機械密封構成（chéng）及定義
時間：2012/4/19 來源：浙江香蕉视频网站（zǐ）江泵業有限公司
機械密封(mechanical seal)是指由至少一對垂直於旋轉軸線的端（duān）麵在（zài）流體壓力和補償機構彈力（lì）（或磁力）的作用下以及輔助密封的配合下保持（chí）貼合並相對滑動而構成的防止流體（tǐ）泄漏的裝置。彈力（lì）加載機構與輔助（zhù）密封是金屬性紋（wén）管的機械密封我們稱為金屬（shǔ）波紋管密（mì）封。在輕型密封中，還有使用橡膠波紋管作輔助密封的，橡膠波紋管（guǎn）彈力有限，一般需要輔以彈簧來滿足加載彈力。 “機械密封”通常被人們簡稱為“機封（fēng）”。
機械密封的基本組成：
主要部件
動（dòng）環和靜環。
輔助密封件
密封圈（有O形、X形、U型、楔形、矩形柔性石墨、PTFE包覆橡膠O圈等）。
彈力（lì）補償（cháng）機構
彈簧、推環。
傳動件
彈簧座及鍵或（huò）各種螺釘。
機械密封是一種旋（xuán）轉（zhuǎn）機械的油封裝置。比如離心泵、離（lí）心機、反應釜和（hé）壓縮機等（děng）設備（bèi）。由於傳動軸貫穿在設備內外，這樣，軸與設備之間存在一個圓周間隙，設備中的介質通（tōng）過該間隙（xì）向外泄露，如果設備內壓力低於大氣壓，則（zé）空（kōng）氣向設備內泄露，因此必須有一個阻止泄露的軸封裝置。軸封的種類很多，由於機械密封具有（yǒu）泄（xiè）漏（lòu）量少和壽（shòu）命長等優點（diǎn），所以當（dāng）今世界上機械密封是在這些設備主要的軸密封方式。機械密封又叫端麵（miàn）密封（fēng），在國家有關標準中是這樣定義的：“由至少一對垂直（zhí）於旋轉軸（zhóu）線的端麵在流體壓力和（hé）補償機構彈力（或磁力）的作用以及輔助密封的配合下（xià）保持貼（tiē）合並相對滑動而構成的防止流體泄（xiè）漏的裝置。”
對密封環的要求：
密封環是動環和靜環（huán）的總稱(下同)，是（shì）構成機械密封主要的元件。密封環在很大程度上決定了機械密封的使用性能和壽命，因此，對它提出了一些要求。
有足夠的強度和剛度
在工（gōng）作條件下(如壓力、溫度和（hé）滑動速度等)不損壞，變形應盡量的小，工作條件波動時仍能保持密（mì）封性。尤（yóu）其是密封端麵要（yào）有足夠的強度以及一定的耐（nài）腐蝕能力，以保（bǎo）證產品有滿意的使用壽命。
有（yǒu）良好（hǎo）的耐熱衝擊（jī）能力（lì）
為（wéi）此，要求材料有較高的導（dǎo）熱係數和較小的線膨脹係數，承受熱衝擊時（shí）不至於開裂。
較小的摩擦係數（shù）
密封環匹配應有較小的摩擦係數。
良好的自潤滑性
工作中如發生短時間的幹摩擦，不損傷密封端麵。因此，密封環要有良好的自潤滑性，密封環材料與密封流體還要有（yǒu）很好的浸潤性。
結構簡單
密封環結構應（yīng）力求簡單（dān）對稱，優先考慮用整體型（xíng）結構，也（yě）可（kě）采用組合式(如鑲裝式)密封（fēng）環，盡量避免（miǎn）用密封端麵噴塗式結構。
密封環要容（róng）易加工製造
安裝和維修要方便，價格要低廉。
機（jī）械密封工作應注意問（wèn）題
