机械密封件也称端面密封，主要用于泵、压缩机、液压传动和其他类似设备的旋转轴的密封。机械密封件是由一对或数对动环与静环组成的平面摩擦件构成的密封装置。
机械密封是指由至少一对垂直于旋转轴线的端面在流体压力和补偿机构弹力(或磁力)的作用下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，补偿环的辅助密封为金属波纹管的称为波纹管机械密封。
机械密封件按弹簧元件旋转或静止可分为：旋转式内装内流非平衡型单端面密封，简称旋转式；静止式外装内流平衡型单端面密封，简称静止式。
按静环位于密封端面内侧或外侧可分为：内装式机械密封件和外装式机械密封件。
按密封介质泄漏方向可分为：内流式机械密封件和外流式机械密封件。
机械密封件按介质在端面引起的卸载情况可分为：平衡式和非平衡式。
按密封端面的对数可分为：单端面机械密封件和双端面机械密封件。
机械密封件按弹簧的个数可分为：通用机械密封件单弹簧式和多弹簧式。
机械密封件按弹性元件分类：弹簧压缩式和波纹管式。
按非接触式机械密封结构分类，流体静压式、流体动压式、干气密封式。
按密封腔温度分类：高、中、普、低温密封。
按密封腔压力分离：超高、高、中、低压机械密封。
从机封的结构特点看，机封型式多种多样，但按组成讲，它主要由5个基本单元组成：①缓冲补偿单元 ②密封单元 ③辅助密封单元 ④传动单元 ⑤压紧件单元
1、缓冲补偿单元：以弹簧为主要元件而组成的缓冲补偿机构，它是维持机封正常工作的重要条件。
2、密封单元：由动环和静环组成的密封端面，这是机封的核心。
3、辅助密封单元：由动环密封圈和静环密封圈等元件组成，它是解决密封端面之外的、有泄漏可能的部位之辅助性密封机构，是机封不可缺少的组成要素。
4、传动单元：由弹簧座、轴套、键或固定销钉组成的传动机构，它是实现动环随轴一起旋转的可靠保证，也是实现动密封的前提条件。
5、压紧件单元：由弹簧和推环组成。
机械密封件是属于较高精度的机械部件，正确的安装操作对机械密封件的使用寿命有大大的影响。安装机械密封件的技术要求如下：
1、转子振摆：动环密封圈处的轴套附近不大于0.06毫米
2、轴弯曲度：最大不大于0.05毫米
3、轴的轴向窜动量不允许超过±0.5毫米，如果带轴套，不允许轴套有松动
4、联轴器的找正误差：对于齿式联轴器不大于0.08~0.10毫米(P2008C，对于弹性联轴器不大于0.05～0.06毫米；(习惯做法端跳<0.05，径跳<0.10)
5、安装动环密封圈的轴套端部，以及安装静环密封圈的压盖(或壳体)的端部应倒角，并修光滑。
6、压盖(静环座)与密封配合止口对轴中心线的同心度允差0.05毫米，与垫片接触的平面对中心线的垂直度值允差0.03～0.05毫米，如果达不到要求，密封腔要进行加工。
7、在安装、拆卸机械密封件时要仔细，严禁动用手锤和扁铲，以免损坏密封元件。如果结垢拆卸不下时，应清洗干净后再进行拆卸。
8、对运行过的机械密封件，凡有压盖松动使密封发生移动的情况，则动静环零件必须更换，不应重新上紧继续使用。因为松动后摩擦件原来运转轨迹会发生变动，接触面的密封性就很容易遭到破坏。
9、如果在系两端都用机械密封件时，在装配，拆卸过程中互相照颐，防止颐此失彼。
机械密封件组装技术尺寸的核对
1、检查动静环与轴或轴套的间隙，静环的内径一般比轴径大1～2mm，对于动环，为保证浮动性，内径比轴径大0.5～1mm，用以补偿轴的振动与偏斜，但间隙不能太大，否则会使动环密封圈卡入而造成机械密封件机能的破坏。
2、测量动静环密封面的尺寸。该数据是用来验证动静环的径向宽度，当选用不同的摩擦材料时，硬材料摩擦面径向宽度应比软的大1～3mm，否则易造成硬材料端面的棱角嵌入软材料的端面上去。
