機(jī)械密封選型設(shè)計(jì)

摘要：機(jī)械密封是一種旋轉(zhuǎn)機(jī)械的油封裝置，比如離心泵、離心機(jī)、和壓縮機(jī)等設(shè)備。由于傳動(dòng)軸貫穿在設(shè)備內(nèi)外，這樣，軸與設(shè)備之間存在一個(gè)圓周間隙，設(shè)備中的介質(zhì)通過該間隙向外泄露，如果設(shè)備內(nèi)壓力低于大氣壓，則空氣向設(shè)備內(nèi)泄露，因此必須有一個(gè)阻止泄露的軸封裝置

關(guān)鍵詞：機(jī)械密封 動(dòng)環(huán) 靜止環(huán) 彈力補(bǔ)償機(jī)構(gòu) 材料

1、前言

俄籍“索羅斯船”今年到船廠進(jìn)行正常的塢上維修工作，其中的一項(xiàng)工作就是為船上輔機(jī)帶消防泵更換機(jī)械密封。在這里我想講的就是選型設(shè)計(jì)機(jī)械密封時(shí)遇到的問題，避免以后維修同類型產(chǎn)品減少錯(cuò)誤。

2、機(jī)械密封

2.1 機(jī)械密封定義[1]

機(jī)械密封是一種旋轉(zhuǎn)機(jī)械的油封裝置，比如離心泵、離心機(jī)、和壓縮機(jī)等設(shè)備。由于傳動(dòng)軸貫穿在設(shè)備內(nèi)外，這樣，軸與設(shè)備之間存在一個(gè)圓周間隙，設(shè)備中的介質(zhì)通過該間隙向外泄露，如果設(shè)備內(nèi)壓力低于大氣壓，則空氣向設(shè)備內(nèi)泄露，因此必須有一個(gè)阻止泄露的軸封裝置。軸封的種類很多，由于機(jī)械密封具有泄漏量少和壽命長等優(yōu)點(diǎn)，所以當(dāng)今世界上機(jī)械密封是在這些設(shè)備最主要的軸密封方式。機(jī)械密封又叫端面密封，在國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中是這樣定義的：“由至少一對垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的端面在流體壓力和補(bǔ)償機(jī)構(gòu)彈力（或磁力）的作用以及輔助密封的配合下保持貼合并相對滑動(dòng)而構(gòu)成的防止流體泄漏的裝置。”

2.2 機(jī)械密封的組成：

2.1.1 主要部件：動(dòng)環(huán)和靜止環(huán)。

2.1.2 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型圈等

2.1.3 彈力補(bǔ)償機(jī)構(gòu)：彈簧、推環(huán)。

2.1.4 傳動(dòng)件：彈箕座及鍵或各種螺釘。

3、設(shè)計(jì)思路

如果泵的機(jī)械密封磨損，通常的解決辦法是購買相同型號的產(chǎn)品，而這次需要更換的機(jī)械密封屬于丹麥制造，國內(nèi)沒有現(xiàn)貨，而且供貨周期長，價(jià)格昂貴，所以船方委托船廠負(fù)責(zé)測繪設(shè)計(jì)。由于機(jī)械密封磨損嚴(yán)重，無法測定它的具體參數(shù)，只能根據(jù)機(jī)械密封的工作原理重新設(shè)計(jì)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)。

3.1選用材料[2]

以本次為例，本產(chǎn)品屬于消防泵，工作介質(zhì)為海水，常用的材料有：

3.1.1 常溫下動(dòng)環(huán)材料為碳化鎢，1Cr13堆焊鈷鉻鎢，鑄鐵；靜止環(huán)材料為浸樹脂石墨，碳化鎢，金

屬陶瓷。密封材料最常用的橡膠，除橡膠外，適合于做密封材料的還有石墨、聚四氟乙烯以及各種密封膠等

3.1.2 過熱水100度；動(dòng)環(huán)材料為碳化鎢，1Cr13堆焊鈷鉻鎢，鑄鐵；靜止環(huán)材料為浸樹脂石墨，碳

化鎢，金屬陶瓷。所以這次動(dòng)環(huán)材料選用的是碳化鎢，靜止環(huán)選用石墨，輔助密封材料選用的是聚四氟乙烯，彈簧座、推環(huán)、卡環(huán)、螺釘、彈簧為不銹鋼材料，配合環(huán)為硬質(zhì)合金。

3.2 機(jī)械密封的工作原理

靠彈性元件和密封液體壓力在相對運(yùn)動(dòng)的動(dòng)環(huán)和靜環(huán)的接觸面上產(chǎn)生一適當(dāng)?shù)膲壕o力使兩個(gè)光潔、平直的端面緊密貼合；端面間維持一層極薄的液體膜而達(dá)到密封的作用。這層膜具有液體動(dòng)壓力與靜壓力，它起著平衡壓力和潤滑端面的作用。兩端面之所以必須高度光潔平直是為了給端面創(chuàng)造完美貼合和使比壓均勻的條件，這是相對旋轉(zhuǎn)密封。

3.3 設(shè)計(jì)施工

以這次為例，首先準(zhǔn)確測繪配合環(huán)的外形尺寸，因?yàn)榕浜檄h(huán)是需要安裝在泵體內(nèi)的，而泵體尺寸不變。配合環(huán)和靜止環(huán)的內(nèi)徑要大于軸的外徑，如果太小就會(huì)造成軸在旋轉(zhuǎn)式與靜止環(huán)或配合環(huán)接觸，轉(zhuǎn)動(dòng)阻力增大，容易燒毀電機(jī)。

通過螺釘將彈簧座固定在軸上，將靜止環(huán)鑲在配合環(huán)內(nèi)并安裝在消防泵體上 。當(dāng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)了彈簧座、彈簧壓板、動(dòng)環(huán)等零件一起轉(zhuǎn)動(dòng)，由于彈簧力的作用使動(dòng)環(huán)緊緊壓在靜環(huán)上。軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，動(dòng)環(huán)與軸一起旋轉(zhuǎn)，而靜環(huán)則固定在座架上靜止不動(dòng)，這樣動(dòng)環(huán)與靜環(huán)相接觸的環(huán)形密封面阻止了介質(zhì)的泄漏，如下圖，安裝結(jié)構(gòu)如圖所示。

4、總結(jié)

文中的范例比較特殊，通過翻閱資料了解機(jī)械密封工作原理，若以后遇到機(jī)械密封磨損需要制作，也可

根據(jù)其中的原理準(zhǔn)確快速的進(jìn)行測繪及設(shè)計(jì)，減少生產(chǎn)成本。機(jī)械密封如果可以購買的話，還是推薦買對應(yīng)型號的，也查閱手冊找到替代產(chǎn)品

參考文獻(xiàn)：

[1]成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊（第3卷）[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2007年11月第5版

[1]成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊（第1卷）[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2007年11月第5版