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机械密封原理与设计范文1
关键词：水泵机械密封渗漏原因对策
Abstract: water pump of the characteristics of the need to mechanical seal is of high precision and reliability, the seal performance of the unit efficient operation and use the life extension has the vital role. This paper, from the mechanical seal the composition and principle, analyzes the mechanical seal of the phenomenon and reason to seep, combining the practice experience, to prevent the occurrence of leakage, advances some effective countermeasures. In order to reduce artificial defects or the use of the design, mechanical seal performance long-term, reliable, and ensure the safety of the pump unit operation and high efficiency.
Keywords: water pump mechanical seal leakage reasons countermeasures
中图分类号：U464.138+.1文献标识码：A 文章编号：
1 水泵机械密封漏水的现象及其原因分析
1.1 水泵机械密封的组成与工作原理
水泵在输送高温高压水时常选择机械密封的方式防止其泄漏，而渗漏造成的机械事故占水泵全部维修量的50%左右，可见，机械密封的可靠性对水泵的高效运行和使用寿命的延长具有至关重要的作用。机械密封一般由旋动环、静止环、密封圈或密封垫等辅助元件以及弹性补偿元件等几部分组成。其工作原理是将一对垂直于旋转轴线的端面相互贴合且相对转动，并使端面间维持一层极薄的液膜，在辅助密封的配合下，使端面受到介质流体压力与补偿机械弹力的作用，保持紧密的贴合度以达到密封的目的。
1.2 漏水现象及其原因分析
1.2.1 设计环节造成的漏水现象
合理的设计是机械密封实现其功能的基础，但实际工程中水泵的整体设计优化、设备配件的选用、各元件材质的选择都直接影响着水泵的密封性能。以水泵中的磁性分离器为例，该元件不但具有无法分离过滤非金属颗粒、体积大、不易检修等缺点，还可能由于磁性吸附水中的金属性物质，使这些物质与非金属材质的旋动环或静止环产生摩擦，导致元件的磨损，磨损生产的非金属物质又因不能被吸附过滤而进入系统使磨损加剧，长期运行必然会导致密封性能的下降。
1.2.2 安装环节造成的漏水现象
安装环节的施工不当也可能造成密封损害。如在机械密封中起轴向定位作用的内六角螺钉若安装不紧，就会使密封发生轴向窜动，当窜动量过大，压缩弹簧不能使静止环紧贴在旋动环上时，就会导致泄漏；环密封圈的轴端面及安装静环密封圈的密封压盖端面不够光洁，可能使旋动环和静止环在安装时受损；而机械密封的弹簧压缩量也是安装的重点，一旦误差应＞±2 mm，就可能因压缩量过大导致端面比压和摩擦热量的增加，使端面的磨损和热变形加剧，或因压缩量过小造成静止环端面的比压不足，影响密封效果。
1.2.3 使用环节中的漏水现象
（1）压力造成渗漏。使用中当密封腔内压力＞3 MPa时，可能导致端面比压过大, 液膜难以成，密封端面磨损严重，发热量增多，造成密封面热变形。而泵在启动、停机过程中，由于泵进口堵塞，抽送介质中含有气体等原因，可能使密封腔出现负压，继而引起密封端面干摩擦，内装式机械密封会产生漏水现象。（2）介质问题。首先，由于密封圈等辅助元件常采用不耐酸碱和高温的有机材料，当介质中含有弱酸、弱碱时，长期的使用会使其失去弹性甚至腐烂；而介质中出现固体颗粒等物质时，也会划伤端面造成磨损，同时水垢、油污等也可能在轴表面造成堆积。此外，水温超标也是导致机械密封性能下降的主要原因，因此当热交换器的冷却能力不足时，密封的使用寿命常会大大缩短。（3）旋动环和静止环疲劳损坏。给水泵轴线不一致或者轴承间隙调整不当都会引起给水泵的振动，而振动会导致机械密封组件中的动静部分发生摩擦，即使其接触面的水膜发生破坏，导致其失去水膜而损坏。（4）生产管理缺失。机组工作中未按操作规程进行，开停机不当或人为操作错误导致供电波动使水泵倒转等都可能引起密封发生泄漏。
