機械密封主要零件結構形式分析
作者：泵 來源：機械密封 發布時間：2021-08-07
離心泵動環的結構形式 動環常用的結構形式。
圖1(a)比較簡單，省略了推環，適合采用橡膠O形輔助密封圈，缺點是密封圈溝槽直徑不易測量，使加工與維修不便;
圖1(b)對于各種形狀的輔助密封圈都能適應，裝拆方便，且容易找出因密封圈尺寸不合適而發生泄漏的原因;
圖1(c)只適合用0形密封圈，對密封圈尺寸精度要求低，容易密封，但密封圈易變形.
圖1(d)和(e)，為鑲嵌式結構，這種結構是將密封端面做成矩形截面的環狀零件(稱為動環)，鑲嵌在金屬環座內(稱為動環座)，從而可節約貴重金屬。
圖1(d)為采用壓裝和熱裝的剛性過盈鑲嵌結構，加工簡便，但由于動環與動環座材料的線脹系數不同，高溫時易脫落，一般使用于軸徑小于100 mm、使用壓力小于5 MPa、密封端面平均線速度小于20 m/s的場合。
圖1(e)為柔性過盈鑲嵌結構，其徑向不與動環座接觸，而是支承在柔性的輔助密封圈上，并采用柱銷連接，從而克服了圖1(d)的缺點，但加工困難，在標準型機械密封中很少采用。
圖1(f)為噴涂結構，是將硬質合金粉或陶瓷粉等離子噴涂于環座上，該結構特點是省料，但由于涂層往往不致密，使用中存在涂層開裂及剝落現象，因此，粉料配方及噴涂工藝還有待改進。
上述各種結構中，圖1(d)是國內目前采用普遍的一種。
②離心泵靜環的結構形式 靜環常用的結構形式如圖2所示。
圖2(a)為常用的形式，0形、V形輔助密封圈均可使用;
圖2(b)的尾部較長，安裝兩個0形密封圈，中間環隙可通水冷卻;
圖2(c)也是為了加強冷卻;
圖2(d)的靜環兩端均是工作面，一端失效后可調頭使用另一端;
圖2(e)為O形圈置于靜環槽內，從而簡化了靜環座的加工;
圖2(f)為采用端蓋及墊片固定在密封腔體上，多用于外裝式或輕載的簡易機械密封上。
③輔助密封元件的結構形式 摩擦副的動、靜環的結構形式往往取決于所采用的輔助密封元件的形式。輔助密封元件有兩類：徑向接觸式輔助密封與波紋管輔助密封。
a.徑向接觸式輔助密封 徑向接觸式輔助密封包括動環密封圈和靜環密封圈，它們分別構成動環與軸、靜環與端蓋之間的密封。同時，由于密封圈材料具有彈性，能對密封環起彈性支承作用，并對密封端面的歪斜和軸的振動有一定的補償和吸振效果，可提高密封端面的貼合度。當端面磨損后，在彈性力作用下，密封圈隨補償環沿軸向作微小的補償移動。
用作動環及靜環的輔助密封圈主要有的幾種斷面形狀。常用的有O形和V形兩種，還有方形、楔形、矩形、包覆形等幾種。一般是根據使用條件決定。如一般介質可以采用O形圈，溶劑類、強氧化性介質可用聚四氟乙烯制的V形圈，高溫下可用柔性石墨或氟塑料制的楔形環，矩形墊一般只用在圖2( f)的形式中。氟塑料全包覆橡膠0形圈可應用在普通橡膠0形圈無法適應的某些化學介質環境中。它既有橡膠0形圈所具有的低壓縮永久變形性能，又具有氟塑料特有的耐熱、耐寒、耐油、耐磨、耐老化、耐化學介質腐蝕等特性，可替代部分傳統的橡膠O形圈，廣泛應用于-60～200℃溫度范圍內，除鹵化物、熔融堿金屬、氟碳化合物外各種介質的密封場合。
b.波紋管輔助密封 波紋管有輔助密封的功能。波紋管密封的特點就是摩擦副撓性安裝環的所有相對位移可以由彈性波紋管來補償，這就允許安裝摩擦副密封環有較大的偏差。不存在徑向接觸式輔助密封圈沿密封面滑移的問題。
④傳動形式 動環需要隨軸一起旋轉，為了考慮動環具有一定的浮動性，一般它不直接固定在轉軸上，通常在動環和軸之間，需要有一個轉矩傳遞機構，帶動動環旋轉，并克服攪拌和端面的摩擦轉矩。
轉矩傳遞機構在有效傳遞轉矩的同時，不能妨礙補償機構的補償作用和密封環的浮動減振能力。轉軸將轉矩傳遞到密封組件的常見機構有緊定螺釘、銷釘、平鍵及分瓣環等。
由于撥叉徑向尺寸小(較薄)、且沖壓后冷作硬化易斷裂，常用于中性介質。
e.波紋管傳動 波紋管是集彈性元件、輔助密封和轉矩傳動機構于一身的密封元件。其轉矩的傳動方式是波紋管機械密封所特有的，波紋管的兩端分別與傳動座和動環連接、至于連接方式依波紋管材料而定。例如，對于金屬波紋管采用焊接;對于橡膠波紋管和聚四氟乙烯波紋管，j則采用整體或其他方法連接。轉軸通過緊定螺釘、鍵等機構將轉矩傳遞到傳動座，傳動座通過波紋管即把轉矩傳遞到動環。
⑤靜環支承方式 如果密封環的支承方式不合理，在受介質壓力、彈簧力及支承反力作用下，可能會引起密封環過大的變形而使密封失效。一般金屬材料的彈性模量較大，即使在較高壓力作用下，環的變形也不顯著。而對于彈性模量低的材料如石墨、塑料環等，當處于較高的壓力時，往往會發生不可忽視的力變形。機械密封中常將石墨、塑料等軟材料作靜環，對于給定結構尺寸的靜環，在一定載荷條件下，其變形程度主要取決于環的支承方式。
