△ 资料图 ：《内蒙古化工》胡狄 摄
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机械密封（端面密封）是一种用来解决旋转轴与机体之间密封的装置。它是由至少一对垂直于旋转轴线的端面的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下并相对滑动而构成防止流体泄漏的装置，常用于泵、压缩机、反应搅拌釜等旋转式流体机械，也用于齿轮箱、船舶尾轴等密封。
因此，机械密封是一种通用的轴封装置。
弹性元件（弹簧、波纹管）它主要起预紧、补偿和缓冲的作用，要求始终保持足够的弹性来克服辅助密封和传动件的摩擦和动环等的惯性，保证端面密封副良好的贴合和动环的追随性，材料要求耐腐蚀、耐疲劳。
辅助密封（0 形圈、V形圈、U 形圈、楔形圈和异形圈等）它主要起静环和动环的密封作用，同时也起到浮动和缓冲作用。要求静环的密封元件能保证静环与压盖之间的密封性，静环有一定的浮动性，动环的密封元件能保证动环与轴或轴套之间的密封性和动环的浮动性。材料要求耐热等。
机械密封的结构型式很多，主要是根据摩擦副的对数、弹簧、介质和端面上作用的比压情况以及介质的泄漏方向等因素来划分。
1.旋转式和静止式机械密封
旋转式是弹簧随轴一起转动的机械密封，大多数泵都用此种型式密封。但在高转速时，因弹簧受较大的离心力，若对动平衡性要求很高，则可采用弹簧不转动的静止式机械密封，如图1所示。
图1 旋转式与静止式机械密封
2.平衡型与非平衡型机械密封
能使介质作用在密封端面上的压力卸载的为平衡式机械密封，不能卸载的为非平衡式机械密封。按卸载程度不同，平衡式机械密封又可分为部分平衡式（部分卸载）和过平衡式（全部卸载），如图2所示。
平衡式机械密封端面上所受的力随介质压力的升高变化较小，因此适用于高压密封；非平衡式机械密封端面所受的力随介质压力的变化较大，因此只适用于低压机械密封。平衡式机械密封能降低端面上的摩擦和磨损，承载能力大，但其结构较复杂，一般需在轴或轴套上加工出台阶，成本较高。非平衡式结构简单，在介质压力p小于0.7MPa时使用广泛。
图2 （a）非平衡型、（b）部分平衡型、（c）完全平衡型机械密封
3.内装式与外装式机械密封
内装式是弹簧置于被密封介质之内，如图3（a）所示；外装式则是弹簧置于被密封介质的外部，如图3（b）所示。
内装式可使泵轴长度减小，但弹簧直接与介质接触；外装式正好相反。在常用的外装式结构中，动环与静环接触端面上所受介质作用力与弹簧力的方向相反，当介质压力有波动或升高时，若弹簧力余量不大，就会出现密封不稳定；而当介质压力降低时，又因弹簧力不变，使端面上受力过大。特别是在低压启动时，由于摩擦副尚未形成液膜，端面上受力过大容易磨伤密封面。所以外装式多用于介质易结晶、有腐蚀性、较黏稠和压力较低的场合。
图3 内装式与外装式机械密封
内装式的端面比压随介质压力的升高而升高，密封可靠，应用广泛。
4.单端面与双端面机械密封
单端面机械密封只有一对摩擦副，如图4（a）所示；双端面机械密封有两对摩擦副，如图4（b）所示，处于相同的封液压力作用下，两对摩擦副背对背放置。
密封液压力一般比工作介质压力高0.05~0.15MPa，以起到堵封工作介质防止其泄漏的作用。同时，密封液又起到润滑和冷却作用。对低黏度介质，可选润滑性好的密封液以改善润滑条件；对于带固体颗粒的介质，密封液可防止固体颗粒进入摩擦副。对于腐蚀性介质，密封液也可以起保护密封元件不受腐蚀的作用。
与单端面密封相比，双端面密封有更好的可靠性，适用范围更广，可完全防止被密封的介质外漏，但结构复杂，造价高。
图4 单端面与双端面密封
5.单弹簧式和多弹簧式机械密封
补偿机械中只有一个弹簧的称为单弹簧式机械密封或大弹簧式机械密封，如图5（a）所示；补偿机构中含有多个弹簧的称为多弹簧式机械密封或小弹簧机械密封，如图5（b）所示。
单弹簧式机械密封端面上的弹簧压力，尤其在轴径较大时分布不均，多弹簧式机械密封的弹簧压力分布则相对比较均匀。
因此，单弹簧式机械密封常用于较小轴径（80~150mm），而多弹簧式的弹簧直径小，当有腐蚀或结晶颗粒聚集而引起弹簧失效时，可采用单弹簧式机械密封。
图5 单弹簧式与多弹簧式机械密封结构示意图
6.波纹管型机械密封
波纹管型机械密封按所用波纹管材料不同，有金属波纹管机械密封、聚四氟乙烯波纹管机械密封和橡胶波纹管机械密封。波纹管型密封在轴上没有相对滑动，对轴无磨损，随动性好，适用范围广。
图6为波纹管型机械密封。金属波纹管本身能代替弹性元件，耐蚀性好，可在高低温下使用。
聚四氟乙烯波纹管机械密封由于聚四氟乙烯耐腐蚀性好，可用于各种腐蚀介质中；橡胶波纹管机械密封因橡胶价格便宜使用广泛，但使用温度受不同胶料性能的限制。
图6 波纹管型机械密封结构示意图
7.内向流与外向流机械密封
介质沿密封端面由外向内泄漏者称为内向流式，而由内向外泄漏者称为外向流式。内向流式泄漏方向与离心力方向相反，离心力可阻止液体泄漏，故内向流式较外向流式泄漏少，对含固体的液体，采用内向流式更适合。
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