机械密封设计问题探讨

　　机械密封的目的在于对一处有可能发生泄漏而要对其施以密封的地方，设置一个完善的物理壁垒。机械密封设计研发的目的归纳起来讲，就是根据用途和实际需要，设计研发出能有效地实现一种或多种功能的设备，并延长其使用寿命，更好地满足社会需求。

2.机械密封种类

　　2.1 按作用分类分为轴用密封、孔用密封、防尘密封、导向环、固定密封、回转密封。

　　2.2 按材料分类分为橡胶、聚氨酯、工程塑料等。

3.机械密封的主要类型

　　3.1 在彼此没有相对运动的结合面间产生密封性的静密封件。

　　3.2 在彼此有相对运动（如一根轴相对于一个孔德回转运动等）的结合面间产生密封性的动密封件。

　　3.3 还有一些专门为防止尘埃、灰尘和其他有害物侵入一个系统而设计的密封件类型。这类密封件采用了防护罩或类似的结构形式，基本上属于半静密封件。

4.密封件的命名及归类

　　4.1 静密封件通常依型式来命名，如垫片、环形密封件等。垫片又可以进一步按材料来分类，像非金属垫片、橡胶垫片、金属垫片等；或者按其结构化分为平垫片、螺旋缠绕垫片等。密封胶常被看作是静密封中单独的一类，分别为液体垫片、液态联结、螺纹密封胶等。

　　4.2 动密封件则可以归为以下两大类。1）强制压力下贴压在密封面上的接触型密封件。2）靠固定间隙（即没有摩擦接触）起作用的间隙密封件。

5.机械密封设计质量管理

　　任何产品的质量都是头等大事，机械密封设计也不例外。在机械密封设计行业中，设计人员一定要有严谨，负责的工作态度，严格按照机械密封设计思想，严格排查安全隐患，在设计中杜绝因管理疏忽而带来的安全问题。在机械密封设计过程中要把安全问题落实到每个人，责任明确，分工具体使质量得到保证，安全隐患消除与萌芽状态。

6.影响机械密封设计性能的因素

　　6.1 密封的目的在于对一处有可能发生泄漏而要对其施以密封的地方，设置一个完善的物理壁垒。静密封件是无泄漏密封件。欲达此目的，密封件必须有足够的弹性，以能够嵌入和填满被密封面上的任一凹凸不平之处，同时还要保证足够的刚性，在防止系统满载密封压力下挤入表面件的间隙之中，此两项要求长时间得到满足。弹性流动是通过压紧加载而形成的，密封件经压缩处于受力状态。系统中可产生的任何应力松弛都会使性能降低。这种情况也可能由于密封材料本身的应力松弛、不均匀热膨胀等而引起的。

　　6.2 有关一个动密封件的这些要求彼此间则是有抵触的，因而需要通盘考虑。以接触型密封件而论，良好的密封性需要被密封面上有足够大的接触压力；同时，密封件要最大限度地减少磨损和磨损以减少系统的惯量，以便有利于伺服系统的稳定性、动态响应和伺服精度，同时也有利于减少用于克服摩擦载荷的功率损耗。在接触型密封结构中，由于静态压缩应力，密封件摩擦作用过程中的周期载荷，以及具有化学和物理化学活性的密封介质的侵蚀作用，对密封材料性能随时间的稳定也提出了较高的要求，限制了接触密封元件的使用条件。

7.机械密封防腐设计

　　7.1结构设计。机械产品密封在整体布置上要考虑防止腐蚀介质的积聚，尽量避免封闭区域，或保持封闭系统通风和排水良好，在外形设计上注意防护，避免积存水汽和尘土。

　　7.2 在设计中尽量采用圆角或在可能时规定磨圆拐角，整个设计都应考虑到便于对拐角处的打磨。

　　7.3 由于表面灰尘会引起金属的腐蚀，因此应避免装配后工件表面积存灰尘。

　　7.4 对于外露面或可以进入风雨的部位，尽量不采用点焊，而应该采用连续焊，不仅美观，而且防腐蚀效果好，能防止缝隙腐蚀的发生。而且，对于表面形状来说，对接的防腐蚀性能比搭接要好。

　　7.5 焊缝经过打磨和清理，会大大改善表面状态，提高密封防腐蚀能力。而且，对工件表面尽可能要求清理，使表面无焊渣、焊疤、焊瘤等表面缺陷。

8.提高机械密封设计质量的措施

　　8.1 密封系统中的密封件之间功能要分别做出规定，其中每一种功能都要满足机器密封部件提出的要求；并保证其密封功能。

　　8.2 从结构上采取措施。消除和减少某些使用中有害因素的影响。

　　8.3 在密封连接处，减少生成热。例如，采用非接触密封代替接触密封；改善接触零件的耐磨性质等方法；同时，建议缩短密封周边，以及尽量减少连接密封，用钎焊和焊接代替可卸连接。

9.常用机械密封结构形式

　　密封技术的关键在于消除各种零件连接处间隙的泄漏。

　　9.1 接触零件的精密配合。这种方法在于最大限度地保证连接表面轮廓相吻合，即在精加工过程中，使之达到最小的微观粗糙度。结合表面精度配合，这种方法在许多结构中都可以满足密封要求。

　　9.2 连接处承受压应力。连接处加载，利用接触面受压缩应力，使微观粗糙度变形而实现密封。实际上这种方法可以应用于所有密封装置中。其主要优点为在密封件加工性方面，对配合表面的粗糙度、精度要求较低，而且由橡胶、热缩性材料及其他非金属材料来源丰富且具有互换性。缺点在于要达到密封的可靠性，必然会增加结构的复杂性和加工制造的难度。

　　9.3 利用辅助介质填充间隙。利用辅助介质填充连接处间隙已成为一种独立的密封方法，同时，也可与精密配合密封方法及组对零件加载的密封方法结合使用。

　　9.4 利用焊接、粘接等方法形成永久性连接。用焊接、粘接密封是最可靠的密封方法之一。焊接密封是利用连接零件接触处材料溶化，随着溶化液体的固化而形成整体，从而使连接处的刚度和强度增加，以保证密封的卡靠性，实现稳定的密封作用。

　　9.5 利用电磁场，使其与连接处间隙中的介质相互作用。电磁密封是利用在连接间隙中的介质，在电磁场的作用下产生密封作用。由于电磁场和密封介质的相互作用，利用液态金属和强磁性液体，集中产生一个具有很大应力场的区域，从而产生封组密封介质的作用。