（一）機(jī)械密封的概念：

   1.機(jī)械密封就是一種用來解決旋轉(zhuǎn)軸與機(jī)體之間流體介質(zhì)密封的裝置。

   2.機(jī)械密封是至少由一對(duì)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(或者磁力）作用以及輔助密封的配合下保持貼合并且相對(duì)滑動(dòng)而構(gòu)成的用以防止流體泄漏的裝置。

（二）機(jī)械密封的用途：機(jī)械密封常用在泵軸、壓縮機(jī)、反應(yīng)釜、反應(yīng)攪拌器、風(fēng)機(jī)等旋轉(zhuǎn)式流體機(jī)械；也用于齒輪箱、閥門、旋轉(zhuǎn)接頭、船舶尾軸等裝置。

（三）機(jī)械密封主要零件及作用：

 1.主要零件：機(jī)械密封主要由5個(gè)部分組成：

（1）補(bǔ)償環(huán)和非補(bǔ)償環(huán)構(gòu)成主要密封面，也叫摩擦副；

（2）彈性元件為主構(gòu)成加載、補(bǔ)償和緩沖機(jī)構(gòu)；

（3）輔助密封（如O型圈、骨架油封、矩型圈、V型圈等）；

（4）傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：與旋轉(zhuǎn)軸連接，并同軸一起旋轉(zhuǎn)的零件；

（5）防轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)：如防轉(zhuǎn)螺釘、銷釘、平鍵等。

 2.主要零件的作用：

 (1)補(bǔ)償環(huán)和非補(bǔ)償環(huán):

a.補(bǔ)償環(huán)—是指具有軸向補(bǔ)償能力的密封環(huán)，它可以是旋轉(zhuǎn)環(huán)（也稱動(dòng)環(huán)），也可以是非旋轉(zhuǎn)環(huán)（也稱靜止環(huán)）；一般情況下補(bǔ)償環(huán)用較軟質(zhì)材料制造，端面比非補(bǔ)償環(huán)更窄。

b.非補(bǔ)償環(huán)—是指不具有軸向補(bǔ)償能力的密封環(huán)，同樣它可以是旋轉(zhuǎn)環(huán)（也稱動(dòng)環(huán)），也可以是非旋轉(zhuǎn)環(huán)（也稱靜止環(huán)）。一般情況下非補(bǔ)償環(huán)用相對(duì)較硬質(zhì)材料制造，端面比補(bǔ)償環(huán)更寬。

補(bǔ)償環(huán)和非補(bǔ)償環(huán)兩者端面貼合在一起構(gòu)成主密封端面，起主要密封作用，是機(jī)械密封的主要零件。

總之：簡單的說一般可以認(rèn)為密封在使用時(shí)能做軸向滑動(dòng)的環(huán)叫補(bǔ)償環(huán)，不能做軸向滑動(dòng)的環(huán)叫非補(bǔ)償環(huán)；能隨軸（或者軸套）做圓周旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的環(huán)叫動(dòng)環(huán)，不能隨軸（或者軸套）做圓周運(yùn)動(dòng)的環(huán)叫靜止環(huán)；補(bǔ)償環(huán)不一定是動(dòng)環(huán)，非補(bǔ)償環(huán)也不一定就是靜止環(huán)，兩者要根據(jù)機(jī)械密封結(jié)構(gòu)來區(qū)分。

(2)彈性元件與彈簧座：由它們構(gòu)成加載、補(bǔ)償和緩沖機(jī)構(gòu)，以保證機(jī)械密封在安裝后端面貼合；在磨損時(shí)及時(shí)補(bǔ)償，在受振動(dòng)、躥動(dòng)時(shí)起緩沖作用。

 〈1〉彈性元件的要求：

a.彈性元件產(chǎn)生的彈力大小必須足以克服補(bǔ)償環(huán)輔助密封圈在軸（或者軸套）上滑動(dòng)時(shí)的摩擦阻力；

b.彈性元件產(chǎn)生的彈力大小還要足以防止密封腔處于真空狀態(tài)時(shí)補(bǔ)償環(huán)和非補(bǔ)償環(huán)被吸入密封腔體內(nèi)；

