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1.機(jī)械密封概述

2.機(jī)械密封優(yōu)缺點(diǎn)

3.機(jī)械密封工作原理

4.機(jī)械密封常用材料選用

5.密封材料的種類及用途

6.機(jī)械密封安裝、使用技術(shù)要領(lǐng)

7.機(jī)械密封在工業(yè)方面發(fā)展及應(yīng)用

8.機(jī)械密封沖洗方案及特點(diǎn)

9.機(jī)械密封典型失效原因分析

10.常見(jiàn)的滲漏現(xiàn)象

11.機(jī)械密封正常運(yùn)行及維護(hù)問(wèn)題

12.機(jī)械密封摩擦副材料寶典

13.機(jī)械密封常用型號(hào)

一、機(jī)械密封概述

機(jī)械密封（端面密封）是一種用來(lái)解決旋轉(zhuǎn)軸與機(jī)體之間密封的裝置。它是由至少一對(duì)垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的端面的流體壓力和補(bǔ)償機(jī)構(gòu)彈力（或磁力）的作用及輔助密封的配合下保持貼合下并相對(duì)滑動(dòng)而構(gòu)成防止流體泄漏的裝置，常用于泵、壓縮機(jī)、反應(yīng)攪拌釜等旋轉(zhuǎn)式流體機(jī)械，也用于齒輪箱、船舶尾軸等密封。因此，機(jī)械密封是一種通用的軸封裝置。

機(jī)械密封結(jié)構(gòu)多種多樣，最常用的機(jī)械密封結(jié)構(gòu)是端面密封。端面密封的靜環(huán)、動(dòng)環(huán)組成一對(duì)摩擦副，摩擦副的作用是防止介質(zhì)泄漏。它要求靜環(huán)、動(dòng)環(huán)，具有良好的耐磨性，動(dòng)環(huán)可以在軸向靈活的移動(dòng)，自動(dòng)補(bǔ)償密封面磨損，使之與靜環(huán)良好的貼合；靜環(huán)具有浮動(dòng)性，起緩沖作用。為此，密封面要求有良好的加工質(zhì)量，保證密封副有良好的貼合性能。構(gòu)成機(jī)械密封的基本元件有靜環(huán)、動(dòng)環(huán)、壓蓋、推環(huán)、彈簧、定位環(huán)、軸套、動(dòng)環(huán)密封圈、靜環(huán)密封圈軸套密封圈等。

彈性元件（彈簧、波紋管）它主要起預(yù)緊、補(bǔ)償和緩沖的作用，要求始終保持足夠的彈性來(lái)克服輔助密封和傳動(dòng)件的摩擦和動(dòng)環(huán)等的慣性，保證端面密封副良好的貼合和動(dòng)環(huán)的追隨性，材料要求耐腐蝕、耐疲勞。

輔助密封（0 形圈、V形圈、U 形圈、楔形圈和異形圈等）它主要起靜環(huán)和動(dòng)環(huán)的密封作用，同時(shí)也起到浮動(dòng)和緩沖作用。要求靜環(huán)的密封元件能保證靜環(huán)與壓蓋之間的密封性，靜環(huán)有一定的浮動(dòng)性，動(dòng)環(huán)的密封元件能保證動(dòng)環(huán)與軸或軸套之間的密封性和動(dòng)環(huán)的浮動(dòng)性。材料要求耐熱等。

1、基本結(jié)構(gòu)

1）端面密封摩擦副

2）緩沖補(bǔ)賞和壓緊機(jī)構(gòu)

3）輔助密封（二級(jí)密封撓性元件）

4）傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

2、基本密封點(diǎn)

1）端面主密封點(diǎn)

2）靜環(huán)與端蓋輔助密封點(diǎn)

3）動(dòng)環(huán)與軸（軸套）輔助密封點(diǎn)

4）端蓋與泵體連接密封點(diǎn)

二、機(jī)械密封的優(yōu)缺點(diǎn)

1、優(yōu)點(diǎn)

（1）結(jié)構(gòu)可靠，泄漏量可以限制到很少，只要主密封面的表面粗糙度和平直度能保證達(dá)到要求，只要材料耐磨性好，機(jī)械密封可以達(dá)到很少泄漏量，甚至肉眼看不見(jiàn)泄漏。

（2）壽命長(zhǎng)。在機(jī)械密封中，主要磨損部分是密封摩擦副端面，因?yàn)槊芊舛嗣娴哪p量在正常工作條件下不大，一般可以連續(xù)使用1～2年，特殊場(chǎng)合下也有用到5～10年。

（3）運(yùn)轉(zhuǎn)中無(wú)需調(diào)整。由于機(jī)械密封靠彈簧力和流體壓力使摩擦副貼合，在運(yùn)轉(zhuǎn)中自動(dòng)保持接觸，裝配后就不用像普通軟填料那樣需調(diào)整壓緊。

（4）具有耐耐振性。在轉(zhuǎn)速為3000r/min下最大振幅不超過(guò) 0.05mm使用PV值不斷提高

（5）功率損失小。填料密封是靠盤(pán)根的壓緊在軸上或軸套上起作用的。填料密封與軸直接摩擦，填料壓的越緊摩擦力就越大、消耗功率也就越大。而機(jī)械密封的摩擦是處于半液摩擦狀態(tài)，摩擦系數(shù)非常的小，機(jī)械密封的功率損失是填料密封的10～50%

（6）波紋管密封軸或軸套不受磨損，對(duì)旋轉(zhuǎn)軸的振擺和軸對(duì)殼體的偏斜不敏感。

（7）適用范圍廣。當(dāng)介質(zhì)易燃、易爆、有毒有害時(shí)，采用機(jī)械密封可保證密封。它還適用于高溫、低溫、高壓、真空各種轉(zhuǎn)速的及腐蝕介質(zhì)的設(shè)備密封。

