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[ 摘要] 机械密封本身是一种要求较高的精密部件，对设计、机械加工、装配质量都有很高的要求。在使用机械密封时，应分析使用机械密封的各种因素，使机械密封适用于各种泵的技术要求和使用介质要求且有充分的润滑条件，才能保证密封长期可靠地运转。
[ 关键词] 机械密封；泄漏原因：解决方法
【分类号】：TU992.3
1 机械密封概述
机械密封又叫端面密封， 它是一种旋转机械的轴封装置， 指由至少一对垂直于旋转轴线的的端面在液体压力和补偿机构弹力（ 或磁力） 的作用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。它的主要功用将易泄漏的轴向密封改变为较难泄漏的端面密封。它广泛应用于泵、釜、压缩机及其他类似设备的旋转轴的密封。
机械密封通常由动环、静环、压紧元件和密封元件组成。其中動环随泵轴一起旋转， 动环和静环紧密贴合组成密封面， 以防止介质泄漏。动环靠密封室中液体的压力使其端面压紧在静环端面上， 并在两环端面上产生适当的比压和保持一层极薄的液体膜而达到密封的目的。压紧元件产生压力， 可使泵在不运转状态下， 也保持端面贴合， 保证密封介质不外漏， 并防止杂质进入密封端面。密封元件起密封动环与轴的间隙、静环与压盖的间隙的作用， 同时弹性元件对泵的振动、冲击起缓冲作用。机械密封在实际运行中是与泵的其它零部件一起组合起来运行的， 机械密封的正常运行与它的自身性能、外部条件都有很大的关系。但是我们要首先保证自身的零件性能、辅助密封装置和安装的技术要求， 使机械密封发挥它应有的作用。
2 机械密封泄露原因分析
常见的机械密封泄露原因有动作性损坏、密封面平面度损坏、密封面润滑性破损及多因素叠加作用引起的泄漏等。
2.1 动作性损坏泄漏
动环与静环随轴的旋转而频繁重复运动，不仅改变了密封端面，也增加了轴向移动量，特别是热及压力变化的积累，逐渐降低了机械密封的精度。长此以往就引起密封端面、销、轴套、螺栓及弹簧等部件损伤或变形，失去随动性，造成密封泄漏。
2.1.1 颗粒物质进入堵塞使弹簧作用受限、滑动部件动作失调、密封面表面磨损，破坏了密封性。既使仅有微量浆料填积，也会严重影响机械密封的动作性。
2.1.2 滑动密封面磨损、硬化、老化，使轴及轴套损坏、弹簧座磨损、弯曲等。
2.1.3 附着高油油类分解焦化或碳化物颗粒附着溶液中析出馏分的结晶物造成微量泄露粘合。
2.2 密封面平面度损坏泄漏
密封面平面度损坏多为不均性滑痕或面部切断痕。引起摩擦副密封失效的原因主要有：
2.2.1 操作中因抽空、气蚀、憋压等，引起较大的轴向力，使动、静环接触面分离；
2.2.2 安装机械密封时压缩量过大，导致摩擦副端面严重磨损、擦伤；
2.2.3 动环密封圈过紧，弹簧无法调整动环的轴向浮动量；
2.2.4静环密封圈过松，当动环轴向浮动时，静环脱离静环座；
2.2.5 工作介质中有颗粒状物质，运转中进入摩擦副，损坏动、静环密封端面；、
2.2.6 设计选型有误，密封端面比压偏低或密封材质冷缩性较大等。上述现象在试运转中经常出现，有时可以通过适当调整静环座等予以消除，但多数需要重新拆装，更换密封。
2.2.7 泵密封箱端面变形、损伤、螺栓紧固力不均匀等会导致静环密封面变形，引发泄漏。
2.2.8 滑动件热装时，温度变化与热膨胀差引起的密封面变形。会使密封性因紧同件儒变、松动，结构热应力过高及热变形过大而损坏。导致泄漏。
2.3 密封面润滑性破损泄漏
端面密封不仅靠端面液膜的密封功能达到密封目的，还借端面液膜的润滑作用而正常运行。
2.3.1 端面液膜破损会导致干摩擦，使密封面变得粗糙和磨损加速，甚至会使碳化硅与超硬质合金等硬质耐磨材料产生裂纹。
2.3.2 滑动摩擦面温度急剧上升时，未能及时除去的热积累会导致密封面间的密封液蒸发，润滑膜消失后的干摩擦。加速了密封面的损伤，易引发突然的大量泄漏。因此需严格按规程检查水冷系统等冷却条件。
2.4 由于压力产生的渗漏
