機械密封主要零件結(jié)構(gòu)形式分析
作者：泵 來源：機械密封 發(fā)布時間：2021-08-07
離心泵動環(huán)的結(jié)構(gòu)形式 動環(huán)常用的結(jié)構(gòu)形式。
圖1(a)比較簡單，省略了推環(huán)，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(yīng)，裝拆方便，且容易找出因密封圈尺寸不合適而發(fā)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(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)是將密封端面做成矩形截面的環(huán)狀零件(稱為動環(huán))，鑲嵌在金屬環(huán)座內(nèi)(稱為動環(huán)座)，從而可節(jié)約貴重金屬。
圖1(d)為采用壓裝和熱裝的剛性過盈鑲嵌結(jié)構(gòu)，加工簡便，但由于動環(huán)與動環(huán)座材料的線脹系數(shù)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(jié)構(gòu)，其徑向不與動環(huán)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(biāo)準(zhǔn)型機械密封中很少采用。
圖1(f)為噴涂結(jié)構(gòu)，是將硬質(zhì)合金粉或陶瓷粉等離子噴涂于環(huán)座上，該結(jié)構(gòu)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(xiàn)象，因此，粉料配方及噴涂工藝還有待改進。
上述各種結(jié)構(gòu)中，圖1(d)是國內(nèi)目前采用普遍的一種。
②離心泵靜環(huán)的結(jié)構(gòu)形式 靜環(huán)常用的結(jié)構(gòu)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(huán)隙可通水冷卻;
圖2(c)也是為了加強冷卻;
圖2(d)的靜環(huán)兩端均是工作面，一端失效后可調(diào)頭使用另一端;
圖2(e)為O形圈置于靜環(huán)槽內(nèi)，從而簡化了靜環(huán)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(jié)構(gòu)形式 摩擦副的動、靜環(huán)的結(jié)構(gòu)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(huán)密封圈和靜環(huán)密封圈，它們分別構(gòu)成動環(huán)與軸、靜環(huán)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(huán)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(dāng)端面磨損后，在彈性力作用下，密封圈隨補償環(huán)沿軸向作微小的補償移動。
用作動環(huán)及靜環(huán)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(jù)使用條件決定。如一般介質(zhì)可以采用O形圈，溶劑類、強氧化性介質(zhì)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(huán)，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(yīng)用在普通橡膠0形圈無法適應(yīng)的某些化學(xué)介質(zhì)環(huán)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(xué)介質(zhì)腐蝕等特性，可替代部分傳統(tǒng)的橡膠O形圈，廣泛應(yīng)用于-60～200℃溫度范圍內(nèi)，除鹵化物、熔融堿金屬、氟碳化合物外各種介質(zhì)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(huán)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(huán)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(huán)需要隨軸一起旋轉(zhuǎn)，為了考慮動環(huán)具有一定的浮動性，一般它不直接固定在轉(zhuǎn)軸上，通常在動環(huán)和軸之間，需要有一個轉(zhuǎn)矩傳遞機構(gòu)，帶動動環(huán)旋轉(zhuǎn)，并克服攪拌和端面的摩擦轉(zhuǎn)矩。
轉(zhuǎn)矩傳遞機構(gòu)在有效傳遞轉(zhuǎn)矩的同時，不能妨礙補償機構(gòu)的補償作用和密封環(huán)的浮動減振能力。轉(zhuǎn)軸將轉(zhuǎn)矩傳遞到密封組件的常見機構(gòu)有緊定螺釘、銷釘、平鍵及分瓣環(huán)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(zhì)。
e.波紋管傳動 波紋管是集彈性元件、輔助密封和轉(zhuǎn)矩傳動機構(gòu)于一身的密封元件。其轉(zhuǎn)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(huán)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(zhuǎn)軸通過緊定螺釘、鍵等機構(gòu)將轉(zhuǎn)矩傳遞到傳動座，傳動座通過波紋管即把轉(zhuǎn)矩傳遞到動環(huán)。
⑤靜環(huán)支承方式 如果密封環(huán)的支承方式不合理，在受介質(zhì)壓力、彈簧力及支承反力作用下，可能會引起密封環(huán)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(huán)的變形也不顯著。而對于彈性模量低的材料如石墨、塑料環(huán)等，當(dāng)處于較高的壓力時，往往會發(fā)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(huán)，對于給定結(jié)構(gòu)尺寸的靜環(huán)，在一定載荷條件下，其變形程度主要取決于環(huán)的支承方式。