2、缺點(diǎn)

（1）如結(jié)構(gòu)比填料密封復(fù)雜，加工精度要求高，并要求一定的安裝技術(shù)等，特別是干氣密封的安裝要求更高。而且密封技術(shù)發(fā)展的很快，新技術(shù)不斷出現(xiàn)給我們維修帶來(lái)了新的課題。

（2）結(jié)構(gòu)復(fù)雜、拆裝不便。與其它密封比較，機(jī)械端面密封的零件數(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(shí)要從軸端抽出密封環(huán)，必須把機(jī)器部分（聯(lián)軸器）或全部拆卸。這一問(wèn)題目前已作了某些改進(jìn)，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(jī)械密封等。

三、機(jī)械密封的工作原理

機(jī)械密封亦稱端面密封，是靠一對(duì)或數(shù)對(duì)垂直于軸作相對(duì)滑動(dòng)的端面在流體壓力和補(bǔ)償機(jī)構(gòu)的彈力（或磁力）作用下，依賴輔助密封的配合與另一端保持貼合，并相對(duì)滑動(dòng)，從而防止流體泄漏。

四、機(jī)械密封常用材料的選用

清水，常溫：（動(dòng)）9Cr18，1Cr13 堆焊鈷鉻鎢，鑄鐵；（靜）浸樹(shù)脂石墨，青銅，酚醛塑料。

河水（含泥沙），常溫：（動(dòng)）碳化鎢，（靜）碳化鎢。

海水，常溫：（動(dòng)）碳化鎢，1Cr13 堆焊鈷鉻鎢，鑄鐵；（靜）浸樹(shù)脂石墨，碳化鎢，金屬陶瓷。

過(guò)熱水 100度：（動(dòng)）碳化鎢，1Cr13 堆焊鈷鉻鎢，鑄鐵；（靜）浸樹(shù)脂石墨，碳化鎢，金屬陶瓷。

汽油，潤(rùn)滑油，液態(tài)烴，常溫：（動(dòng)）碳化鎢，1Cr13 堆焊鈷鉻鎢，鑄鐵；（靜）浸樹(shù)脂或錫銻合金石墨，酚醛塑料。

汽油，潤(rùn)滑油，液態(tài)烴，100度：（動(dòng)）碳化鎢，1Cr13 堆焊鈷鉻鎢；（靜）浸青銅或樹(shù)脂石墨。

汽油，潤(rùn)滑油，液態(tài)烴，含顆粒：（動(dòng)）碳化鎢；（靜）碳化鎢 。

五、密封材料的種類及用途

密封材料應(yīng)滿足密封功能的要求。由于被密封的介質(zhì)不同，以及設(shè)備的工作條件不同，要求密封材料的具有不同的適應(yīng)性。對(duì)密封材料的要求一般是：

1） 材料致密性好，不易泄露介質(zhì)。

2） 有適當(dāng)?shù)臋C(jī)械強(qiáng)度和硬度。

3） 壓縮性和回彈性好，永久變形小。

4） 高溫下不軟化，不分解，低溫下不硬化，不脆裂。

5） 抗腐蝕性能好，在酸，堿，油等介質(zhì)中能長(zhǎng)期工作，其體積和硬度變化小，且不粘附在金屬表面上。

6） 摩擦系數(shù)小，耐磨性好。

7） 具有與密封面結(jié)合的柔軟性。

8） 耐老化性好，經(jīng)久耐用。

9） 加工制造方便，價(jià)格便宜，取材容易。

六、機(jī)械密封安裝、使用技術(shù)要領(lǐng)

1）設(shè)備轉(zhuǎn)軸的徑向跳動(dòng)應(yīng)≤0.04毫米，軸向竄動(dòng)量不允許大于0.1毫米；

2）設(shè)備的密封部位在安裝時(shí)應(yīng)保持清潔，密封零件應(yīng)進(jìn)行清洗，密封端面完好無(wú)損，防止雜質(zhì)和灰塵帶入密封部位；

3）在安裝過(guò)程中嚴(yán)禁碰擊、敲打，以免使機(jī)械密封摩擦副破損而密封失效；

4）安裝時(shí)在與密封相接觸的表面應(yīng)涂一層清潔的機(jī)械油，以便能順利安裝；

5）安裝靜環(huán)壓蓋時(shí)，擰緊螺絲必須受力均勻，保證靜環(huán)端面與軸心線的垂直要求；

6）安裝后用手推動(dòng)動(dòng)環(huán)，能使動(dòng)環(huán)在軸上靈活移動(dòng)，并有一定彈性；

7）安裝后用手盤(pán)動(dòng)轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)軸應(yīng)無(wú)輕重感覺(jué)；

8）設(shè)備在運(yùn)轉(zhuǎn)前必須充滿介質(zhì)，以防止干摩擦而使密封失效。

七、機(jī)械密封在工業(yè)方面發(fā)展及應(yīng)用

橡膠是最常用的密封材料。除橡膠外，適合于做密封材料的還有石墨等，聚四氟乙烯以及各種密封膠等。

當(dāng)前采用新材料和工藝的各種機(jī)械密封的新技術(shù)，進(jìn)展較快，有下列的機(jī)械密封新技術(shù)。密封面開(kāi)槽密封技術(shù)近年來(lái)，在機(jī)械密封的密封端面上開(kāi)了各種各樣的流槽，以產(chǎn)生流體靜、動(dòng)壓效應(yīng)，現(xiàn)在還在不斷更新。