2 机械密封漏水的防止措施
2.1 设计过程中应注意的问题
应根据不同水泵的工作特点选择不同的机械密封类型，在仔细分析材质、使用寿命等特点的基础上优选各密封元件，并重点参考其耐高温、耐腐蚀、抗疲劳、抗振等方面的性能。虽然不同型号的机械密封在设计上存在较大的差异，但设计的重点始终应体现在旋动环与静止环间、轴套与旋动环间、静止环与环座间、轴套与轴间以及密封端盖与水泵泵体间等部位的密封，特别是前三个部位的设计质量是防止渗漏的关键。
2.2 使用过程中应注意的问题
2.2.1 安装中防止渗漏的对策
应切实提高安装工程的质量意识，严格执行安装、检修的制度化和标准化。以密封圈的松紧度为例，旋动环密封圈过松会影响密封效果，但过紧也可能加剧其与轴套间的磨损，并易使旋动环出现疲劳和变形；而静止环虽然相对应更紧一些，但过紧也会导致变形或出现脆裂，因此必须依照安装指导书测量和调整，保证其压缩量符合要求。
2.2.2 机械密封使用中渗漏的预防和处理
日常机械密封的管路系统检查与使用，是机械密封正常运行的保障，因此应将设备管理的责任落实到人，制定严格的检修维护制度并予以落实。检查所有与机械密封运行有关的阀门，保证安监仪表完好；检查机械密封自循环水、水泵涵体、机械密封水管路、换热器及机械密封水的冷却水的畅通，温度无异常变化，发现问题及时查明原因，并有针对性地解决。
由于磁性过滤器堵塞对机械密封的正常运行使用危害很大，因此要定期检查清洗，发现元件损坏及时更换；应保持机械密封水一路磁性滤网运行，另一路备用，定期切换使用，以保证其正常的运行状态。定期清理工作结束，应在进行注水排空气后，再将磁性过滤器投入备用状态。机械密封水系统的排气管必须在高于换热器机械密封水出口管路上加装，正常运行前必须将机械密封水腔室及管路中的空气彻底排出，低转速运行时也可以排气，但是注意掌握开度不要将排气阀全开。如排气不彻底会出现密封摩擦副之间没有液，造成干磨和旋动环热裂，严重影响机械密封的安全正常运行。此外，针对使用中的压力问题，除在安装时严格执行规定的弹簧压缩量外，还应在高压条件下采取特别处理措施。为使端面受力合理、减小变形，可采用硬质合金、陶瓷等耐压强度高的材料，并加强冷却的措施。对真空状态运行造成的机械密封渗漏，应采用双端面机械密封，以改善条件，提高密封性能。
3 结语
综上所述，水泵的工作特点需要机械密封具有较高的精密度和可靠性，对其设计、加工、安装和使用等各个环节都存在严格的工艺要求。在机械密封的使用中，除必须严格执行工艺标准外，还应努力改善其运行环境，合理选择各种配件，制定并落实相关检修及养护制度，减少人为的设计缺陷或使用问题，使机械密封性能长期、可靠，保证水泵机组运行的安全性和高效性。
参考文献
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[2] 范振宁. 一起汽动给水泵机械密封损坏的故障分析[J]. 华中电力, 2005, (02 ).
[3] 居芳, 杜东明. 350MW机组给水泵机械密封泄漏原因分析及对策[J]. GM通用机械, 2008, (07).
机械密封原理与设计范文2
【关键词】机械 水泵 密封 渗漏
1 机械密封的原理及其优缺点
1.1 机械密封的原理
机械密封主要是依靠2个或者更多个与轴保持90度并且进行相对滑动的端面，因为在流体压力及补偿机构弹性的作用，两者保持贴合状态，以此达到密封效果。该装置主要包括静止环、旋转环、弹性元件、密封圈等。
1.2 优缺点
水泵机械密封与其他密封相比，各有优缺点，本文以软填料为例对二者进行对比。
（1）机械密封的优点包括以下几个方面：①密封稳定可靠，在长时间运行过程中，密封状态相对稳定可靠，泄露量处于可控范围内。一般来说，泄漏量大约是1/100。②使用寿命长，尤其是在水、油类介质中，可以长达两年时间的使用寿命。③摩擦功率的消耗非常小，其摩擦功率和软填料密封相比较来说，仅占其30%左右。④轴、轴套受到的磨损可以忽略不计。⑤维修周期长，其主要部件端面遭受磨损，可以进行自动补偿，正常情况下是无需经常性的维修。⑥抗振性好，包括旋转轴、偏摆、偏斜等具有很好的抗振性。⑦适用范围比较广泛，可以广泛应用于低温、高温、真空、高压、腐蚀性介质等密封环境。