安裝時注意事項
a.要十分注意避免安裝中（zhōng）所（suǒ）產生的安裝偏差
（1）上緊壓蓋應在聯軸（zhóu）器找正後進行，螺栓應均勻上（shàng）支，防止壓蓋端麵偏斜，用塞尺檢查各點，其誤差不大於0.05毫米。
（2）檢查壓蓋與軸或軸套外徑的配合間隙（即（jí）同心度），四周要均勻，用塞尺檢查各點允差不（bú）大於0.01毫米。
b.彈簧壓縮量要按規定進行，不允許有過大或過小現（xiàn）象，要求誤差2.00毫米。過大會增加端麵比壓，加速端麵磨損。過小會造（zào）成（chéng）比壓不足而不能起到（dào）密封作用。
c.動環安裝後，將動環壓向彈簧後應能自動彈回來。
安裝時位置要求
為了保證機械密封穩定的運行、長壽命和低泄漏性能，將它正確地（dì）安裝在（zài）機器上是（shì）十分重要的。安裝時必須注意的事項：
（1）部件（jiàn）的確認
把機械密封安裝到機器上時，安裝前要很好的與總裝配圖（tú）相對照，確認零件是否已準備齊（qí）全，這時要注意密封磨（mó）擦副密（mì）封麵、密封圈等有無傷痕、缺損（sǔn）等異常現象，還要注（zhù）意與填料、密（mì）封圈（O環）等（děng）相接觸的軸或軸套（tào）表麵、法蘭等部件上有無傷痕，若發現有異（yì）常的現象，則必須更換或修理後再使用。
在實際進行安裝（zhuāng）時，不要將超過需要的（de）零（líng）件帶到現場，這樣，安（ān）裝完畢後零件如有剩餘，則是安裝時有了漏裝的地方；若零件不足，則意味著不必要的地方也組（zǔ）裝上了零件，這也就起到了在安裝時自檢的作用。
（有人認為一個好的裝配工是不需要圖紙和其（qí）它標記（jì），這（zhè）是錯誤的。那他隻是個熟練工不是（shì）個好檢修工）
（2）安裝位置（zhì）
安裝要領隨機械密封型式、機器種（zhǒng）類的不同而不同。這裏不再贅述
安裝時技術要求
機（jī）械密封是屬於較高（gāo）精度的機（jī）械部件，對其正確的安裝與操作對它的使用壽命有大大的影響。我們一般按照石油（yóu）化工部規（guī）定的標準。
安裝機械密封的泵與機械密封配（pèi）合部分（fèn）的技術要求如下:
1、軸彎曲度：大不（bú）大於0.05毫（háo）米；
2、轉子振擺：動環密封圈處的軸套附近不大於0.06毫米；
3、軸的軸向竄動量不允許超過±0.5毫米（mǐ），如果（guǒ）帶軸套（tào），不允許軸套有鬆動；
4、聯軸器的（de）找正誤差（chà）：對於齒式聯軸器不大於（yú）0.08～0.10毫米（P2008C），對於彈性聯（lián）軸器不大於0.05～0.06毫米（mǐ）；（習慣做法端跳（tiào）<0.05,徑跳<0.10）
5壓蓋（靜環座（zuò））與密封配合止口（kǒu）對軸中心（xīn）線的同心度允差0.05毫米，與（yǔ）墊片接觸的平麵（miàn）對（duì）中心線的垂直度值允差（chà）0.03～0.05毫米，如果達不到要求（qiú），密（mì）封腔要進行加工；
6、安裝動環密封圈的軸套端部，以及安（ān）裝靜環密封圈的壓蓋（或殼體）的端部應倒角，並修（xiū）光滑。
拆卸時注意事（shì）項
a.在安裝、拆卸機械密封時（shí）要仔（zǎi）細，嚴禁動用手錘和扁鏟，以（yǐ）免損壞密封元件。如果結垢拆卸不下時，應清洗幹淨（jìng）後再進行拆卸。
