目前機械密封在各行各業(yè)中的應用非常廣泛,而隨著(zhù)產(chǎn)品技術(shù)水平的提高和節約能源的要求,機械密封的應用前景將更加廣泛。
1 機械密封原理及結構
機械密封又稱(chēng)端面密封(Mechanical Seal),是旋轉軸用動(dòng)密封。是靠一對或數對垂直于軸作相對滑動(dòng)的端面在流體壓力和補償機構的彈力(或磁力)作用下保持貼合并配以輔助密封而達到阻漏的軸封裝置。即:有一對垂直于旋轉軸線(xiàn)的端面, 該端面在流體壓力及補償機械外彈力的作用下, 依賴(lài)輔助密封的配合與另一端保持貼合, 并相對滑動(dòng), 從而防止流體泄漏。
常用機械密封結構由靜止環(huán)(靜環(huán))、旋轉環(huán)(動(dòng)環(huán))、彈性元件、彈簧座、緊定螺釘、旋轉環(huán)輔助密封圈和靜止環(huán)輔助密封圈等元件組成,防轉銷(xiāo)固定在壓蓋上以防止靜止環(huán)轉動(dòng)。旋轉環(huán)和靜止環(huán)往往還可根據它們是否具有軸向補償能力而稱(chēng)為補償環(huán)或非補償還。
機械密封中流體可能泄漏的途徑有A、B、C、D四個(gè)通道。C、D泄漏通道分別是靜止環(huán)與壓蓋、壓蓋與殼體之間的密封,二者均屬靜密封。B通道是旋轉環(huán)與軸之間的密封,當端面摩擦磨損后,它僅僅能追隨補償環(huán)沿軸向作微量的移動(dòng),實(shí)際上仍然是一個(gè)相對靜密封。因此,這些泄漏通道相對來(lái)說(shuō)比較容易封堵。靜密封元件最常用的有橡膠O形圈或聚四氟乙烯V形圈,而作為補償環(huán)的旋轉環(huán)或靜止環(huán)輔助密封,有時(shí)采用兼備彈性元件功能的橡膠、聚四氟乙烯或金屬波紋管的結構。A通道則是旋轉環(huán)與靜止環(huán)的端面彼此貼合作相對滑動(dòng)的動(dòng)密封,它是機械密封裝置中的主密封,也是決定機械密封性能和壽命的關(guān)鍵。因此,對密封端面的加工要求很高,同時(shí)為了使密封端面間保持必要的潤滑液膜,必須嚴格腔制端面上的單位面積壓力,壓力過(guò)大,不易形成穩定的潤滑液膜,會(huì )加速端面的磨損;壓力過(guò)小,泄漏量增加。所以,要獲得良好的密封性能又有足夠壽命,在設計和安裝機械密封時(shí),一定要保證端面單位面積壓力值在最適當的范圍。
2 機械密封材料
根據統計,機械密封的泄露大約有80%~95%是由于密封端面,摩擦副造成的。除了要保持密封面平行之外,主要是摩擦副的材料問(wèn)題。
摩擦材料應具備下列條件:機械強度高,能耐壓和耐壓力變形;具有耐干磨性,耐高載荷性,自潤滑性好;配對材料的磨合性好,無(wú)過(guò)大的磨損和對偶腐蝕; 耐磨性好,壽命長(cháng);導熱性和散熱性好;耐高溫性好;抗熱裂性好;耐腐蝕性強;線(xiàn)膨脹系數小 ;切削加工性好,成型性能好;氣密性好; 密度小,能耐熱變形和尺寸穩定性好。