（2）机械密封的缺点包括以下几个方面：①结构相对比较复杂，在制造环节需要更高的加工条件。②安装和更换的难度较大，对工人的要求较高。③容易出现偶然性事故，处理难度较大。④需要一次性投入较多资金。
2 周期性机械密封渗漏
（1）水泵机械水泵转子轴向窜动量非常大。在水泵实际运行时，假如出现轴向窜动，会对水泵机械密封性造成一定程度的影响。因为辅助机械密封和轴选择的是过盈配合的方式，导致动环无法在轴线上进行灵活移动。如果水泵机械翻转，导致静环和动环之间产生磨损，无法得到位移补偿，使得水泵轴向产生位移，导致密封机械端面压力得以较快的增长，其中一端动环被压坏，另外压力不足而失去效果。对水泵机械密封进行装配过程中，确保辅助密封和轴的配合保持适中，轴向窜动量处于恰当的范围。确保机械密封的基础上，能够完成动环在轴线上保持灵活移动。机械结构方面能够把水泵机械自身的波形弹簧调整成螺旋弹簧式机械密封，此结构一方面能够使得机械密封满足一定的补偿要求；另一方面由于选择的是大弹簧结构方式，如果轴向压缩比非常大，弹簧自身力的变化有限，以此抵消因为轴向窜动而产生的不利影响。
（2）小型潜污水泵产生的机械渗漏。在一部分小型水泵机械中，经常由于磨轴等情况而出现失效。磨轴部位集中于动环辅助密封处的动环与静环，因为端面选择的是机械密封方式，环境中的颗粒与杂质非常容易导致密封渗漏情况。此外，因为磨轴选择的是橡胶波纹材质，动环与静环之间进行转矩传递过程中因为较差的状态而导致相对转动的情况。如果受到弱酸、弱碱等腐蚀环境，弹性降低会产生磨轴的情况。所以，必须要确保端盖与油室一定的清洁度，按照介质对机械密封进行选取。
（3）机械密封面油不足而导致机械密封出现渗漏，这种情况下，必须要把油腔内的油的油量高度提升至动环与静环之间的密封面。
3 压力造成的渗漏
（1）因为水温升高而引发渗漏，如果水温升高至一定温度，以污水温度为例，可以升高到至80℃。因为机械密封是利用自身流体的密封方式，一些是选择波弹簧进行补偿。基于结构的角度来说比较紧凑，而且轴向安装尺寸非常短。正是由于轴向尺寸较短，而导致温度变化起伏较大，温度升高非常迅速。因为密封结构非常薄，水环境中难免存在杂质，温度如果超过80℃，会导致密封结构失效而导致渗漏。以上情况下，尽量从材料选择方面着手，选择耐高温材质，还可以把应用的机械密封材料调整成耐高温耐高压的碳化硅材料。
（2）因为高压而引发渗漏。如果弹簧压力不断变大，会导致油膜无法形成的情况，继而产生机械密封端面被严重磨损，发热量变大导致机械密封变形。因为高温、高压等环境都会导致油不足，进而造成机械密封渗漏，油腔内油高度超过动环与静环之间的密封面高度，此时，水泵机械密封进行装配过程中，要注意弹簧压缩量要适中。
（3）真空运行而导致机械密封泄漏。水泵机械无论是启动或者是停止，因为水泵机械进口处容易产生堵塞，一部分气体会不可避免地混入抽送的介质，导致水泵机械密封腔内部产生负压强，造成水泵机械密封面长时间处于干摩擦的情况。工程上来说，实际上两个端面均能够用机械密封的方式，以此改善水泵机械的条件，大大提升水泵机械的密封性能。
4 介质造成的渗漏
如果介质中存在一些颗粒或杂质等，在其渗入到水泵机械密封面时，导致水泵机械密封渗漏失去作用。如果动环与静环之间的辅助密封处于弱酸、弱碱等介质环境中，因为其产生的腐蚀作用而使得密封失效。为了防止产生以上情况，必须要确保水泵机械密封各端盖与油室保持一定的清洁度，以及在实际装配时严禁使用任何不清洁的油。此外，水泵机械密封腔内的油线必须超出密封面。如果介质不同，必须要选择不同的机械密封方式。比如，针对腐蚀性介质环境，耐高温与耐酸碱材质可能更适用，如果是针对固体颗粒易渗透的区域，可以选择摩擦副机械密封。
5 结语
总而言之，本文对机械密封渗漏原因进行总结，因为机械密封自身属于要求高、精密度高的部件，因此，对于设计、加工、装配等的要求比较高，在实际应用过程中，对机械密封失效的影响因素进行分析，确保机械密封的技术要求、使用介质等符合条件，以此确保密封长期稳定。
参考文献：
[1]冯修燕.机械密封新技术和新材料在石化行业中的应用[J].科技与企业，2013（21）.
[2]李运辉.泵用机械密封泄露原因及双螺杆泵机械密封泄露的解决对策[J].江西建材，2013（05）.
