机械密封是一种重要的机械设备组件,主要用于防止旋转轴与设备壳体之间的介质泄漏。这种密封技术起源于19世纪末,经过不断的发展和完善,特别是在二战后,随着石油化工业的快速发展,机械密封在流程泵中的应用日益广泛。在中国,机械密封的研究始于20世纪50年代末,并在70年代形成了国家标准。
机械密封的定义主要包括一对相对运动的密封环,即动环和静环,它们的端面相互接触并借助弹性元件(如弹簧)的预紧力和工作介质的压力保持紧密贴合,从而实现密封。此外,还有辅助密封圈和传动机构,辅助密封圈用于防止端面之外的泄漏,而传动机构则确保动环能随轴同步旋转。
机械密封的工作原理基于端面贴合和弹性补偿。密封环之间的接触是密封的关键,同时,弹性元件提供必要的压紧力以保持密封。此外,辅助密封圈防止轴和轴套之间的泄漏,而传动机构则保证动环的稳定运动。
机械密封的泄漏途径主要有四个点:摩擦端面、补偿密封圈、非补偿环密封圈以及压盖和腔体间的密封圈。为了改善工作环境和延长密封寿命,通常会设置辅助设施,如冲洗、冷却、过滤等。
机械密封的优点包括:优秀的密封性能,泄漏量极低;长工作寿命,尤其在清洁介质中;无需频繁调整,使用简便;轴功率损耗小;轴和轴套磨损少;适应性强,能够应对振动和不同工况。然而,它也存在一些缺点,如结构复杂、加工精度要求高、安装技术要求较高,以及成本相对较高等。
根据使用条件,机械密封可分为高速、高压、高温、低温、泵用、釜用、压缩机用,以及耐腐蚀、抗颗粒等类型。结构上,机械密封可以是多弹簧或单弹簧,旋转式或静止式,内装式或外装式,内流式或外流式,平衡型或非平衡型,甚至包括双端面和串联式设计,以及波纹管密封。其中,波纹管密封特别适用于高温或腐蚀性介质,因为它消除了补偿环密封圈的摩擦,提高了补偿环的追随性,减少了磨损。
机械密封是机械行业中不可或缺的一部分,它涉及到众多复杂的工程技术和设计理念,对防止介质泄漏、保护设备安全运行具有重要意义。正确理解和应用机械密封的各种类型和原理,对于提升机械行业的管理和技术水平至关重要。