C.但是過大的彈性力會(huì)加劇密封端面的磨損，影響機(jī)械密封使用和縮短其使用壽命。

  〈2〉彈性元件的種類：彈性元件可以是單個(gè)圓柱螺旋彈簧、圓錐螺旋彈簧，也可以是多個(gè)沿圓周方向布置的圓柱螺旋小彈簧，或者成對(duì)的片狀波形彈簧以及蝶形彈簧等。

  〈3〉彈簧座：用于彈簧軸向和徑向定位的零件，通常它還兼?zhèn)鋫鬟f轉(zhuǎn)矩或者克服轉(zhuǎn)矩的作用。

 （3）輔助密封圈：起輔助密封作用，分補(bǔ)償環(huán)輔助密封圈、非補(bǔ)償環(huán)輔助密封圈、壓蓋密封圈和軸套密封圈等。

a.補(bǔ)償環(huán)輔助密封圈：用來密封補(bǔ)償環(huán)與軸（或者軸套）之間的泄漏，按其截面形狀分為O型圈、V型圈、楔形圈、U形圈、矩形圈等。

b.非補(bǔ)償環(huán)輔助密封圈：用來密封非補(bǔ)償環(huán)與軸、軸套、壓蓋（或者密封腔體）之間的泄漏，按其截面形狀有O型圈、V型圈、矩形圈、L形墊片、矩形墊片等形式。??

（4）傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：

  <1> 作用：起傳遞轉(zhuǎn)矩的作用。

  <2> 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的形式：

  a.在旋轉(zhuǎn)式機(jī)械密封中多彈簧結(jié)構(gòu)常用凸圓凹坑、柱銷、撥叉等方式傳動(dòng)，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)多布置在彈簧座和補(bǔ)償環(huán)上；單彈簧結(jié)構(gòu)中常以彈簧自身的并圈或者帶鉤形式兼起傳動(dòng)作用，還可以用葉輪與拆卸環(huán)夾緊軸套和驅(qū)動(dòng)環(huán)上緊定螺釘來傳動(dòng)。

b.在靜止式機(jī)械密封中旋轉(zhuǎn)環(huán)常用平鍵、柱銷等來傳動(dòng)。??

（5）防轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)：起克服轉(zhuǎn)矩的作用，其結(jié)構(gòu)形式與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)相反。

（四）.機(jī)械密封密封原理及運(yùn)行條件：

1.機(jī)械密封的使用性能主要取決于主密封。

2.主密封的密封原理：機(jī)械密封高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)在密封端面之間形成一層極薄的流體膜來潤滑和產(chǎn)生相互吸引力以保證其正常工作。所以平常我們一般認(rèn)為兩個(gè)密封面之間是在沒有液體情況下才不會(huì)產(chǎn)生泄漏的說法是不正確的。這層液膜的厚度大概為千分之6到萬分之6微米（μm)。密封面沒有液體的機(jī)封有如壓縮機(jī)上用的干氣密封。

總之：如果兩個(gè)密封面之間沒有液體，機(jī)械密封高速旋轉(zhuǎn)時(shí)兩個(gè)密封面干摩擦?xí)a(chǎn)生大量摩擦熱，使密封溫度急劇上升從而很快使輔助密封圈碳化，密封面因?yàn)楦邷囟a(chǎn)生龜裂以及導(dǎo)致整個(gè)機(jī)械密封零件變形。

  機(jī)械密封冷卻水作用:機(jī)械密封冷卻水主要作用是把高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)主密封面產(chǎn)生的摩擦熱帶出密封腔體，盡量延長機(jī)械密封的使用壽命。

3.機(jī)械密封運(yùn)行條件：

（1）集裝式單端面機(jī)械密封：

a.在泵腔體內(nèi)沒有輸送介質(zhì)和沒有冷卻水情況下絕對(duì)禁止干運(yùn)轉(zhuǎn)；

b.在有介質(zhì)而無冷卻水情況下機(jī)械密封可以短時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)，因?yàn)閱味嗣婷芊庵挥幸唤M密封面都侵泡在輸送介質(zhì)流體內(nèi)，兩個(gè)密封面運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不會(huì)產(chǎn)生干摩擦，但是長時(shí)間這樣運(yùn)轉(zhuǎn)也會(huì)嚴(yán)重縮短機(jī)械密封使用壽命，其主要原因是密封水這個(gè)骨架油封在未損壞時(shí)密封面產(chǎn)生的摩擦熱排不出密封腔體內(nèi)，整個(gè)機(jī)械密封溫度也會(huì)很快升高。