机械密封原理与设计范文3
关键词：机械密封 故障处理 原因分析
机械密封在旋转设备上的应用非常广泛，机械密封的密封效果将直接影响整机的运行，严重的还将出现重大安全事故。从机械密封的内外部条件的角度分析了影响密封效果的几种因素和应采取的合理措施。
一、机械密封的原理及要求
机械密封又叫端面密封，它是一种旋转机械的轴封装置，指由至少一对垂直于旋转轴线的的端面在液体压力和补偿机构弹力（或磁力）的作用以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。它的主要功用将易泄漏的轴向密封改变为较难泄漏的端面密封。它广泛应用于泵、釜、压缩机及其他类似设备的旋转轴的密封。
机械密封通常由动环、静环、压紧元件和密封元件组成。其中动环随泵轴一起旋转，动环和静环紧密贴合组成密封面，以防止介质泄漏。动环靠密封室中液体的压力使其端面压紧在静环端面上，并在两环端面上产生适当的比压和保持一层极薄的液体膜而达到密封的目的。压紧元件产生压力，可使泵在不运转状态下，也保持端面贴合，保证密封介质不外漏，并防止杂质进入密封端面。密封元件起密封动环与轴的间隙、静环与压盖的间隙的作用，同时弹性元件对泵的振动、冲击起缓冲作用。机械密封在实际运行中是与泵的其它零部件一起组合起来运行的，机械密封的正常运行与它的自身性能、外部条件都有很大的关系。但是我们要首先保证自身的零件性能、辅助密封装置和安装的技术要求，使机械密封发挥它应有的作用。
二、机械密封的故障表现及原因
1、 机械密封的零件的故障旋转设备在运行当中，密封端面经常会出现磨损、热裂、变形、破损等情况，弹簧用久了也会松弛、断裂和腐蚀。辅助密封圈也会出现裂口、扭曲和变形、破裂等情况。
2、 机械密封振动、发热故障原因
设备旋转过程中，会使动静环贴合端面粗糙，动静环与密封腔的间隙太小，由于振摆引起碰撞从而引起振动。有时由于密封端面耐腐蚀和耐温性能不良，或是冷却不足或端面在安装时夹有颗粒杂质，也会引起机械密封的振动和发热。
3、机械密封介质泄漏的故障原因
（1）静压试验时泄漏。机械密封在安装时由于不细心，往往会使密封端面被碰伤、变形、损坏，清理不净、夹有颗粒状杂质，或是由于定位螺钉松动、压盖没有压紧，机器、设备精度不够，使密封面没有完全贴合，都会造成介质泄漏。如果是轴套漏，则是轴套密封圈装配时未被压紧或压缩量不够或损坏。
（2）周期性或阵发性泄漏。机械密封的转子组件周期性振动、轴向窜动量太大，都会造成泄漏。机械密封的密封面要有一定的比压，这样才能起到密封作用，这就要求机械密封的弹簧要有一定的压缩量，给密封端面一个推力，旋转起来使密封面产生密封所要求的比压。为了保证这一个比压，机械密封要求泵轴不能有太大的窜量，一般要保证在0.25mm以内。但在实际设计当中，由于设计的不合理，往往泵轴产生很大的窜量，对机械密封的使用是非常不利的。
（3）机械密封的经常性泄漏。机械密封经常性泄漏的原因有很多方面。第一方面，由于密封端面缺陷引起的经常性泄漏。第二方面，是辅助密封圈引起的经常性泄漏。第三方面，是弹簧缺陷引起的泄漏。其他方面，还包括转子振动引起的泄漏，传动、紧定和止推零件质量不好或松动引起泄漏，机械密封辅助机构引起的泄漏，由于介质的问题引起的经常性泄漏等。
（4）机械密封振动偏大。机械密封振动偏大，最终导致失去密封效果。但机械密封振动偏大的原因往往不仅仅是机械密封本身的原因，泵的其它零部件也是产生振动的根源，如泵轴设计不合理、加工的原因、轴承精度不够、联轴器的平行度差、径向力大等原因。
三、 处理故障采取的措施
如果机械密封的零件出现故障，就需要更换零件或是提高零件的机械加工精度，提高机械密封本身的加工精度和泵体其他部件的加工精度对机械密封的效果非常有利。为了提高密封效果，对动静环的摩擦面的光洁度和不平度要求较高。动静环的摩擦面的宽度不大，一般在2～7毫米之间。
1 、机械密封振动、发热的处理
如果是动静环与密封腔的间隙太小，就要增大密封腔内径或减小转动外径，至少保证0.75mm的间隙。
如果是摩擦副配对不当，就要更改动静环材料，使其耐温，耐腐蚀。这样就会减少机械密封的振动和发热。
2、机械密封泄漏的处理
机械密封的泄漏是由于多种原因引起，我们要具体问题具体处理。为了最大限度的减少泄漏量，安装机械密封时一定要严格按照技术要求进行装配，同时还要注意以下事项。