零泄漏密封技術(shù)過(guò)去總認(rèn)為接觸式和非接觸式機(jī)械密封不可能達(dá)到零泄漏（或無(wú)泄漏）。以色列利用開(kāi)槽密封技術(shù)，提出零泄漏非接觸式機(jī)械端面密封的新概念，并已用于核電站潤(rùn)滑油泵中。干運(yùn)轉(zhuǎn)氣體密封技術(shù)這類密封是將開(kāi)槽密封技術(shù)用于氣體密封。上游泵送密封技術(shù)即利用密封面上開(kāi)流槽將下游少量泄漏流體泵送回上游。

上述幾類密封的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：采用淺槽，且膜厚和流槽的深均屬微米級(jí)，并采用潤(rùn)滑槽，徑向密封壩和周向密封堰組成密封和承載部分。也可以說(shuō)開(kāi)槽密封是平面密封和開(kāi)槽軸承的結(jié)合。其優(yōu)點(diǎn)是泄漏量小（甚至無(wú)泄漏）、膜厚大，消除接觸摩擦、功耗和發(fā)熱量小。熱流體動(dòng)壓密封技術(shù)它是利用各種形狀較深的密封面流槽，造成局部熱變形，以產(chǎn)生流體動(dòng)力楔效應(yīng)。這種具有流體動(dòng)壓承載能力的密封，稱之為熱流體動(dòng)力楔密封。

波紋管密封技術(shù)可分為成型金屬波紋管和焊接金屬波紋管機(jī)械密封技術(shù)。

多端面密封技術(shù)分為雙密封、中間環(huán)密封、多密封技術(shù)。另外還有平行面密封技術(shù)、監(jiān)控密封技術(shù)、組合密封技術(shù)等。

八、機(jī)械密封沖洗方案及特點(diǎn)

沖洗的目的在于防止雜質(zhì)集積，防止氣囊形成，保持和改善潤(rùn)滑等，當(dāng)沖洗液溫度較低時(shí)，兼有冷卻作用。沖洗的方式主要有如下：

（一）內(nèi)沖洗

1、正沖洗

1）特點(diǎn)：利用工作主機(jī)的被密封介質(zhì)，由泵的出口端通過(guò)管路引入密封腔。

2）應(yīng)用：用于清潔流體， p1稍大于p進(jìn)，當(dāng)溫度高或有雜質(zhì)時(shí)，可在管路上設(shè)置冷卻器、過(guò)濾器等。

2、反沖洗

1）特點(diǎn)：利用工作主機(jī)的被密封介質(zhì)，由泵的出口端引入密封腔，沖洗后通過(guò)管路流回泵入口。

2）應(yīng)用：用于清潔流體，且p進(jìn)<p1<p< span="">出，當(dāng)溫度高或有雜質(zhì)時(shí)，可在管路上設(shè)置冷卻器、過(guò)濾器等。

3、全沖洗

1）特點(diǎn)：利用工作主機(jī)的被密封介質(zhì)，由泵的出口端通過(guò)管路引入密封腔，沖洗后再經(jīng)管路流回泵入口。

（二）外沖洗

特點(diǎn)：引入外系統(tǒng)與被密封介質(zhì)相容的清潔流體至密封腔進(jìn)行沖洗。

應(yīng)用：外沖洗液壓力應(yīng)比被密封介質(zhì)大0.05--0.1MPa，適用于介質(zhì)為高溫或固體顆粒的場(chǎng)合。沖洗液的流量應(yīng)保證帶走熱量，還需滿足沖洗的需要，不會(huì)產(chǎn)生對(duì)密封件的沖蝕。為此，需控制密封腔的壓力和沖洗的流速，一般清潔沖洗液的流速應(yīng)小于5m/s；

含有顆粒的漿狀液體須小于3m/s，為達(dá)到上述的流速值，沖洗液與密封腔壓力的差值應(yīng)<0.5MPa，一般取0.05--0.1MPa，對(duì)雙端面機(jī)械密封可取0.1--0.2MP，沖洗液進(jìn)入和排出密封腔的孔口位置，應(yīng)設(shè)置在密封端面附近，且應(yīng)在靠近動(dòng)環(huán)側(cè)，為了防止石墨環(huán)被沖蝕或因冷卻不均引起溫差變形，以及雜質(zhì)堆積和結(jié)焦等，可采用切向引入或多點(diǎn)沖洗.必要時(shí)，沖洗液可以是熱水或蒸汽。

九、機(jī)械密封典型失效原因分析

（一）機(jī)械密封本身問(wèn)題

1、鑲裝不到位或不平整。

2、載荷系數(shù)太大或端面比壓設(shè)計(jì)不合理。

3、材質(zhì)選用不當(dāng)。

4、密封面不平。

5、密封面太寬或太窄。

（二）輔助系統(tǒng)問(wèn)題

1、工況條件復(fù)雜，但沒(méi)有沖洗等輔助設(shè)施。

2、沖洗管堵塞。

3、冷卻管結(jié)垢。

（三）介質(zhì)及工作條件問(wèn)題

1、介質(zhì)腐蝕性強(qiáng)。

2、介質(zhì)中有固體顆粒。

3、設(shè)備抽空。

4、密封面結(jié)晶。

5、介質(zhì)粘度太大。

（四）泵的問(wèn)題

1、軸的加工精度不佳、串軸、跳動(dòng)、安裝間隙過(guò)大。

2、泵開(kāi)啟后振動(dòng)太大。

3、壓蓋墊環(huán)不佳。

4、密封箱不平。

5、機(jī)械密封安裝沒(méi)有達(dá)到應(yīng)有的壓縮量。

十、常見(jiàn)的滲漏現(xiàn)象

機(jī)械密封滲漏的比例占全部維修泵的50 %以上，機(jī)械密封的運(yùn)行好壞直接影響到水泵的正常運(yùn)行，現(xiàn)總結(jié)分析如下：

