机械密封的结构与工作原理

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  机械密封的工作原理是靠一对或数对垂直于轴作相对滑动的端面在流体压力和补偿机构的弹力(或磁力)作用下保持贴合并配以辅助密封而达到阻漏的轴封装置。

机械密封结构及工作原理

图1 机械密封结构

  常用机械密封结构如图1所示。由静止环(静环)1、旋转环(动环)2、弹性元件3、弹簧座4、紧定螺钉5、旋转环辅助密封圈6和静止环辅助密封圈8等元件组成,防转销7固定在压盖9上以防止静止环转动。旋转环和静止环往往还可根据它们是否具有轴向补偿能力而称为补偿环或非补偿还。

  机械密封中流体可能泄漏的途径有如图1中的A、B、C、D四个通道。

  C、D泄漏通道分别是静止环与压盖、压盖与壳体之间的密封,二者均属静密封。B通道是旋转环与轴之间的密封,当端面摩擦磨损后,它仅仅能追随补偿环沿轴向作微量的移动,实际上仍然是一个相对静密封。因此,这些泄漏通道相对来说比较容易封堵。静密封元件最常用的有橡胶O形圈或聚四氟乙烯V形圈,而作为补偿环的旋转环或静止环辅助密封,有时采用兼备弹性元件功能的橡胶、聚四氟乙烯或金属波纹管的结构。

  A通道则是旋转环与静止环的端面彼此贴合作相对滑动的动密封,它是机械密封装置中的主密封,也是决定机械密封性能和寿命的关键。因此,对密封端面的加工要求很高,同时为了使密封端面间保持必要的润滑液膜,必须严格腔制端面上的单位面积压力,压力过大,不易形成稳定的润滑液膜,会加速端面的磨损;压力过小,泄漏量增加。所以,要获得良好的密封性能又有足够寿命,在设计和安装机械密封时,一定要保证端面单位面积压力值在最适当的范围。

  机械密封与软填料密封比较,有如下优点:

  ①密封可靠在长周期的运行中,密封状态很稳定,泄漏量很小,按粗略统计,其泄漏量一般仅为软填料密封的1/100;

  ②使用寿命长在油、水类介质中一般可达1~2年或更长时间,在化工介质中通常也能达半年以上;

  ③摩擦功率消耗小机械密封的摩擦功率仅为软填料密封的10%~50%;

  ④轴或轴套基本上不受摩损;

  ⑤维修周期长端面磨损后可自动补偿,一般情况下,毋需经常性的维修;

  ⑥抗振性好 对旋转轴的振动、偏摆以及轴对密封腔的偏斜不敏感;

  ⑦适用范围广机械密封能用于低温、高温、真空、高压、不同转速,以及各种腐蚀性介质和含磨粒介质等的密封。

  但其缺点有:

  ①结构较复杂,对制造加工要求高;

  ②安装与更换比较麻烦,并要求工人有一定的安装技术水平;

  ③发生偶然性事故时,处理较困难;

  ④一次性投资高。

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