3、测量补偿弹簧的长度是否发生变化。弹簧性能发生变化将会直接影响机械密封件端面比压。一般情况下弹簧在长时间运行后长度会缩短，补偿弹簧在动环上的机械密封件还会因为离心力的原因而变形。
4、测量静环防转销子的长度及销孔深度，防止销子过长静环不能组装到位。这种情况出现会损坏机械密封件。
5、机械密封件紧力的校核。我们通常讲的机械密封件紧力也就是端面比压，端面比压要合适，过大，将使机械密封摩擦面发热，加速端面磨损，增加摩擦功率；过小，容易漏泄。端面比压是在机械密封设计时确定的，我们在组装时只能靠测量机械密封件紧力来确定。通常情况的测量方法是测量安装好的静环端面至压盖端面的垂直距离，再测量动环端面至压盖端面的垂直距离，两者的差即为机械密封的紧力。
1.机械密封件的安装与停运
① 启动前应保持密封腔内充满液体。对于输送凝固的介质时，应用蒸气将密封腔加热使介质熔化。启动前必须盘车，以防止突然启动而造成软环碎裂。
② 对于利用泵外封油系统的机械密封，应先启动封油系统，停车后最后停止封油系统。
③ 热油泵停运后不能马上停止封油腔及端面密封的冷却水，应待端面密封处油温降到80度以下时，才可以停止冷却水，以免损坏密封零件。
2.机械密封件的运转
① 泵启动后若有轻微泄漏现象，应观察一段时间。如连续运行4小时，泄漏量仍不减小，则应停泵检查。
② 泵的操作压力应平稳，压力波动不大于1公斤/平方厘米，
③ 泵在运转中，应避免发生抽空现象，以免造成机械密封件的密封面干摩擦及密封破坏，
④ 密封情况要经常检查。运转中，当其泄漏超过标准时，重质油不大于5滴/分，轻质油不大于10/分，如2-3日内仍无好转趋势，则应停泵栓查机械密封件装置。
1.机械密封件安装时注意事项
① 要十分注意避免安装中所产生的安装偏差，上紧压盖应在联轴器找正后进行，螺栓应均匀上支，防止压盖端面俱斜，用塞尺检查各点，其误差不大于0.05毫米。检查压盖与轴或轴套外径的配合间隙(即同心度)，四周要均匀，用塞尺检查各点允差不大于0.01毫米
② 弹簧压缩量要按规定进行，不允许有过大或过小现象，要求误差2.00毫米。过大会增加端面比压，加速端面磨损。过小会造成比压不足而不能起到密封作用，
③ 动环安装后要保证能在轴上灵活移动，将动环压向弹簧后应能自动弹回来。
2.机械密封件拆卸时注意事项
① 在拆卸机械密封时要仔细，严禁动用手锤和扁铲，以免损坏密封元件。可做一对钢丝勾子，伸入传动座缺口处，将密封装置拉出。如果结垢拆卸不下时，应清洗干净后再进行拆卸。
② 如果在系两端都用机械密封时，在装配，拆卸过程中互相照顾，防止顾此失彼。
③ 对运行过的机械密封，凡有压盖松动使密封发生移动的情况，则动静环零件必须更换，不应重新上紧继续使用。因为在压盖松动后，摩擦件原来运转轨迹会发生变动，接触面的密封性就很容易遭到破坏。
机械密封件的正常运行和维护问题：
1、启动前的准备工作及注意事项
① 全面检查机械密封件，以及附属装置和管线安装是否齐全，是否符合技术要求。
② 机械密封启动前进行静压试验，检查机械密封是否有泄漏现象。若泄漏较多，应查清原因设法消除。如仍无效，则应拆卸检查并重新安装。一般静压试验压力用2~3公斤/平方厘米。
③ 按泵旋向盘车，检查是否轻快均匀。如盘车吃力或不动时，则应检查装配尺寸是否错误，安装是否合理。
2、运转
① 泵启动后若有轻微泄漏现象，应观察一段时间，如连续运行4小时，泄漏量仍不减小，则应停泵检查。
② 泵的操作压力应平稳，压力波动不大于1公斤/平方厘米。
③ 泵在运转中，应避免发生抽空现象，以免造成密封面干摩擦及密封破坏。