（1）装配要干净光洁。机械密封的零部件、工器具、油、揩拭材料要十分干净。动静环的密封端面要用柔软的纱布揩拭。（2）修整倒角倒圆。轴、密封端盖等倒角要修整光滑，轴和端盖的有关圆角要砂光擦亮。（3）装配辅助密封圈时，橡胶辅助密封圈不能用汽油、煤油浸泡洗涤，以免胀大变形，过早老化。动静环组装完后，用手按动补偿环，检查是否到位，是否灵活；弹性开口环是否定位可靠。动环安装后，必须保证它在轴上轴向移动灵活。
3、 泵轴窜量大的处理
合理地设计轴向力的平衡装置，消除轴向窜量。为了满足这一要求，对于多级离心泵，设计方案是：平衡盘加轴向止推轴承，由平衡盘平衡轴向力，由轴向止推轴承对泵轴进行轴向限位。
4、 增加辅助冲洗系统
密封腔中密封介质含有颗粒、杂质，必须进行冲洗，否则会因结晶的析出，颗粒、杂质的沉积，使机械密封的弹簧失灵，如果颗粒进入摩擦副，会导致机械密封的迅速破坏。因此机械密封的辅助冲洗系统是非常重要的，它可以有效地保护密封面，起到冷却、、冲走杂物等作用。
5 、泵振动的处理措施
机械密封原理与设计范文4
我厂每年都能接到上海某设计院终缩聚釜传动端制造的批量定单。此设备是物料搅拌釜的传动装置，反应釜内要求绝对密封，不允许有其它杂质和气体混入，否则会影响物料的纯度，降低产品质量。而釜腔内所有的密封性都靠传动端上的一套机械密封来保证，所以机械密封的制造质量是终缩聚釜能否正常运行生产出合格产品的关键。机械密封我厂外协由天津一家专业厂家制造，传动端上的其它零部件在我厂加工制造，最后在我厂装配并发货。
二、机械密封密封性试验原理
以下是机械密封装配及密封试验原理示意图
1―筒体 2―静环O形圈 3―矩形O形圈 4―静环 5―聚四氟乙烯 6―硬质合金
7―动环 8―结构支撑 9―弹簧座 10、11、12―法兰、螺栓、螺母 13―精密压力表
14、15―阀门、进气管 16―动环O形圈 17―传动轴 18―弹簧 19―接管
由上图可知：一套机械密封由一对动环和一对静环组成，在设备使用时动静结合。当传动轴在电机的带动下转动时，弹簧座靠传动轴上的销子与传动轴连为一体一起转动，同时靠销子的作用动环也与轴同步转动，静环静止不动。弹簧的作用是使动环与静环密封面始终保持一定的压力，同时给矩形O形圈一定的预紧力，保证良好的密封效果。设备的密封由动静环的接触面与O形圈来保证。密封试验原理即设备实际使用过程中的密封原理.我们用氮气进行气密性试验。密封试验时气体从进气管进入，当压力表示值为0.15Mp时，将阀门关闭。密封试验合格的标准是每小时泄露量在0.002Mp以内。进入筒体内的气体有三条路径可以产生泄露如上图所示。（1） 动环O形圈 （2） 动静结合面 （3） 静环O形圈和矩形O形圈。从我们这些年的装配经验来看，如果密封试验不合格，一般情况下是动静结合面产生的泄露。我们只需将机械密封从筒体内拆下来，在研磨好的铸铁平板上配合航空煤油和细研磨膏手工研磨静环的四氟面，然后在研磨好的四氟面上涂色，使动环密封面与静环密封面结合，用力按压，随后检验动环密封面上色痕的宽度与均匀度，如果色痕宽度适中、均匀无明显细纹，断层，那么重新装配后基本上密封试验都可以成功。
三、静环密封性工装设计
1.初始工装
2009年年初我们在装配一套机械密封时拆装反复了数次之后，密封试验总是不能成功。我们检查了所有的和装配相关的尺寸，及O形圈的线径，厚度，都符合图纸的要求。并且动、静环都重新返厂对密封面进行了二次机械研磨，我们也对经二次机械研磨过的静环密封面进行了手工研磨。涂色试验验证密封面效果非常理想，可就是在装配后总是产生泄露。后来我分析可能是动、静环本身密封性不合格。以下是动、静环的结构示意图
1―YG3合金块 2―O形圈 3―动环不锈钢基体 4―聚四氟乙烯块 5―静环不锈钢基体
动环制造工艺为：（1） 制作动环的不锈钢基体，YG3合金块 （2）在动环不锈钢基体上安装O形圈，将YG3合金块过赢配合压入 （3） 机械研磨YG3合金面 （4） 光谱检验密封面研磨质量。
静环制造工艺为：（1） 制作静环的不锈钢基体，聚四氟乙烯块（2）将聚四氟乙烯块过渡配合压入不锈钢基体，如图所示在装配缝隙处均匀涂抹高强度，耐腐蚀胶水密封（3） 机械研磨聚四氟乙烯面 （4） 光谱检验密封面研磨质量。从动、静环的制造工艺及结构来看，如果动、静环本身密封性不合格的话，那么问题应该出在镶装处，为了检测我的推断，于是我设计了一套简易密封试验工装，下图是工装示意图：