b.如果在泵兩端都用機械密封時，在裝配，拆卸過（guò）程中（zhōng）互相照顧，防止顧此失彼（bǐ）。
c.對運行過的機械密封，凡有壓蓋鬆動使密封發生（shēng）移動的（de）情況，則動（dòng）靜（jìng）環零件必（bì）須更換，不應（yīng）重（chóng）新上緊繼續使用（yòng）。因為鬆動後摩擦副原來運轉軌跡會（huì）發（fā）生變動，接觸麵的密（mì）封性就很容易遭到破壞。
機封的維護問題：
啟動前的準備工作（zuò）
a.全麵檢查機（jī）械密封，以及附屬裝置和管（guǎn）線安裝是否齊全（quán），是否符合技（jì）術要求。
b.機械密封啟動前進行靜壓（yā）試驗，檢查機械密封是否（fǒu）有泄漏（lòu）現象。若（ruò）泄漏較多（duō），應查清原因設法消除。如仍無效，則應拆卸（xiè）檢查並重（chóng）新安裝（zhuāng）。一般（bān）靜（jìng）壓試驗壓（yā）力用2~3公斤/平方厘米。
c.按泵旋向盤車，檢查是否輕快均勻。如（rú）盤車（chē）吃力或不動時，則應檢查裝配（pèi）尺寸是（shì）否錯誤，安裝是否合理。
安裝與停運
a.啟動前應保持密封腔內充滿液（yè）體。對於輸送凝固的介質時，應用蒸氣將密封腔加（jiā）熱使介（jiè）質熔化。啟動前必須盤車，以防止突然啟動而造成（chéng）軟環碎裂。
b.對於（yú）利用泵外封油係統的機械密封（fēng），應先啟動封油係統。停車後後停止封油係統。
c.熱油泵停運（yùn）後不能馬（mǎ）上停止封油腔及端麵密封的（de）冷卻水，應待端麵密封處油溫降到80度以下（xià）時，才可（kě）以停止冷卻水，以免損壞密封零件。
運轉
a.泵啟動後若（ruò）有輕微泄漏現（xiàn）象，應觀察一段時間。如連續運行4小時，泄漏量（liàng）仍不減小，則應停泵檢查。
b.泵的操作壓力應平穩，壓力波（bō）動不大於1公斤/平方厘米。
c.泵在運轉中，應避免發生抽（chōu）空現象（xiàng），以免（miǎn）造成密封麵幹摩擦及密（mì）封破壞。
d.密封情況要經常檢查（chá）。運轉中，當其泄（xiè）漏超過標（biāo）準時，重質油（yóu）不（bú）大於5滴/分，輕（qīng）質油不大於10滴/分，如2-3日內（nèi）仍無好轉趨勢，則應停泵檢查密封裝置。
機封故障（zhàng）及失效原因：
故障原（yuán）因
機械密（mì）封的故（gù）障大體上（shàng）都是由異常的泄漏、異常的磨（mó）損（sǔn）、異（yì）常的（de）扭矩（jǔ）等現象出現後才被（bèi）人們所知道。造成故障的原因大致有如下（xià）四方麵：
1、機械密封的設計選型不對；
2、機械（xiè）密封質量不好；
3、使用或安裝機械密封的機器本身精度達（dá）不（bú）到要求（qiú）；
4、機（jī）器運（yùn）行操作錯誤。
具體情況具體分析
密封失效的原因及分析
（一）密封失效主要有下述三種原因：
1、密封麵打開
在（zài）修理機械密封時，85%的密封失效不是因磨損造成，而（ér）是在磨損前（qián）就（jiù）已泄漏了。