④ 密封情况要经常检查，运转中，当其泄漏超过标准时，重质油不大于5滴/分，轻质油不大于10/分，如2-3日内仍无好转趋势，则应停泵栓查密封装置。
3、安装与停运
① 启动前应保持密封腔内充满液体。对于输送凝固的介质时，应用蒸气将密封腔加热使介质熔化，启动前必须盘车，以防止突然启动而造成软环碎裂。
② 对于利用泵外封油系统的机械密封件，应先启动封油系统。停车后最后停止封油系统。
③ 热油泵停运后不能马上停止封油腔及端面密封的冷却水，应待端面密封处油温降到80度以下时，才可以停止冷却水，以免损坏密封零件。
机械密封的故障及处理方法如下：
一、机械密封的故障在零件上的表现：
1、密封端面的故障：磨损、热裂、变形、破损(尤其是非金属密封端面)。
2、弹簧的故障：松弛、断裂和腐蚀。
3、辅助密封圈的故障：装配性的故障有掉块、裂口、碰伤、卷边和扭曲；非装配性的故障有变形、硬化、破裂和变质。机械密封故障在运行中表现为振动、发热、磨损，最终以介质泄漏的形式出现。
二、机械密封振动、发热的原因分析及处理
1、动静环端面粗糙。
2、动静环与密封腔的间隙太小，由于振摆引起碰撞。处理方法：增大密封腔内径或减小转动件外径，至少保证0.75mm的间隙。
3、密封端面耐腐蚀和耐温性能不良，摩擦副配对不当。处理方法：更改动静环材料，使其耐温，耐腐蚀。
4、冷却不足或端面在安装时夹有颗粒杂质。处理方法：增大冷却液管道管径或提高液压。
三、机械密封泄漏的原因分析及处理
1、静压试验时泄漏
(1)密封端面安装时被碰伤、变形、损坏。
(2)密封端面安装时，清理不净，夹有颗粒状杂质。
(3)密封端面由于定位螺钉松动或没有拧紧，压盖(静止型的静环组件为压板)没有压紧。
(4)机器、设备精度不够，使密封面没有完全贴合。
(5)动静环密封圈未被压紧或压缩量不够或损坏。
(6)动静环V型密封圈方向装反。
(7)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。处理方法：应加强装配时的检查、清洗，严格按技术要求装配。
2、周期性或阵发性泄漏
(1)转子组件轴向窜动量太大。处理方法：调整推力轴承，使轴的窜动量不大于0.25mm。
(2)转子组件周期性振动。处理方法：找出原因并予以消除。
(3)密封腔内压力经常大幅度变化。处理方法：稳定工艺条件。
3、经常性泄漏
(1)由于密封端面缺陷引起的经常性泄漏。
a、弹簧压缩量(机械密封压缩量)太小。
b、弹簧压缩量太大，石墨动环龟裂。
c、密封端面宽度太小，密封效果差。处理方法：增大密封端面宽度，并相应增大弹簧作用力。
d、补偿密封环的浮动性能太差(密封圈太硬或久用硬化或压缩量太小，补偿密封环的间隙过小)。处理方法：对补偿密封环间隙过小的，增大补偿密封环的间隙。
e、镶装或粘接动、静环的接合缝泄漏(镶装工艺差，存在残余变形；材料不均匀；粘接剂不均、变形)。
f、动、静环损伤或出现裂纹。
g、密封端面严重磨损，补偿能力消失。
h、动、静环密封端面变形(端面所受弹簧作用力太大，摩擦增大产生热变形或偏磨；密封零件结构不合理，强度不够，受力后变形；由于加工工艺不当等原因，密封零件有残余变形；安装时用力不均引起变形)。处理方法：更换有缺陷的或已损坏的密封环。
i、动、静环密封端面与轴中心线垂直度偏差过大，动、静环密封端面相对平行度偏差过大。处理方法：调整密封端面。
(2)由辅助密封圈引起的经常性泄漏。
a、密封圈的材料不对，耐磨、耐腐蚀、耐温、抗老化性能太差，以致过早发生变形、硬化、破裂、溶解等。
b、O型密封圈的压缩量不对，太大时容易装坏；太小密封效果不好。
c、安装密封圈的轴(或轴套)、密封端盖和密封腔，在O型密封圈推进的表面有毛刺，倒角不光滑或角倒圆不够大。处理方法：对毛刺和不光滑的倒角应适当修整平滑，适当加大圆弧和倒角，并修整平滑。