1、周期性滲漏

（1）泵轉(zhuǎn)子軸向竄動(dòng)量大，輔助密封與軸的過(guò)盈量大，動(dòng)環(huán)不能在軸上靈活移動(dòng)。在泵翻轉(zhuǎn)，動(dòng)、靜環(huán)磨損后，得不到補(bǔ)償位移。

對(duì)策：在裝配機(jī)械密封時(shí)，軸的軸向竄動(dòng)量應(yīng)小于0．1mm ，輔助密封與軸的過(guò)盈量應(yīng)適中，在保證徑向密封的同時(shí)，動(dòng)環(huán)裝配后保證能在軸上靈活移動(dòng)（把動(dòng)環(huán)壓向彈簧能自由地彈回來(lái)）。

（2）密封面潤(rùn)滑油量不足引起干摩擦或拉毛密封端面。

對(duì)策：油室腔內(nèi)潤(rùn)滑油面高度應(yīng)加到高于動(dòng)、靜環(huán)密封面。

（3）轉(zhuǎn)子周期性振動(dòng)。原因是定子與上、下端蓋未對(duì)中或葉輪和主軸不平衡，汽蝕或軸承損壞（磨損），這種情況會(huì)縮短密封壽命和產(chǎn)生滲漏。

對(duì)策：可根據(jù)維修標(biāo)準(zhǔn)來(lái)糾正上述問(wèn)題。

2、由于壓力產(chǎn)生的滲漏

（1）高壓和壓力波造成的機(jī)械密封滲漏由于彈簧比壓力及總比壓設(shè)計(jì)過(guò)大和密封腔內(nèi)壓力超過(guò)3MPa時(shí)，會(huì)使密封端面比壓過(guò)大，液膜難以形成，密封端面磨損嚴(yán)重，發(fā)熱量增多，造成密封面熱變形。

對(duì)策：在裝配機(jī)封時(shí)，彈簧壓縮量一定要按規(guī)定進(jìn)行，不允許有過(guò)大或過(guò)小的現(xiàn)象，高壓條件下的機(jī)械密封應(yīng)采取措施。為使端面受力合理，盡量減小變形，可采用硬質(zhì)合金、陶瓷等耐壓強(qiáng)度高的材料，并加強(qiáng)冷卻的潤(rùn)滑措施。

（2）真空狀態(tài)運(yùn)行造成的機(jī)械密封滲漏泵在起動(dòng)、停機(jī)過(guò)程中，由于泵進(jìn)口堵塞，抽送介質(zhì)中含有氣體等原因，有可能使密封腔出現(xiàn)負(fù)壓，密封腔內(nèi)若是負(fù)壓，會(huì)引起密封端面干摩擦，內(nèi)裝式機(jī)械密封會(huì)產(chǎn)生漏氣（水）現(xiàn)象，真空密封與正壓密封的不同點(diǎn)在于密封對(duì)象的方向性差異，而且機(jī)械密封也有其某一方向的適應(yīng)性。

對(duì)策：采用雙端面機(jī)械密封，這樣有助于改善潤(rùn)滑條件，提高密封性能。

3、由于介質(zhì)引起的滲漏

（1）大多數(shù)潛污泵機(jī)械密封拆解后，靜環(huán)和動(dòng)環(huán)的輔助密封件無(wú)彈性，有的已經(jīng)腐爛，造成了機(jī)封的大量滲漏甚至有磨軸的現(xiàn)象。由于高溫、污水中的弱酸、弱堿對(duì)靜環(huán)和動(dòng)環(huán)輔助橡膠密封件的腐蝕作用，造成了機(jī)械滲漏過(guò)大，動(dòng)、靜環(huán)橡膠密封圈材料為丁腈—40 ，不耐高溫，不耐酸堿，當(dāng)污水為酸性堿性時(shí)易腐蝕。

對(duì)策：對(duì)腐蝕性介質(zhì)，橡膠件應(yīng)選用耐高溫、耐弱酸、弱堿的氟橡膠。

（2）固體顆粒雜質(zhì)引起的機(jī)械密封滲漏如果固體顆粒進(jìn)入密封端面，將會(huì)劃傷或加快密封端面的磨損，水垢和油污在軸（套）表面的堆積速度超過(guò)摩擦副的磨損速度，致使動(dòng)環(huán)不能補(bǔ)償磨耗位移，硬對(duì)硬摩擦副的運(yùn)轉(zhuǎn)壽命要比硬對(duì)石墨摩擦副的長(zhǎng)，因?yàn)楣腆w顆粒會(huì)嵌入石墨密封環(huán)的密封面內(nèi)。

對(duì)策：在固體顆粒容易進(jìn)入的位置應(yīng)選用碳化鎢對(duì)碳化鎢摩擦副的機(jī)械密封。

4、因其他問(wèn)題引起的機(jī)械密封滲漏

機(jī)械密封中還存在設(shè)計(jì)、選擇、安裝等不夠合理的地方。

（1）彈簧壓縮量一定要按規(guī)定進(jìn)行，不允許有過(guò)大或過(guò)小的現(xiàn)象，誤差±2mm ，壓縮量過(guò)大增加端面比壓，摩擦熱量過(guò)多，造成密封面熱變形和加速端面磨損，壓縮量過(guò)小動(dòng)靜環(huán)端面比壓不足，則不能密封。

（2）安裝動(dòng)環(huán)密封圈的軸（或軸套）端面及安裝靜環(huán)密封圈的密封壓蓋（或殼體）的端面應(yīng)倒角并修光，以免裝配時(shí)碰傷動(dòng)靜環(huán)密封圈。