C.如果在沒有輸送介質(zhì)流體而有冷卻水情況下，機(jī)械密封在短時(shí)間內(nèi)也可以運(yùn)轉(zhuǎn)，因?yàn)槔鋮s水是從機(jī)封內(nèi)部通向兩個(gè)密封環(huán)之間的，機(jī)械密封運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不會(huì)產(chǎn)生干摩擦。

（2）集裝式雙端面和多端面機(jī)械密封：絕對(duì)禁止沒有冷卻水情況下運(yùn)行機(jī)械密封。

a.在泵腔體內(nèi)有輸送介質(zhì)流體而沒有冷卻水情況下絕對(duì)禁止運(yùn)行機(jī)械密封。因?yàn)樵谶@種情況下密封物料這組密封環(huán)密封面之間有介質(zhì)流體潤滑，而密封冷卻水這這組密封環(huán)密封之間沒有任何液體潤滑就會(huì)產(chǎn)生干摩擦，在短時(shí)間內(nèi)機(jī)械密封產(chǎn)生大量摩擦熱使溫度急劇上升從而很快損毀機(jī)械密封。所以集裝式雙端面機(jī)械密封絕對(duì)禁止無冷卻水情況下運(yùn)行。

b.在泵腔體內(nèi)沒有輸送介質(zhì)物料而有冷卻水情況下可以短時(shí)間運(yùn)行機(jī)械密封，因?yàn)槔鋮s水是從密封內(nèi)部通向兩組密封面之間的，運(yùn)行時(shí)兩組密封面都不會(huì)產(chǎn)生干摩擦，不會(huì)很快損毀機(jī)械密封；但是不到萬不得以情況下也不要這樣運(yùn)行機(jī)械密封。

C.在泵腔體內(nèi)沒有輸送介質(zhì)物料也沒有冷卻水情況下絕對(duì)禁止

運(yùn)行機(jī)械密封，這樣在很短時(shí)間內(nèi)就會(huì)燒毀整個(gè)機(jī)械密封。

（五）機(jī)械密封的分類：機(jī)械密封的分類方法很多，按其結(jié)構(gòu)布置、端面比壓、初始閉合力源、端面組合型式等分為各種不同名稱的機(jī)械密封。

1.按初始閉合力源分為：彈性力機(jī)械密封和磁力機(jī)械密封。

（1）彈性力機(jī)械密封初始閉合力源來自彈簧、金屬波紋管、聚四氟乙烯波紋管、橡膠波紋管等產(chǎn)生的彈性力。

（2）磁力機(jī)械密封初始閉合力來自磁體等產(chǎn)生的磁力。

2.按結(jié)構(gòu)布置分為：按補(bǔ)償環(huán)是否借助于輔助密封圈在軸（或者軸套）上接觸滑移來實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償功能可分為：滑動(dòng)式和非滑動(dòng)式機(jī)械密封。

（1）滑動(dòng)式機(jī)械密封:                                        

   〈1〉滑動(dòng)式機(jī)械密封定義：指補(bǔ)償環(huán)借助輔助密封圈（O型圈、V型圈、楔形環(huán)等）支承于軸（軸套）上，以其接觸滑移來實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償功能的機(jī)械密封。它的初始閉合力源一般由彈簧提供。

