樣，zui常見的結(jié)構(gòu)如圖5—2 7所示。機械密封安裝在旋轉(zhuǎn)軸上，密封腔內(nèi)有緊定螺釘1、彈簧座2、彈簧3、動環(huán)輔助密封圈4、動環(huán)5，它們隨軸一起旋轉(zhuǎn)。機械密封的其他零件，包括靜環(huán)6、靜環(huán)輔助密封圈7和防轉(zhuǎn)銷8安裝在端蓋內(nèi)，端蓋與密封腔體用螺栓連接。軸通過緊定螺釘、彈簧座、彈簧帶動動環(huán)旋轉(zhuǎn)，而靜環(huán)由于防轉(zhuǎn)銷的作用而靜止于端蓋內(nèi)。動環(huán)在彈簧力和介質(zhì)壓力的作用下，與靜環(huán)的端面緊密貼合，并發(fā)生相對滑動，阻止了介質(zhì)沿端面間的徑向泄漏（泄漏點1），構(gòu)成了機械密封的主密封。摩擦副磨損后在彈簧和密封流體壓力的推動下實現(xiàn)補償，始終保持兩密封端面的緊密接觸。動、靜環(huán)中具有軸向補償能力的稱為補償環(huán)，不具有軸向補償能力的稱為非補償環(huán)。圖5～2 7中動環(huán)為補償環(huán)，靜環(huán)為非補償環(huán)。動環(huán)輔助密封圈阻止了介質(zhì)可能沿動環(huán)與軸之間間隙的泄漏（泄漏點2）；而靜環(huán)輔助密封圈阻止了介質(zhì)可能沿靜環(huán)與端蓋之間間隙的泄漏（泄漏點3）。工作時，輔助密封圈無明顯相對運動，基本上屬于靜密封。端蓋與密封腔體連接處的泄漏點4為靜密封，常用O形圈或墊片來密封。
從結(jié)構(gòu)上看，離心泵機械密封主要是將極易泄漏的軸向密封，改變?yōu)椴灰仔孤┑亩嗣婷芊狻Ｓ蓜迎h(huán)端面與靜環(huán)端面相互貼合而構(gòu)成的動密封，是決定機械密封性能和壽命的關(guān)鍵。
機械密封與其他形式的密封相比，具有以下特點。
①密封性好。在長期運轉(zhuǎn)中密封狀態(tài)很穩(wěn)定，泄漏量很小，據(jù)統(tǒng)計約為軟填料密封泄漏量的1％以下。
②使用壽命長。機械密封端面由自潤滑性及耐磨性較好的材料組成多還具有磨損補償機構(gòu)。因此，密封端面的磨損量在正常工作條件下很小，一般的可連續(xù)使用1～2年，特殊的可用到5～1 0年以上。
③運轉(zhuǎn)中不用調(diào)整。由于機械密封靠彈簧力和流體壓力使摩擦副貼合，在運轉(zhuǎn)中即使摩擦副磨損后，密封端面也始終自動地保持貼合。因此，正確安裝后，就不需要經(jīng)常調(diào)整，使用方便，適合連續(xù)化、自動化生產(chǎn)。
④功率損耗小。由于機械密封的端面接觸面積小，摩擦功率損耗小，一般僅為填料密封的20％～30％。
圖5-27 機械密封的基本結(jié)構(gòu)
1-緊定螺釘；2-彈簧座；3-彈簧；4-動環(huán)輔助密封圈；5-動環(huán)；6-靜環(huán)；7-靜環(huán)輔助密封圈；8-防轉(zhuǎn)銷
⑤軸或軸套表面不易磨損。由于機械密封與軸或軸套的接觸部位幾乎沒有相對運動，因此對軸或軸套的磨損較小。
⑥耐振性強。機械密封由于具有緩沖功能，因此當(dāng)設(shè)備或轉(zhuǎn)軸在一定范圍內(nèi)振動時，仍能保持良好的密封性能。
⑦密封參數(shù)高，適用范圍廣。當(dāng)合理選擇摩擦副材料及結(jié)構(gòu)，加之設(shè)置適當(dāng)?shù)臎_洗、冷卻等輔助系統(tǒng)的情況下，機械密封可廣泛適用于各種工況，尤其在高溫、低溫、強腐蝕、高速等惡劣工況下，更顯示出其*性。目前機械密封技術(shù)參數(shù)可達到如下水平：軸徑5～100 0 mm，使用壓力10-6～42 MPa，使用溫度-200～1000℃，機器轉(zhuǎn)速可達50000 r／min，密封流體壓力P與密封端面平均線速度秒的乘積pv值可達1000 MPa.m／s。
⑧熱水離心泵結(jié)構(gòu)復(fù)雜、拆裝不便。與其他密封比較，機械密封的零件數(shù)目多，要求精密，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。特別是在裝配方面較困難，拆裝時要從軸端抽出密封環(huán)，必須把機器部分（聯(lián)軸器）或全部拆卸，要求工人有一定的技術(shù)水平。這一問題目前已作了某些改進，例如采用拆裝方便并可保證裝配質(zhì)量的剖分式和集裝式機械密封等。