當密封麵一打開，介質中的固體微粒在液體壓力（lì）的作用下進入密封麵，密封（fēng）麵閉合後，這些固體微粒就嵌入軟（ruǎn）環（通常是右（yòu）墨環）的麵上，這實際成了一個“砂（shā）輪”會損（sǔn）壞硬環表麵（miàn）。
由於動環或橡膠圈緊固在軸（軸套）上，當軸串動時，動環不能及時貼合，而使密封麵打開，並且密封麵的（de）滯後閉合，就使固體微粒進入密封麵中。
同時軸（軸套）和（hé）滑動部件之間也存在有（yǒu）固體微粒，影響橡膠圈或動環的滑（huá）動（相對動密（mì）封點，常見故障）。另外（wài），介質也會在橡膠圈與軸（軸套）磨擦部位（wèi）產生結晶物，在彈簧處也會存有固體物（wù）質，都會使密封（fēng）麵打開。
2過（guò）熱
因密封麵上會產生熱，故橡膠（jiāo）圈使（shǐ）用溫度應低於設計規範。氟橡膠和聚（jù）四氟乙烯的使用溫度為216℃，丁晴橡膠的（de）使用溫度為162℃，雖然它們都能承受較高的溫（wēn）度，但因密封麵產生的熱較高，所以橡膠圈有繼續硫化的（de）危險，終失去彈性而泄漏。（冷區（qū）考慮冷脆）
密封（fēng）麵之（zhī）間還會因熱（rè）引（yǐn）起介質的結晶，如結碳，造成滑（huá）動部件被（bèi）粘住（zhù）和密封麵被凝結（jié）。而且有些聚合物因過熱而（ér）焦化，有些流體（tǐ）因（yīn）過熱（rè）而失去潤滑等（děng）甚至（zhì）閃火。
過熱除能改變介質的狀（zhuàng）況（kuàng）外，還會加劇它的腐蝕速率。引起金屬零件的（de）變形，合金麵的開裂，以及某些鍍層裂縫，設計應選用平衡型機械密封，以降低比壓防止過熱。
3超差
正確的裝配公（gōng）差，對於安裝機械密（mì）封是很必要的，軸（軸套）必須有合適的表麵（miàn）粗糙度和正確的尺寸，但製造者很少提供公差數據，這些數據對安裝來（lái）講都是（shì）很關鍵的（de）。（依靠經（jīng）驗和常識）
機械（xiè）密（mì）封的（de）尺寸（cùn）精度及形位公差必須符合圖紙要求，超差將會導致密封提前失效。
（二）密封失（shī）效（xiào）原因分析
密封（fēng）麵本身（shēn）也會提供密封失效的跡象，如振動時，在傳動零件上就會有磨損的痕（hén）跡，如痕跡不明顯，則一般是裝配不當造成的。
對於質（zhì）量（liàng）較差的石墨環（動（dòng）環）來（lái）講，其內部氣孔較多，這是因為在製造過程中，聚集在石墨內部的氣體膨脹將碳微粒吹出的所致，因此這種低質的石墨環在密封啟用中，其碳微（wēi）粒很容易脫落，而使密封（fēng）麵在密封停用時粘住。
密封麵內圓（yuán）柱麵上的傷痕很可能是外麵的雜物（wù）進入密封麵或安裝不當造成的。密封麵上的環形溝槽，多數是固體微粒沉積於密封麵而引起的。
石墨環（動環）的裂紋是由於傳動件的振動，橡膠圈的漲大以（yǐ）及石墨環本身的內應力造成的（de），而結焦則（zé）是因高溫所致，這（zhè）在煉油廠的高溫熱油介質（zhì）中是常見的（de）。
發煙硫酸、硝酸、氫氟酸、次綠酸鈉、王水、過氫氧化物等對石墨有侵蝕（shí）作用的幾種強氧化劑，其腐蝕作用（yòng）隨溫度增加而加（jiā）劇。