十一、機(jī)封正常運(yùn)行和維護(hù)問(wèn)題

1、啟動(dòng)前的準(zhǔn)備工作及注意事項(xiàng)

a 全面檢查機(jī)械密封，以及附屬裝置和管線安裝是否齊全，是否符合技術(shù)要求。

b 機(jī)械密封啟動(dòng)前進(jìn)行靜壓試驗(yàn)，檢查機(jī)械密封是否有泄漏現(xiàn)象。若泄漏較多，應(yīng)查清原因設(shè)法消除。如仍無(wú)效，則應(yīng)拆卸檢查并重新安裝。一般靜壓試驗(yàn)壓力用2-3公斤/平方厘米。

c 按泵旋向盤(pán)車，檢查是否輕快均勻。如盤(pán)車吃力或不動(dòng)時(shí)，則應(yīng)檢查裝配尺寸是否錯(cuò)誤，安裝是否合理。

2、安裝與停運(yùn)

a 啟動(dòng)前應(yīng)保持密封腔內(nèi)充滿液體。對(duì)于輸送凝固的介質(zhì)時(shí)，應(yīng)用蒸氣將密封腔加熱使介質(zhì)熔化。啟動(dòng)前必須盤(pán)車，以防止突然啟動(dòng)而造成軟環(huán)碎裂。

b 對(duì)于利用泵外封油系統(tǒng)的機(jī)械密封，應(yīng)先啟動(dòng)封油系統(tǒng)。停車后最后停止封油系統(tǒng)。

c 熱油泵停運(yùn)后不能馬上停止封油腔及端面密封的冷卻水，應(yīng)待端面密封處油溫降到80度以下時(shí)，才可以停止冷卻水，以免損壞密封零件。

3、運(yùn)轉(zhuǎn)

a 泵啟動(dòng)后若有輕微泄漏現(xiàn)象，應(yīng)觀察一段時(shí)間。如連續(xù)運(yùn)行4小時(shí)，泄漏量仍不減小，則應(yīng)停泵檢查。

b 泵的操作壓力應(yīng)平穩(wěn)，壓力波動(dòng)不大于1公斤/平方厘米。

c 泵在運(yùn)轉(zhuǎn)中，應(yīng)避免發(fā)生抽空現(xiàn)象，以免造成密封面干摩擦及密封破壞。

機(jī)械密封本身是一種要求較高的精密部件，對(duì)設(shè)計(jì)、機(jī)械加工、裝配質(zhì)量都有很高的要求。在使用機(jī)械密封時(shí)，應(yīng)分析使用機(jī)械密封的各種因素，使機(jī)械密封適用于各種泵的技術(shù)要求和使用介質(zhì)要求且有充分的潤(rùn)滑條件，這樣才能保證密封長(zhǎng)期可靠地運(yùn)轉(zhuǎn)。

十二、機(jī)械密封摩擦副材料

碳化硅陶瓷是近年發(fā)展的新材料。它具有很低的摩擦因數(shù)，很高的硬度，良好的耐磨性。它具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、耐熱性和抗熱振性。

碳化硅有反應(yīng)燒結(jié)碳化硅、常壓燒結(jié)碳化硅和熱壓碳化硅。

表1列出國(guó)產(chǎn)碳化硅的性能。

性能 反應(yīng)燒結(jié)氮化硅 熱壓氮化硅

密度/gNaN-3

孔隙率/%

抗彎強(qiáng)度/MPa

抗壓強(qiáng)度/MPa

抗拉強(qiáng)度/MPa

抗沖擊強(qiáng)度/MPa

彈性模量/MPa

摩擦因數(shù)

硬度(HRA)

熱膨脹系數(shù)/℃-1

熱導(dǎo)率/W·(m·K)-1

電阻率(200℃)/Ω·cm

(700℃)/Ω·cm 2.5～2.6

13～16

196.13

1176.8

117.68～137.29

0.15～0.2

(1.670～2.16)×105

0.1

80～85

2.5×10-6

5.02

1018

108 3.13

<1

688.47～784.52

1569.1

-

0.39

-

-

91～92

(2.7～2.8)×10-6

-

-

-

硬質(zhì)合金。硬質(zhì)合金主要是碳化鎢WC，分別有鈷基碳化鎢WC-Co、鎳基碳化鎢WC-Ni和鈷-鎳基碳化鎢WC-Co-Ni。碳化鎢的特點(diǎn)：硬度高，耐磨性好；機(jī)械強(qiáng)度高，抗彎性好；導(dǎo)熱率較高而膨脹系數(shù)較小，密封面摩擦熱容易導(dǎo)出；無(wú)鈷硬質(zhì)合金耐腐蝕性較好。

材料 密度/gNaN-3 抗彎強(qiáng)度/MPa 彈性模量/MPa 熱膨脹系數(shù)/℃-1 硬度(HRA) 熱導(dǎo)率/W·(m·K)-1

熱壓SiC 3.1～3.2 441.3～539.37 3.92×105 4.5×10-6 93～94 83.74

常壓燒結(jié)SiC 3.0～3.10 372.65～451.11 4.07×105 4.3×10-6 91～92 92.11

反應(yīng)燒結(jié)SiC 3.05 343.23～362.85 3.33×105 4.3×10-6 91～92 125.6

表2列出國(guó)產(chǎn)碳化鎢的性能。

機(jī)械輔助密封材料

機(jī)械密封的輔助密封是保證密封可靠和延長(zhǎng)使用壽命的重要零件。輔助密封包括動(dòng)、靜環(huán)的輔助密封圈。其作用是保證密封的軸與動(dòng)環(huán)之間的靜環(huán)座（壓蓋）與靜環(huán)之間密封，補(bǔ)償密封面的偏斜和振動(dòng)；保證使動(dòng)、靜環(huán)端面緊密結(jié)合具有浮動(dòng)性。

