机械密封的结构、原理、特点及分类

机械密封按国家有关标准定义为，由至少一对垂直于旋转轴线的端面在流体压力和补偿机构弹力（或磁力）的作用及辅助密封的配合下，保持贴合并相对滑动而构成的防止流体泄漏的装置。

1.基本结构与作用原理

机械密封一般主要由四大部分组成；①由静止环（静环）和旋转环（动环）组成的一对密封端面，该密封端面有时也称为摩擦副，是机械密封的核心；②以弹性元件（或磁性元件）为主的补偿缓冲机构；③辅助密封机构；④使动环和轴一起旋转的传动机构。

机械密封的结构多种多样，最常见的结构如图3-1所示。从结构上看，机械密封主要是将极易泄漏的轴向密封，改变为不易泄漏的端面密封。由动环端面与静环端面相互贴合而构成的动密封，是决定机械密封性能和寿命的关键。据统计，机械密封的泄漏大约有80%～95%是由于密封端面摩擦副造成的。因此，对动环和静环的接触端面要求很高，我国机械行业标准JB/T 4127.1—2013《机械密封 第1部分；技术条件》中规定；密封端面平面度公差应不大于0.0009mm；硬质材料密封端面粗糙度值Ra应不大于0.2μm，软质材料密封端面粗糙度值Ra应不大于0.4μm。

2.主要特点

机械密封与其他形式的密封相比，具有以下特点；

（1）密封性好 在长期运转中密封状态很稳定，泄漏量很小，据统计约为软填料密封泄漏量的1%以下。

图3-1 机械密封的基本结构

1—紧定螺钉 2—弹簧座 3—弹簧 4—动环辅助密封圈 5—动环 6—静环 7—静环辅助密封圈 8—防转销(www.xing528.com)

（2）使用寿命长 机械密封端面由自润滑性及耐磨性较好的材料组成，还具有磨损补偿机构。因此，密封端面的磨损量在正常工作条件下很小，一般的可连续使用1～2年，特殊的可用到5～10年以上。

（3）运转中不用调整 由于机械密封靠弹簧力和流体压力使摩擦副贴合，在运转中即使摩擦副磨损后，密封端面也始终自动保持贴合。因此，正确安装后，就不需要经常调整，使用方便，适合连续化、自动化生产。

（4）功率损耗小 由于机械密封的端面接触面积小，摩擦功率损耗小，一般仅为填料密封的20%～30%。

（5）轴或轴套表面不易磨损 由于机械密封与轴或轴套的接触部位几乎没有相对运动，因此对轴或轴套的磨损较小。

（6）耐振性强 机械密封由于具有缓冲功能，因此当设备或转轴在一定范围内振动时，仍能保持良好的密封性能。

（7）密封参数高，适用范围广 在合理选择摩擦副材料及结构，加之冲洗、冷却等辅助系统设置适当的情况下，机械密封可广泛适用于各种工况，尤其在高温、低温、强腐蚀、高速等恶劣工况下，更可显示出其优越性。目前机械密封技术参数可达到如下水平；轴径5～1000mm；使用压力10^-6～42MPa；使用温度−200～1000℃；机器转速可达50000r/min；密封流体压力p与密封端面平均线速度v的乘积pv值可达1000MPa·m/s。

（8）结构复杂、拆装不便 与其他密封比较，机械密封的零件数目多、要求精密、结构复杂。特别是在装配方面较困难，拆装时要从轴端抽出密封环，必须把机器部分（联轴器）或全部拆卸，要求工人有一定的技术水平。对于这一问题目前已做了某些改进，如采用拆装方便并可保证装配质量的剖分式和集装式机械密封等。

一些流体具有腐蚀性、可燃性、易爆性及毒性，一旦密封失效，介质泄漏，不仅污染环境，影响人体健康和产品质量，而且还可能导致火灾、爆炸和人身伤亡等重大事故。因此，机械密封是流体机械和动力机械中不可缺少的要素，它对整台机器设备、整套装置甚至对整个工厂的安全生产影响都很大，对设备可靠运转、装置连续生产具有重大意义。