通常硬環（靜環）表麵的過熱會引（yǐn）起密封環的嚴重磨損，如無冷卻的立式泵。在高（gāo）溫（wēn）、高壓下、彈簧壓縮過大，軸串（chuàn）動也會過大的情況下，都會引起密封麵的過渡磨損，
在檢查硬環表麵時有（yǒu）四種（zhǒng）跡象要注意：
（1）陶瓷環破（pò）裂；（2）熱裂；（3）刻痕；（4）鍍層的脫落。
陶瓷環裝（zhuāng）配過緊（jǐn）是破裂的主要原因（yīn），裝配不當者也是一個較常（cháng）見的原因。
由於鍍層材料與基體材料二者線（xiàn）脹速率不（bú）同（tóng），所以（yǐ）溫度升高時，環表麵會出現裂紋（wén），司太立（lì）特合金尤為嚴重。在較高級的塗層材料中，鈷基碳化鎢（wū）不如鎳基塗層（céng）。而對密封麵進行冷卻，能有效地防止熱裂，殘留在密封麵上的固體微粒經常損壞表（biǎo）麵，如磨削時砂輪上的砂粒就會損（sǔn）傷硬環表麵，導致密封麵（miàn）打開或在密封麵之間生成結晶物，而在重新研磨石墨環後（hòu），研磨料（liào）就會嵌（qiàn）入（rù）石墨環表麵。
橡膠圈的失效與使用方式有關，通常高壓是使壓製成型的○型圈失效的一（yī）個（gè）原因，當發現（xiàn）○型變成矩形或環（huán）變硬時，就（jiù）需要調整壓縮量，否則會發熱。所以有必要了解一種合成橡（xiàng）膠的使用（yòng）溫（wēn）度。合成橡膠圈溶脹大多半是因化學侵蝕造成的，它（tā）們（men）都具（jù）有一些各自的特點（diǎn），如氟橡膠耐較高（gāo）溫度，而乙烯、丙烯○型圈在石油潤滑油中使用會脹大，臭氧對丁（dīng）晴橡膠有侵（qīn）蝕作用，所以丁晴橡（xiàng）膠製品不要裝在電動機內，因此高（gāo）溫及化學腐（fǔ）蝕通（tōng）常是（shì）造成橡膠製（zhì）品硬化、裂紋的主要原因。
安裝時橡膠製件被割傷和（hé）表麵（miàn）有刻痕，也是密封失效常見的原因。而軸上的舊固（gù）定螺釘、鍵槽、花鍵軸，鋒（fēng）利的軸肩等跡（jì）象都會損傷橡膠製件。
這裏，對於密（mì）封麵磨損痕跡尚需（xū）補充以下幾點，檢查磨損痕跡，可以幫助分析故障。
1，磨損變寬：表明機泵發生了嚴重的不對中。
其原因是： （1）軸承損壞；
（2）軸振動或軸變形；
（3）軸彎曲；
（4）泵汽蝕產生振（zhèn）動；
（5）聯軸器未對中；
（6）管（guǎn）子嚴重變形；
（7）密封靜環傾斜。
2，磨痕變窄：磨痕（hén）比兩個密封麵（miàn）的小寬度還要窄（zhǎi），這說明密封超（chāo）壓，壓力或（huò）溫度使密（mì）封麵變形。
3，無磨痕：
說明（míng）密封麵不粘合。檢查彈簧等補償機構是否打滑或受阻礙。
4，密封麵無磨痕但有亮點。
密封（fēng）麵翹曲（qǔ）會出現有亮點而無磨痕。壓力太高，壓蓋螺拴未擰好或未夾好，或泵表麵粗糙均能形成亮點（diǎn）。當（dāng）采用兩個螺拴的（de）壓蓋時，其剛度不夠，變形也是形成（chéng）亮點的一個原因。
這種症狀的出現說明（míng）：密封可能一開車就發（fā）生泄漏。
5，密（mì）封（fēng）麵有切邊（biān）：
這（zhè）是由於（yú）密封（fēng）麵分得太開，而在合攏時斷裂。閃蒸（氣化）是較普遍的密封麵分開（kāi）的原因，特（tè）別是在熱水係統或流體中有凝液時，水從液體膨脹成（chéng）蒸氣（qì），可使密封麵分開。（冷介（jiè）質氣化也同樣（yàng）會造成）