   〈2〉滑動(dòng)式機(jī)械密封分類：

 A.滑動(dòng)式機(jī)械密封按彈簧結(jié)構(gòu)形式及數(shù)量可分為：

   a.單彈簧結(jié)構(gòu)：此類機(jī)械密封常用彈簧作傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單；但是傳動(dòng)不太可靠，并且彈力分布不均勻，不宜高速運(yùn)轉(zhuǎn)。

   b.多彈簧結(jié)構(gòu)：此類機(jī)械密封是由一組多個(gè)小彈簧作圓周方向布置；整個(gè)機(jī)械密封彈力均勻，適宜高速運(yùn)轉(zhuǎn)；但彈簧不能用來起傳動(dòng)作用，結(jié)構(gòu)相對(duì)單彈簧機(jī)械密封更復(fù)雜。

   c.片彈簧結(jié)構(gòu)：此機(jī)械密封結(jié)構(gòu)緊湊，軸向長度短，補(bǔ)償量小。

B.滑動(dòng)式密封按彈簧位置布置可分為：內(nèi)置式和外置式結(jié)構(gòu)。

   a.彈簧內(nèi)置式機(jī)械密封—是指彈簧布置在機(jī)械密封高壓側(cè)，與高壓側(cè)流體接觸的密封;又叫彈簧前置式機(jī)械密封。

b.彈簧外置式機(jī)械密封—是指彈簧布置在機(jī)械密封的低壓側(cè)，不與高壓側(cè)流體接觸的密封；又叫彈簧后置式機(jī)械密封。

C.滑動(dòng)式機(jī)械密封按運(yùn)動(dòng)方式（指補(bǔ)償環(huán)是否隨軸旋轉(zhuǎn)）可分為：旋轉(zhuǎn)式和靜止式機(jī)械密封。

    a.旋轉(zhuǎn)式機(jī)械密封—指補(bǔ)償環(huán)隨軸（軸套）一起旋轉(zhuǎn)的密封。

    b.靜止式機(jī)械密封—指補(bǔ)償環(huán)不隨軸（軸套）一起旋轉(zhuǎn)的密封。

旋轉(zhuǎn)式和靜止式密封按處于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)的密封環(huán)（補(bǔ)償環(huán)或者非補(bǔ)償環(huán)）的端面是否面向主機(jī)工作腔體又可分為：內(nèi)裝式和外裝式密封。

（a）內(nèi)裝式機(jī)械密封—指處于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)的密封環(huán)的端面面向主機(jī)工作腔體的機(jī)械密封。它可以是滑動(dòng)式，也可以是非滑動(dòng)式密封。

（b）外裝式機(jī)械密封—指處于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)的密封環(huán)的端面背向主機(jī)工作腔體的機(jī)械密封。它同樣可以是滑動(dòng)式密封，也可以是非滑動(dòng)式密封。

內(nèi)外裝式機(jī)封的特點(diǎn)：（1）內(nèi)裝式機(jī)封從主機(jī)外面是看不見機(jī)封的；（2）外裝式機(jī)封的密封環(huán)外圓部分一般都暴露在低壓側(cè)的大氣中，可以直觀的監(jiān)視其密封面泄漏、磨損等運(yùn)轉(zhuǎn)情況。

外置散裝式機(jī)封的缺陷：外裝式散裝式機(jī)封受力不如內(nèi)裝式機(jī)封合理，密封環(huán)受介質(zhì)的拉應(yīng)力，介質(zhì)的作用力與彈性元件的作用力相反，有使密封面開啟的趨勢，泄漏量較大。

內(nèi)外裝式機(jī)封的使用原則：（1）外裝式機(jī)封在流體介質(zhì)壓力＜0.5MPa，主機(jī)腔體尺寸受限制情況下使用；（2）內(nèi)裝式機(jī)封流體介質(zhì)壓力在任何情況下都能使用，特別是介質(zhì)流體壓力≥0.5MPa情況下盡量采用內(nèi)裝式結(jié)構(gòu)的機(jī)械密封；因?yàn)樗男孤┓较蚺c泵內(nèi)介質(zhì)流體離心力方向一致，泄漏量較小。