如图所示气体从进气管进入到密封腔内，当压力表示值为0.15Mp时，关闭阀门保压。整个密封腔由O形圈和胶皮圈来密封。如果动环镶合金块、静环镶聚四氟乙烯块处泄露的话，那么气体的泄露轨迹如上图箭头所示。在密封试验时用肥皂水浸湿合金和聚四氟乙烯块外圆，我们发现动环密封性合格，合金外圆没有气泡冒出。而静环四氟外圆有几点有连续气泡冒出，试验证明静环本身密封不合格，在镶装处泄露。静环返机械密封制造厂对外圆漏点进行处理并重新涂抹胶水修复后，我厂一次装配密封试验合格发货。
此后机封厂家所供几套机械密封静环都不同程度的出现了类似的问题，且经修复合格的静环在装置开车运行数月后也都有微漏的情况出现。我在分析原因时认为机械密封静环的制造质量不合格，要求机械密封制造厂家查找原因，改进制造工艺，提供质量合格的产品。可是机封制造厂家在分析原因时认为他们的静环制造工艺及所用密封胶水（国内某知名企业生产）的质量是可靠的，原因可能出在我厂对静环密封试验工装的使用上。机械密封制造厂家指出：机械密封静环在实际使用时受力点是均匀分布的，静环共受到48条弹簧的均匀作用力，每点作用力的大小也是相同的，且受力值是一个可以计算的稳定数值，而用我厂的静环试压工装进行密封试验时，用8个压板对静环施加压力，首先受力点不能做到和实际工况一样均匀分布，其次用螺栓预紧的力或大，或小8个压板预紧力不平衡，其压力值也不能准确控制。这样有可能在试验的过程中将密封胶水损坏，导致机封静环泄露。机封制造厂家建议四氟块在密封试验时最好不受压力，以防止把胶水粘连密封压坏。
2. 改进工装
虽然机封制造厂家的原因分析有一定的道理，但是我坚信问题不可能出在试压工装上，原因肯定是机封制造质量不合格。为避免和机封制造厂家扯皮，我按照机封厂要求又重新设计了一套工装。示意图如下:
如上图所示：新工装用托板和角钢焊了一个架子，在托板上钻孔攻丝，拧上长螺柱，把横梁架在两个螺柱上用螺栓拧紧。转动手轮压紧上压板，上下压板之间的O形圈受到压力作用之后，胀紧在上下压板的两个锥面及四氟镶块的内壁上起到密封作用，其它两个O形圈靠压力作用直接密封。所以在密封试验时，气体只能从镶四氟块处泄露，这就达到了静环四氟在不受压力情况下测试其密封性的目的。
四． 结语
机械密封原理与设计范文5
关键词：机械密封；故障处理；原因分析
机械密封在旋转设备上的应用非常广泛，机械密封的密封效果将直接影响整机的运行，严重的还将出现重大安全事故。
从机械密封的内外部条件的角度分析了影响密封效果的几种因素和应采取的合理措施。
1 机械密封的原理及要求
机械密封又叫端面密封，它是一种旋转机械的轴封装置，指由至少一对垂直于旋转轴线的的端面在液体压力和补偿机构弹力(或磁力)的作用以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。它的主要功用将易泄漏的轴向密封改变为较难泄漏的端面密封。它广泛应用于泵、釜、压缩机及其他类似设备的旋转轴的密封。
机械密封通常由动环、静环、压紧元件和密封元件组成。其中动环随泵轴一起旋转，动环和静环紧密贴合组成密封面，以防止介质泄漏。动环靠密封室中液体的压力使其端面压紧在静环端面上，并在两环端面上产生适当的比压和保持一层极薄的液体膜而达到密封的目的。压紧元件产生压力，可使泵在不运转状态下，也保持端面贴合，保证密封介质不外漏，并防止杂质进入密封端面。密封元件起密封动环与轴的间隙、静环与压盖的间隙的作用，同时弹性元件对泵的振动、冲击起缓冲作用。机械密封在实际运行中是与泵的其它零部件一起组合起来运行的，机械密封的正常运行与它的自身性能、外部条件都有很大的关系。但是我们要首先保证自身的零件性能、辅助密封装置和安装的技术要求，使机械密封发挥它应有的作用。
2 机械密封的故障表现及原因
2.1 机械密封的零件的故障旋转设备在运行当中，密封端面经常会出现磨损、热裂、变形、破损等情况，弹簧用久了也会松弛、断裂和腐蚀。辅助密封圈也会出现裂口、扭曲和变形、破裂等情况。
2.2 机械密封振动、发热故障原因
设备旋转过程中，会使动静环贴合端面粗糙，动静环与密封腔的间隙太小，由于振摆引起碰撞从而引起振动。有时由于密封端面耐腐蚀和耐温性能不良，或是冷却不足或端面在安装时夹有颗粒杂质，也会引起机械密封的振动和发热。