密封的金屬（shǔ）零（líng）件，如彈（dàn）簧（huáng）、固定（dìng）螺（luó）釘，傳（chuán）動件及金屬套都可能成為（wéi）密封失效的根（gēn）源。受交變應力作用（yòng）的彈簧受腐（fǔ）蝕是它的首要問題，因為金屬在應力（lì）作用下（xià）會迅速腐蝕，不繡鋼彈簧（huáng）易（yì）受氯化物的應力腐蝕，且（qiě）世界（jiè）上存在許多（duō）的（de）氯化物，所以有國外部（bù）門建議，不要使用不鏽鋼彈簧，而推薦使用（yòng）耐蝕性較高的哈斯特合金（jīn）鋼的彈簧。另外，裝配不當造成彈簧疲勞是失效的又一原因。
機械密封使用的固定螺釘，不要用硬化後（hòu）的材料來做，因熱處理會降低金屬的耐蝕能（néng）力，而未經熱處理的（de）較（jiào）軟的固定螺釘能（néng）緊固在軸上。
振動、偏斜、不同心會使傳動件磨損，如密封麵啟動時有（yǒu）粘住的現象時，傳（chuán）動件會彎曲甚至損壞，而磨擦作（zuò）用產生的熱常常加劇腐蝕。
金屬套外圓表麵的磨痕，可能是從密封側進入套內的（de）固體（tǐ）微粒造成的，它幹擾密封的隨（suí）動（dòng）能力。也可能是偏斜，不同心的（de）原因造成的。
金屬在溫升過程中要改變顏色，不鏽鋼在使用時應注意下列（liè）溫度時的（de）顏色。
淡黃色————溫度為700～800℉（約370～432℃）
棕（zōng） 色————溫度為900～1000℉（約486～540℃）
蘭 色（sè）————溫度為1100℉（約590℃）
黑 色————溫度為1200℉（約648℃）
當密封失效（xiào）不符合上述任何一種時，檢修就比較困難，但下麵幾種情況的泄漏（lòu）可供參考：
1、泵軸（zhóu）套泄漏
許多軸套不伸出（chū）密封箱，因此要判斷泄漏的來源是很困難的。軸套的泄漏通常是穩定的，而密封麵的泄漏往往是增加或減小。密封麵泄漏（lòu）後，使表麵不（bú）平，但有時也會磨合到原狀。（有時不（bú）要（yào）急於檢修，可觀察一段時間再說）
2、如密（mì）封周圍是潮濕的，而且看不出漏。這在起動時泵運轉產生的離心力（lì）使泄（xiè）漏的液體回到密封麵內，起一道屏障的作用。而從泵上的法蘭或接（jiē）頭泄漏的液體滴入填料箱（xiāng）內。
3、熱膨脹能使鑲接在金屬部件內的石墨環鬆脫，也可能是因低溫使O型（xíng）環（huán）失去彈性，而導致泄漏。
4、衝洗壓力發生波動會引起密封失效，衝洗壓力必須比密封腔壓力（lì）高一些（xiē），啟用裝在泵前（qián）的電磁閥和延時開關可保（bǎo）證衝洗中的殘留物（wù）在泵啟動前或停車後衝幹淨，如使用淬冷的方法來控製溫度，一定要維持密封（fēng）腔的壓力。
5、如（rú）果在冷卻隔套上沉澱一層水垢，我（wǒ）們可（kě）在密封腔底部裝一（yī）個石（shí）墨襯套（tào），利用它的熱屏障（zhàng）作用來解決這些問題。
6、熱交換器的泄（xiè）漏（lòu），往往是冷（lěng）卻麵上的積垢阻礙（ài）了（le）熱的傳遞，冷卻器內的流體流速就加快，或（huò）者熱交換器的方向裝反了。