牌號(hào) 化學(xué)成分/% 物理-力學(xué)性能 備注

WC Co 密度 硬度(HRC) 抗彎強(qiáng)度/MPa 膨脹系數(shù)/℃-1(0～300℃)

YG3 97 3 14.9～15.3 91 10.29 耐腐蝕性好，可在高速下使用

YG6 94 6 14.6～15 89.5 10.20 4.5×10-6 耐摩性較高，有一定的沖擊韌性，常用作動(dòng)、靜環(huán)材料

YG8 92 8 14.4～14.8 89 14.71 4.5×10-6 耐摩性較YG6差，有時(shí)也用作動(dòng)、靜環(huán)材料

YG15 85 15 13.9～14.1 87 18.63 5.3×10-6 強(qiáng)度高，沖擊韌性好，常用作動(dòng)、靜環(huán)材料

表3.國(guó)產(chǎn)碳化鎢硬質(zhì)合金的物理-力學(xué)性

機(jī)械密封對(duì)輔助密封圈材料的要求：

1）材料彈性好，特別是要求良好的復(fù)原性，永久變形要??；

2）不受流體介質(zhì)的侵蝕，而且在介質(zhì)中的膨脹和收縮都不大；

3）摩擦因數(shù)小和耐磨性好；

4）使用溫度范圍要廣，在高、低溫下不粘著、不變硬、脆和失彈；

5）要有適當(dāng)?shù)牧W(xué)性能，如扯斷強(qiáng)度及其延伸率、耐壓等，在壓力作用下無(wú)顯著變形，有優(yōu)良的抗撕裂性、耐磨性和耐壓性等；

6）便于加工并可得到高的精度；

7）抗介質(zhì)腐蝕、溶解、溶脹、老化等性能好，對(duì)介質(zhì)不應(yīng)有污染等。

 

作為輔助密封圈的材料有橡膠、塑料、石棉、膨脹石墨、石墨和金屬脹圈等。橡膠圈是使用最廣的一種輔助密封圈。常用的橡膠密封圈材料有丁腈橡膠、氟橡膠、硅橡膠、氯丁橡膠、丁苯橡膠等。

丁腈橡膠是常用的一種耐油橡膠。它是丁二烯和丙烯腈的共聚物。根據(jù)丙烯腈含量多少分成若干種：低丙烯腈（丁腈-18）、中丙烯腈（丁腈-26）和高丙烯腈（丁腈-40）、丙烯腈含量越高，它的耐油性越好，抗張強(qiáng)度、硬度和耐磨性、耐水性增加，透氣性減小。隨之而來(lái)，它在極性溶劑中是溶解度卻增大，耐腐蝕性也受到影響，彈性和耐寒性也變差。丁腈橡膠不耐撓曲，抗撕裂也較差。

氟橡膠具有耐高溫、耐油、耐化學(xué)腐蝕的優(yōu)點(diǎn)。氟橡膠中應(yīng)用最廣的是含氟烯烴共聚物，主要是26型和23型。26型中有氟橡膠-26系偏氟橡乙烯與六氟丙烯的乳液共聚物和氟橡膠-246系偏氟乙烯、六氟丙烯與四氟丙烯的三元共聚物。23型氟橡膠由偏氟乙烯與三氟氯乙烯在室溫及3.24MPa壓力下用懸浮聚合法制得的一種無(wú)定形橡膠狀共聚物。它不能用于液氨、氨水中。

硅橡膠是由二甲基硅氧烷與其他有機(jī)硅單體在酸或堿性催化劑存在下聚合成的一種極性高分子聚合物。硅橡膠有很高的熱穩(wěn)定性，但它有極性，容易在酸堿作用下發(fā)生離子型裂解，因此耐腐蝕性差，不適宜用于石油系溶劑（如苯、甲苯等）、丙酮、酮醚等有機(jī)溶劑。

聚四氟乙烯具有優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性和耐油、耐溶劑、抗老化、耐溫性能，并有相當(dāng)?shù)偷哪Σ烈驍?shù)和一定的強(qiáng)度、彈性、柔性和不粘著性，因此廣泛用作各種溫度、壓力、腐蝕性介質(zhì)條件下的密封圈。

綜上所述，輔助密封材料，在一般介質(zhì)中可使用橡膠材料制成的O形圈、墊圈和波紋管等；在腐蝕性介質(zhì)中可使用聚四氟乙烯制成的V形圈、楔形環(huán)、墊圈和波紋管等；在高、低溫條件下可使用金屬波紋管。選用時(shí)應(yīng)考慮材料的使用溫度和耐腐蝕性。

幾種材料的使用溫度、適用介質(zhì)見(jiàn)表4。

材料名稱 使用溫度/℃ 使用介質(zhì)或特性

橡膠 丁晴橡膠 -30～100 油、水、醇等

氯丁橡膠 -40～100 無(wú)機(jī)酸、堿溶液、水、醇等

乙丙橡膠 -50～100 堿、溶劑和各種化學(xué)、放射性介質(zhì)

氟橡膠 -20～100 酸、油類、溶劑等

硅橡膠 -60～230 醇、堿、低溶脹性礦物質(zhì)

聚四氟乙烯 -100～250 各種腐蝕性介質(zhì)

金屬 沉淀硬化不銹鋼AM350 -40～450 熱處理后強(qiáng)度高，耐腐蝕性與1Cr18Ni9Ti相似

高鎳合金Inconel-750 -250～750 高、低溫強(qiáng)度好，耐腐蝕性好，但焊接困難，成本高

鎳鉬合金HastelloyC 約1000 耐腐蝕性最好，不用熱處理，強(qiáng)度高，但成本高

表4.機(jī)械密封輔助密封材料列表

機(jī)械密封主要零件材料選擇：

機(jī)械密封各主要零件的材料應(yīng)根據(jù)使用工況進(jìn)行選擇，見(jiàn)表5。

工況 摩擦副 輔助密封

介質(zhì) 濃度 溫度/℃ 旋轉(zhuǎn)環(huán) 靜止環(huán)