旋轉(zhuǎn)式和靜止式機(jī)械密封按補(bǔ)償環(huán)離端面最遠(yuǎn)的背面處

于高壓側(cè)還是低壓側(cè)又可分為高背壓式和低背壓式機(jī)封：

(a)高背壓式機(jī)械密封—指補(bǔ)償環(huán)離端面最遠(yuǎn)的背面處于高壓側(cè)的滑動(dòng)式密封。情況大概有4種（略）

(b)低背壓式機(jī)械密封—指補(bǔ)償環(huán)離密封端面最遠(yuǎn)的背面處于低壓側(cè)的滑動(dòng)式密封。（略）

高低背壓式機(jī)封結(jié)構(gòu)特點(diǎn)總結(jié)：

（1）低背壓式機(jī)械密封的彈簧都置于低壓側(cè)，可避免接觸高壓側(cè)密封流體,而高壓側(cè)密封流體往往是密封介質(zhì)，這樣就避免了彈簧受介質(zhì)腐蝕的問題；因此強(qiáng)腐蝕的機(jī)械密封常采用低背壓式結(jié)構(gòu)的機(jī)封。

（2)高背壓式機(jī)械密封則相反。

B.非滑動(dòng)式機(jī)械密封使用地方較少，不常見。一般波紋管式機(jī)

械密封就是非滑動(dòng)式密封。

非滑動(dòng)式機(jī)械密封分類：

（a)按運(yùn)動(dòng)方式也分為旋轉(zhuǎn)式和靜止式結(jié)構(gòu)，旋轉(zhuǎn)式又分為內(nèi)裝內(nèi)流式和外裝外流式。

（b)按波紋管結(jié)構(gòu)又分為壓力成型金屬波紋管、焊接金屬波紋管、橡膠波紋管、聚四氟乙烯波紋管結(jié)構(gòu)等。

其中：（1）壓力成型金屬波紋管和焊接成型金屬波紋管結(jié)構(gòu)機(jī)械密封常用于高溫高壓工況；（2）橡膠波紋管結(jié)構(gòu)機(jī)械密封用于常溫清水工況；（3）聚四氟乙烯波紋管常用于腐蝕性強(qiáng)的酸堿流體工況。

3.按端面比壓分類：分類原則是按端面比壓是否等于零，即密封端面是否相互接觸而分為接觸式機(jī)械密封和非接觸式機(jī)械密封。

 機(jī)械密封端面比壓概念—是指密封彈簧在正常工作高度時(shí)自身產(chǎn)生的彈性力作用在有效密封環(huán)帶單位面積上的力。

（1）接觸式機(jī)械密封：指密封端面相互接觸，端面比壓大于零的機(jī)械密封。接觸式機(jī)械密封端面比壓的大小取決于載荷系數(shù)K值的大小，因此可按載荷系數(shù)K＜1和K≥1再分為平衡型和非平衡型機(jī)械密封。

 A.平衡型機(jī)械密封—指載荷系數(shù)值K＜1的密封。

 B.非平衡型機(jī)械密封—指載荷系數(shù)值K≥1的機(jī)械密封。

（2）非接觸式機(jī)械密封：指密封端面相互不接觸，端面比壓Pc=0的機(jī)械密封。

特點(diǎn)：接觸式機(jī)械密封密封面之間處于液體摩擦狀態(tài)，在密封

面之間有一層完整的液壓流體膜；而非接觸式機(jī)械密封不處于液體摩擦狀態(tài)，在密封面之間沒有完整的液壓流體膜，它是靠高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生吸附力實(shí)現(xiàn)密封，比如壓縮機(jī)等上用的干氣密封。

4.按端面組合數(shù)量分為：雙端面、多端面、串聯(lián)式機(jī)械密封。

（1）雙端面機(jī)械密封：只由兩對(duì)密封面組成的機(jī)械密封，它又可分為軸向雙端面和徑向雙端面結(jié)構(gòu)；

A.軸向雙端面密封：分為軸向相背事和軸向相對(duì)式結(jié)構(gòu)：

a.軸向相背式也就是我們平常所說的“背靠背”結(jié)構(gòu)密封；

b.軸向相對(duì)式：指沿軸向相對(duì)布置的雙端面密封（即兩組密封環(huán)都靠在一起，彈簧座兩邊分布的密封）。

B.徑向雙端面密封：指沿徑向布置的雙端面密封（比如反應(yīng)釜上用的204型和212型結(jié)構(gòu)）。

（2）.串聯(lián)式機(jī)械密封：指由兩套或者兩套以上同向布置的單端面結(jié)構(gòu)密封（略）。