d、O型密封圈发生掉块、裂口、碰坏、卷边或扭曲变形。处理方法：注意清洗橡胶圈不要用汽油、煤油；装配密封圈时注意理顺。
(3)由于弹簧缺陷引起的泄漏。
a、弹簧端面偏斜。
b、多弹簧型机械密封，各弹簧之间的自由高度差太大。
(4)由于其它零件引起的经常性泄漏，如传动、紧定和止推零件质量不好或松动引起泄漏。
(5)由于转子引起经常性泄漏，如转子振动引起的泄漏。
(6)由于机械密封辅助机构引起的经常性泄漏，如冲洗冷却液流量太小或太大；压力太小或过大；注液方向或位置不对；注液质量不佳，有杂质。
(7)由于介质的问题引起经常性泄漏。
a、介质里含有悬浮性微粒或结晶，因长时间积聚，堵塞在动环与轴之间，弹簧之间，弹簧与弹簧座之间等，使补偿密封环不能浮动，失去补偿缓冲作用。
b、介质里的悬浮微粒或结晶堵在密封端面间，使密封端面贴合不好并迅速磨损。处理方法：开车前要先打开冲洗冷却阀门，过一段时间再盘车、开车，再开大冲洗冷却液；适当提高介质入口温度；提高介质过滤和分高的效果等。
固液两相流泵机械密封的正确选型与使用
由于固液两相流中磨蚀性颗粒介质的存在，采用一般的机械密封常会构成如下5种危害：
① 密封端面的加剧磨损。密封面之间因颗粒泄漏进入端面，起着磨料作用，加速了密封面的磨损。
② 介质侧颗粒堵塞。由于颗粒的堆积，架桥，阻碍了弹簧、销和辅助密封封圈的运动，从而导致补偿环的追随性和浮动性下降。
③ 大气侧颗粒堵塞。由于常规设计的机械密封，密封面内径和轴(或轴套)之间的间隙较小，泄漏的固体颗粒不能及时排出，易堆积、阻塞，阻碍了辅助密封圈的运动，从而导致密封失败。
④ 磨蚀。指密封元件表面由于受到磨蚀性颗粒的作用而产生的局部咬蚀、撕裂。它通常发生在使用较软的钢材或石墨材料时，由于冲洗水或封液的冲击而造成的。在有颗粒介质的情况下，发生得更加严重；
⑤ 传动元件的磨损。由于传动销这些元件处于颗粒介质中，运动时由于颗粒的研磨作用加剧了元件本身的磨损。
在选型时，应使机械密封产品尽量避免颗粒的作用，不致产生这5种失效，机械密封解决颗粒介质作用的问题有两大途径：一是对机械密封设置一些附加的内部结构或采取辅助措施(如螺旋密封、唇封、封液、冲洗水、水箱或油箱建立液障防止颗粒堆积等)，或者外部装置(如旋流固液分离器、磁滤器等)，尽量避免上述5种失效出现，维护机械密封良好的工作状态。这种途径对于比较重要的场合，重要的设备可以使用。但对于由于空间受到限制，或者由于辅助设施耗费太高，以及由于有些场合，物料不允许有封液或冲洗水进入产品的情况，就应采取选择设计出一种新型的机械密封结构，能直接用在颗粒介质中，满足生产流程对密封的要求。
为了使机械密封达到密封可靠、寿命长、结构简单、装拆方便、易调节、成本低的目的，具体办法如下：
采用弹簧和辅助密封圈相结合使用。主要优点是：具有较高的弹性，且弹簧不与介质接触，避免了易受颗粒堵塞的问题。为了保证摩擦副在颗粒介质中具有耐磨损和耐磨蚀的目的，摩擦副材料的硬度必须高于磨粒的硬度。通常可选用硬对硬组对，材质可为碳化钨或碳化硅。与碳化钨相比，碳化硅具有更高的硬度，更好的导热率，化学稳定性较好，还有自润滑性，但成本较高。
根据A.1.GoLubiev(前苏联)等人对在磨蚀性颗粒介质中高硬度摩擦副磨损机理的研究所得出的结论，摩擦副宽度应比一股机械密封的宽，以获得较高的使用寿命。动、静环的宽度相等，有利于防止颗粒对密封端面的磨损，同时，有足够的面积，以避免大的失配。因此，能够适应比一般机械密封端面大得多的径向和轴向跳动。
原文始发于微信公众号（热电环保）：机械密封件
本文来自热电环保，本文观点不代表iHydrostatics静液压立场。