清水 室溫 石墨 陶瓷、高鎳鑄鐵、堆焊鈷鉻鎢 丁晴橡膠

河水 （含泥沙） 碳化鎢、碳化硅 碳化鎢、碳化硅 丁晴橡膠

海水 石墨 陶瓷，碳化鎢 丁晴橡膠

汽油 -20～80 石墨 高鎳鑄鐵，碳化鎢，陶瓷 氟橡膠

80～135 PTFE

煤油 -20～80 石墨 高鎳鑄鐵，碳化鎢，陶瓷 丁晴橡膠

80～200 氟橡膠，PTFE

柴油 -20～80 石墨 高鎳鑄鐵，碳化鎢，陶瓷 丁晴橡膠

80～200 氟橡膠，PTFE

機(jī)油 -20～30 石墨 高鎳鑄鐵，碳化鎢，堆焊鈷鉻鎢，青銅、陶瓷 丁晴橡膠

原油 -20～135 石墨 碳化鎢，陶瓷 氟橡膠

135～200 PTFE

（含雜質(zhì)） -20～135 碳化鎢 碳化鎢 氟橡膠

135～200 PTFE

輕質(zhì)碳?xì)浠衔?span style="white-space:pre"> -20～80 石墨 碳化鎢 氟橡膠、PTFE

硫酸 <10% -20～80 石墨 陶瓷 氟橡膠

>10% -20～135 填充PTFE PTFE

硝酸 <5% -20～80 石墨 陶瓷、高硅鑄鐵 氟橡膠

>5% 填充PTFE 陶瓷 PTFE

醋酸 <30% -20～135 填充PTFE 陶瓷 乙丙橡膠、PTFE

>30% 石墨 PTFE

堿 -20～80 石墨、填充PTFE 高鎳鑄鐵、陶瓷、碳化鎢 乙丙橡膠

80～200 PTFE

食品 -20～80 石墨 陶瓷 丁晴橡膠

植物油 -20～80 石墨 高鎳鑄鐵、陶瓷 乙丙橡膠、PTFE

有機(jī)物 -20～80 石墨 碳化鎢、鑄鐵、堆焊鈷鉻鎢 乙丙橡膠、PTFE

 

十三、機(jī)械密封常用型號(hào)：

HU1型

HU1型機(jī)械密封符合ISO3096DIN24960和GB6556標(biāo)準(zhǔn)。輔助密封卷根據(jù)工況要求可選用同規(guī)格橡膠“O”圈PTFE“V”圈。單彈簧、非平衡型撥叉?zhèn)鲃?dòng)、補(bǔ)償能力強(qiáng)，安裝時(shí)與軸旋向無(wú)關(guān)。

磨擦副材質(zhì)與輔助密封材質(zhì)可根據(jù)實(shí)際工況選用。

適用范圍

被密封介質(zhì)：油水、結(jié)晶性強(qiáng)堿、鹽、高溶度流體、漿料、有機(jī)溶劑及其他弱腐蝕溶液。

密封腔壓力：≤1Mpa

密封腔溫度：-20℃~220℃

線速度：≤15m/s

HU3型

HU3型機(jī)械密封符合DIN24960及GB/T6556-94標(biāo)準(zhǔn)，可替代116U、59U型機(jī)封、為非平衡型、單端面結(jié)構(gòu)、任意旋向。各種污水泵、化工泵、熱循環(huán)泵均適用。彈簧選擇有：蝶形彈簧、多彈簧等。

磨擦副材質(zhì)與輔助密封材質(zhì)請(qǐng)根據(jù)實(shí)際工況選用。

適用范圍：

被密封介質(zhì)：油、水、酸、堿、鹽等一般腐蝕性介質(zhì)。

密封腔壓力：≤1 .6Mpa

密封腔溫度：-50℃~220℃

線速度：≤20m/s

HU5型

HU5型機(jī)械密封符合DIN24960標(biāo)準(zhǔn)，背靠背安裝亦符合DIN24960標(biāo)準(zhǔn)雙端面機(jī)械密封，屬于部分平衡型、橡膠波紋管，單彈簧、單端面結(jié)構(gòu)，動(dòng)環(huán)靠橡膠波紋管的過(guò)盈量驅(qū)動(dòng)，浮動(dòng)性好，彈簧也起傳遞扭矩作用。

磨擦副材質(zhì)與輔助密封材質(zhì)請(qǐng)根據(jù)實(shí)際工況選用。

適用范圍：

被密封介質(zhì)：含顆粒的廢水、油、污水。

密封腔壓力：≤1.6Mpa

密封腔溫度：-20℃~140℃

線速度：≤10m/s

HU7型

HU7型機(jī)械密封符合DIN24960及GB/T6556-94標(biāo)準(zhǔn)，可替代108U型機(jī)封，非平衡、圓錐形彈簧結(jié)構(gòu)，彈簧的旋向與軸旋向有關(guān)。

磨擦副材質(zhì)與輔助密封材質(zhì)可根據(jù)實(shí)際工況選用。

適用范圍：

被密封介質(zhì)：污水泵、潛水泵、化工泵、循環(huán)泵、清水泵和加熱系統(tǒng)。

密封腔壓力：≤1Mpa

密封腔溫度：-20℃~180℃

線速度：≤15m/s

HUU803型

HUU803型機(jī)械密封符合DIN24960及GB/T6556-94標(biāo)準(zhǔn)，為非平衡型，多彈簧結(jié)構(gòu)雙端面，傳動(dòng)套傳動(dòng)。密封腔壓力必須高于介質(zhì)壓力0.1-0.2Mpa。