2.3 机械密封介质泄漏的故障原因
（1）静压试验时泄漏。机械密封在安装时由于不细心，往往会使密封端面被碰伤、变形、损坏，清理不净、夹有颗粒状杂质，或是由于定位螺钉松动、压盖没有压紧，机器、设备精度不够，使密封面没有完全贴合，都会造成介质泄漏。如果是轴套漏，则是轴套密封圈装配时未被压紧或压缩量不够或损坏。（2）周期性或阵发性泄漏。机械密封的转子组件周期性振动、轴向窜动量太大，都会造成泄漏。机械密封的密封面要有一定的比压，这样才能起到密封作用，这就要求机械密封的弹簧要有一定的压缩量，给密封端面一个推力，旋转起来使密封面产生密封所要求的比压。为了保证这一个比压，机械密封要求泵轴不能有太大的窜量，一般要保证在0.25mm以内。但在实际设计当中，由于设计的不合理，往往泵轴产生很大的窜量，对机械密封的使用是非常不利的。（3）机械密封的经常性泄漏。机械密封经常性泄漏的原因有很多方面。第一方面，由于密封端面缺陷引起的经常性泄漏。第二方面，是辅助密封圈引起的经常性泄漏。第三方面，是弹簧缺陷引起的泄漏。其他方面，还包括转子振动引起的泄漏，传动、紧定和止推零件质量不好或松动引起泄漏，机械密封辅助机构引起的泄漏，由于介质的问题引起的经常性泄漏等。（4）机械密封振动偏大。机械密封振动偏大，最终导致失去密封效果。但机械密封振动偏大的原因往往不仅仅是机械密封本身的原因，泵的其它零部件也是产生振动的根源，如泵轴设计不合理、加工的原因、轴承精度不够、联轴器的平行度差、径向力大等原因。
3 处理故障采取的措施
如果机械密封的零件出现故障，就需要更换零件或是提高零件的机械加工精度，提高机械密封本身的加工精度和泵体其他部件的加工精度对机械密封的效果非常有利。为了提高密封效果，对动静环的摩擦面的光洁度和不平度要求较高。动静环的摩擦面的宽度不大，一般在2～7毫米之间。
3.1 机
械密封振动、发热的处理
如果是动静环与密封腔的间隙太小，就要增大密封腔内径或减小转动外径，至少保证0.75mm的间隙。如果是摩擦副配对不当，就要更改动静环材料，使其耐温，耐腐蚀。这样就会减少机械密封的振动和发热。
3.2机械密封泄漏的处理
机械密封的泄漏是由于多种原因引起，我们要具体问题具体处理。为了最大限度的减少泄漏量，安装机械密封时一定要严格按照技术要求进行装配，同时还要注意以下事项。
（1）装配要干净光洁。机械密封的零部件、工器具、油、揩拭材料要十分干净。动静环的密封端面要用柔软的纱布揩拭。（2）修整倒角倒圆。轴、密封端盖等倒角要修整光滑，轴和端盖的有关圆角要砂光擦亮。（3）装配辅助密封圈时，橡胶辅助密封圈不能用汽油、煤油浸泡洗涤，以免胀大变形，过早老化。动静环组装完后，用手按动补偿环，检查是否到位，是否灵活;弹性开口环是否定位可靠。动环安装后，必须保证它在轴上轴向移动灵活。
3.3 泵轴窜量大的处理
nbsp; 合理地设计轴向力的平衡装置，消除轴向窜量。为了满足这一要求，对于多级离心泵，设计方案是:平衡盘加轴向止推轴承，由平衡盘平衡轴向力，由轴向止推轴承对泵轴进行轴向限位。
3.4 增加辅助冲洗系统
密封腔中密封介质含有颗粒、杂质，必须进行冲洗，否则会因结晶的析出，颗粒、杂质的沉积，使机械密封的弹簧失灵，如果颗粒进入摩擦副，会导致机械密封的迅速破坏。因此机械密封的辅助冲洗系统是非常重要的，它可以有效地保护密封面，起到冷却、、冲走杂物等作用。
3.5 泵振动的处理措施
在泵产品的制造装配过程中，严格按标准和操作规程去执行， 消除振动源。泵、电机、底座、现场管路等辅助设备在现场安装时，要严格把关，消除振动源。
机械密封原理与设计范文6
[关键词]机械密封；泄漏分析；改进措施
中图分类号：TH311 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）20-0138-02
1 引言
船舶上需要使用不同类型的泵来输送介质如水、燃油、滑油等等，其中以离心泵最为常见。它具有造价低廉、结构简单、紧凑、排量大而均匀、能运送甚至含有固体颗粒的液体等诸多优点。机械密封是一种依靠弹性元件和介质压力压紧动、静环端面从而达到密封的部件，具有能阻止泄漏、减少摩擦损耗、提高机器效率和可靠性等优点，目前大多数的离心泵轴封都是采用机械密封。机械密封是离心泵的主要易损件之一，因而泵的故障多数是由密封失效所导致的。据统计，机械密封失效导致泵的故障占设备故障率的50%以上，所以有必要对离心泵的机械密封泄漏进行分析改进，以降低泵的故障率。
2 机械密封的结构及工作原理
目前，大多数离心泵使用的都是机械密封，是靠一对相对运动的环的端面相互贴合形成的微小轴向间隙起密封作用。机械密封通常由动环、静环、压紧元件和密封元件组成。其中动环和静环的端面组成一对摩擦副，动环随泵轴旋转并在弹簧压力作用下紧紧地压在静环上作相对运动。这样，在动环和静环之间就形成了运动密封。一般要保持动静环之间液膜的厚度适宜，太厚泄漏量增加，太薄会发生干摩擦损坏密封面。另外，压紧元件产生压力，可使泵在不运转状态下，也保持端面贴合，保证密封介质不外漏，并防止杂质进入密封端面。密封元件（密封圈）起密封动环与轴的间隙、静环与压盖的间隙的作用，同时还能吸收不利于运动密封面的冲击振动。
2.1 机械密封的结构
机械密封的结构如图1所示，它主要由以下元件构成：
（1）主要动密封元件：动环和静环。动环与静环卡在轴套上，同泵轴一起旋转，静环固定在压盖内，用防转销来防止它转动。密封是靠动环与静环的端面相对运动贴合。
（2）辅助密封元件：动、静环密封圈。
（3）压紧元件：弹簧（或波纹管）。
（4）传动元件：传动座。
2.2 工作原理
一般机械密封有4个可能泄漏点：（1）动环与静环之间，动环与静环之间存在运动间隙，液膜的厚度将影响它的泄漏量；（2）动环与轴套之间，动环可以沿轴向窜动；（3）静环与压盖之间，属于静密封点；（4）泵盖与压盖之间，也属于静密封点。
3 机械密封泄漏分析
3.1 静密封泄漏
静密封主要是指静环与压盖和泵盖与压盖之间的泄漏。原则上讲他们之间的间隙越小，则泄漏量越小。
静密封点泄漏多数是由于密封圈的缺陷造成，如密封圈尺寸不合适或本身有伤、老化变质等，特别要注意输送的介质对密封圈的腐蚀与加速老化。只要结构和材料选择正确，密封圈质量合格和安装合乎要求，静密封基本上是可以满足密封要求的。
3.2 动密封泄漏
动密封泄漏主要指动环与静环和动环与轴套之间的泄漏，理论上影响动密封效果的主要有以下几方面：
（1）输送介质方面：泵输送介质压力愈高泄漏量会愈多；粘度低的介质较粘度高的易泄漏；带颗粒和易结垢的介质比干净稳定的易泄漏。
（2）泵轴方面：一般来说，轴愈粗则密封面愈宽，对垂直偏差也愈敏感，故愈易泄漏；轴在运转中愈易摆振，则愈易泄漏；转速愈高愈易泄漏。泵轴的轴向窜量过大，轴向力偏大，扰度偏大，对动密封效果将产生影响。机械密封又称端面密封，是一种旋转轴向的接触式动密封，它是在流体介质和弹性元件的作用下，两个垂直于轴心线的密封端面紧密贴合、相对旋转，从而达到密封效果，因此要求两个密封面之间要受力均匀。若泵轴向窜量大，造成密封端面距离增加，影响泄漏量；若轴向力偏大，使动环与静环压得过紧，加剧磨损；扰度偏大，使密封面之间的受力不均匀，导致密封效果不好发生泄漏。
4 改进措施
根据机械密封泄漏分析可以看出，静密封泄漏主要由密封圈的材料决定，随着工艺水平的发展，会得到明显的改善；动密封的泄漏点主要还是集中在动、静环的两端面的相对运动产生摩擦，所以考虑从动静环设计着手来改善密封泄漏。
（1）减少旋转惯性
在机械密封组件中，一般动环部分的质量比静环部分大，故运转起来旋转动量大。泵在起停时或电力不稳定时，动静环端面之间的液膜还没有很好的建立起来，容易造成端面的干摩擦，损坏密封组件。通过减少动环的质量并适当增加静环的质量，降低了旋转惯性质量，减小动静环端面间摩擦造成的危害，从而提高了整个机封组件的稳定性和可靠性。
（2）动环端面的改进
动静环两端面间的接触摩擦是造成机械密封失效的主要原因，而可以通过改善它们间的端面来降低摩擦。接触式密封的接触端面经常在一起摩擦，造成摩擦副端面温度过高，出现闪蒸现象，端面间同时存在气液两种状态，使摩擦副密封状态失稳，导致泄漏，尤其是在开停机或供电不稳时，更容易加剧摩擦。所以尽量使端面之间形成一层稳定的液膜，可以通过在动环端面开一系列的小螺旋槽，使端面之间形成稳定的液膜，这与减少旋转惯性的方法也是相对应的。注意安装时，应使螺旋槽的旋向与泵工作轴的转向相同。
（3）弹簧性能的改进
利用波纹管代替弹簧，除了更好地保持弹簧弹性和耐腐蚀性外，还有一点就是它直接与动环接合，不用辅助密封圈，减少了一个泄漏点。或在结构上采取弹簧保护措施，使弹簧不与海水接触。