磨擦副材質(zhì)與輔助密封材質(zhì)請(qǐng)根據(jù)實(shí)際工況選用。

適用范圍：

被密封介質(zhì)：酸、堿、鹽、海水、汽體易燃易爆有毒介質(zhì)

密封腔壓力：≤1.6Mpa

密封腔溫度：-50℃~150℃

線速度：≤20m/s

HBM1型

HBM1型機(jī)械密封符合DIN24960標(biāo)準(zhǔn)，為單端面、平衡型、任意旋向金屬波紋管式密封，動(dòng)環(huán)O形圈、柔性石墨圈不起補(bǔ)償作用，因此波紋管移動(dòng)沒(méi)有阻力，適用于高溫、高粘度介質(zhì)。

磨擦副材質(zhì)與輔助密封材質(zhì)請(qǐng)根據(jù)實(shí)際工況選用。

適用范圍：

被密封介質(zhì)：油、酸、堿等一般腐蝕液體。

密封腔壓力：當(dāng)波紋管受外壓時(shí)≤2.5Mpa

當(dāng)波紋管受內(nèi)壓時(shí)≤1.5Mpa

密封腔溫度：-20℃~400℃

線速度：≤15m/s

HBM5型

HBM5型機(jī)械密封屬單端面、平衡型、旋轉(zhuǎn)式金屬波紋管機(jī)械密封，動(dòng)環(huán)部分與軸套連為一整體，整套機(jī)械密封集裝化，簡(jiǎn)化了安裝工藝，泵外調(diào)整，使得安裝機(jī)械密封更為簡(jiǎn)單。在化工、造紙、污水等行業(yè)中廣泛使用。

磨擦副材質(zhì)與輔助密封材質(zhì)請(qǐng)根據(jù)實(shí)際工況選用。

適用范圍：

被密封介質(zhì)：油、水、污水、弱酸、弱堿及含少量微顆粒的溶液等。

密封腔壓力：≤2Mpa

密封腔溫度：-30℃~200℃

線速度：≤25m/s

HQ901型

HQ901型機(jī)械密封屬外裝式、單端面、多彈簧、靜止式、平衡型結(jié)構(gòu)、彈簧與介質(zhì)不接觸，軸向尺寸較短?？纱婀羌苡头?，集裝化設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)化安裝工藝，安裝更為簡(jiǎn)單方便。

磨擦副材質(zhì)與輔助密封材質(zhì)請(qǐng)根據(jù)實(shí)際工況選用。

適用范圍：

被密封介質(zhì)：油、水等液體。

密封腔壓力：≤1.6Mpa

密封腔溫度：-20℃~160℃

線速度：≤20m/s

HQ902型

HQ902型機(jī)械密封為單端面、平衡型、多彈簧、靜止式機(jī)械密封。彈簧與介質(zhì)不接觸，集裝化設(shè)計(jì)，使得安裝更為簡(jiǎn)單。

磨擦副材質(zhì)與輔助密封材質(zhì)請(qǐng)根據(jù)實(shí)際工況選用。

適用范圍：

被密封介質(zhì)：油、水、污水、酸、堿溶液。

密封腔壓力：≤1.6Mpa

密封腔溫度：-20℃~160℃

線速度：≤20m/s

HG9型

HG9型機(jī)械密封屬于單端面，非平衡橡膠波紋管結(jié)構(gòu)，HG9型機(jī)械密封其G60符合DIN24960標(biāo)準(zhǔn)、G50符合歐洲標(biāo)準(zhǔn)，G55符合美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)，其浮動(dòng)調(diào)節(jié)性能好，可以增強(qiáng)或減少?gòu)椈傻娜?shù)，來(lái)適應(yīng)軸向安裝要求，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，工作性能良好，被國(guó)際權(quán)威水泵廠認(rèn)可，深受用戶的歡迎。

磨擦副材質(zhì)與輔助密封材質(zhì)請(qǐng)根據(jù)實(shí)際工況條件進(jìn)行選用。

適用范圍：

被密封介質(zhì)：冷水、熱水、飲料、弱酸弱堿、含顆粒物的各種介質(zhì)。

密封腔壓力：≤0.8Mpa

密封腔溫度：-20℃~140℃

線速度：≤10m/s

HU21型

HU21型機(jī)械密封，主要面對(duì)各種管道泵、污水泵、清水泵、潛水泵等工況下很惡劣的介質(zhì)，其安裝尺寸短，平衡系數(shù)高，可代替多種輕型機(jī)械密封：克蘭502、2100，博格曼MG1，國(guó)產(chǎn)109，BIA、FBD等機(jī)械密封，其傳動(dòng)依靠橡膠帶動(dòng)卡片，撥叉?zhèn)鲃?dòng)，有效避免了橡膠波紋管的失效及老化速度。

適用范圍：

被密封介質(zhì)：油、水、等一般腐蝕性液體。

密封腔壓力：≤0.6Mpa

密封腔溫度：-40℃~120℃

線速度：≤15m/s

HQ3272型

HQ3272型機(jī)械密封主要用于各種進(jìn)口多級(jí)泵,用于各種水處理工況,其緊密的設(shè)計(jì)和短小的外觀尺寸使其可以使用在任何工況,并且安裝方便,操作簡(jiǎn)單。

適用范圍：

被密封介質(zhì)：油、水、污水、酸、堿溶液。

密封腔壓力：≤1.6Mpa

密封腔溫度：-20℃~160℃

線速度：≤20m/s