高压和压力波动造成的机械密封渗漏，由于弹簧比压力及总比压设计过大和密封腔内压力超过3MPa 时，会使密封端面比压过大，液膜难以形成，密封端面磨损严重，发热量增多，造成密封面热变形。措施：在装配机封时，弹簧压缩量一定要按规定进行，不允许有过大或过小的现象，高压条件下的机械密封应采取措施。为使端面受力合理，尽量减小变形，可采用
硬质合金、陶瓷等耐压强度高的材料，并加强冷却的润滑措施，选用可行的传动方式，如键、销等。真空状态运行造成的机械密封渗漏，泵在起动、停机过程中，由于泵进口堵塞，抽送介质中含有气体等原因，有可能使密封腔出现负压，密封腔内若是负压，会引起密封端面干摩擦，内装式机械密封会产生漏气（水）现象，真空密封与正压密封的不同点在于密封对象的方向性差异，而且机械密封也有其某一方向的适应性。措施：采用双端面机械密封，这样有助于改善润滑条件，提高密封性能。
2.5 多因素叠加作用泄漏
高粘度液体和起停返复操作的机械易发生以“碳疤”（密封面上隆起的微细“泡疤”）为起点，辐射状生长裂纹、剥离、脱落等多种缺陷。而干摩擦、滑动不良、平面度变形和相对侧硬质滑动环变形等多因素叠加作用也会造成泄漏。这些泄露现象多为局部的面压力上升和液膜破坏、热循环及疲劳所致。因此，除良好的冷却外，正确安装、保证机械密封清洁及液膜润滑完好的强化维护检查，能消除隐患，确保安全运行。
3 机械密封泄露的处理
3.1 动作不良的对策
3.1.1 使用耐磨性好，橡胶弹性高的O型环，在受到轻微损伤时仍能保持固有的形状和大小，维持密封。密封用O型环多选用橡胶、聚四氟乙烯等。作为0 型环或波纹管用的橡胶，可选用丁腈橡胶、乙丙橡胶、氯丁橡胶、硅橡胶、氟橡胶及聚硫橡胶等：聚四氟乙烯则可作为波纹管、v 型环和楔型环，用于腐蚀性介质中：高温或低温条件下，多以青铜及不锈钢作为金属波纹管代替密封环；旋转型机械密封，多采用O型环滑动密封。
3.1.2 采用寿命长的静止型机械密封，将静止型机械密封的静环装在轴侧，动环装在机壳侧，即不受机器变形的影响，又具有保持平面度的结构的功能，且弹簧不接触密封液，也改善和提高了动作性，降低了清除浆料、保持密封平面度和机器精度的难度。3.1.3 机械密封受热引起的材料变性、零件变形、负荷能力改变等，会降低密封的工作性能，甚至被烧毁。可视热量大小采用自然冷却、水套冷却、内循环冷却、外冲洗冷却、轴内冷却、外循环冷却等方式，冲洗强化冷却效果，控制密封温度，并防止杂质积累，以保证密封的完好性。
3.2 保持滑动面平面度
3.2.1 在维护检修时仔细检查有无磨损和滑痕，以保持静环安装的表面精度，采用静止型机械密封能有效地解决磨损和滑痕多难以修复的问题。3.2.2 抑制滑动部件材料应力变化的密封热变形的有效方法是将O环或石墨环的保持方式由滑动式改为插入式；也可用耐高温性与温度适应性材料制造的机械密封部件来保证其应力变化最小。
3.3 干滑动的防止。对滑动发热的冷却不足所致的滑动面损伤造成的干滑动摩擦，除配置完善的密封液、冷却水流量和温度监控单元外，还需巡回检查二者供给管线，防止堵塞。最好采用耐浆性优良的静止型机械密封，能有效防止干滑动发生。
结束语
在简单研究了机械密封在旋转设备上的应用和出现的故障后， 以后再遇到机械密封的故障问题， 首先要考虑机械密封本身的影响因素， 然后还要考虑机械密封外部的一些影响因素。比如： 在分析机械密封的质量事故的原因时， 要考虑到泵的其它零部件对机械密封运行的影响， 采取措施不断提高机械密封的效果。
[ 关键词] 机械密封；泄漏原因：解决方法
【分类号】：TU992.3
1 机械密封概述
机械密封又叫端面密封， 它是一种旋转机械的轴封装置， 指由至少一对垂直于旋转轴线的的端面在液体压力和补偿机构弹力（ 或磁力） 的作用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。它的主要功用将易泄漏的轴向密封改变为较难泄漏的端面密封。它广泛应用于泵、釜、压缩机及其他类似设备的旋转轴的密封。
机械密封通常由动环、静环、压紧元件和密封元件组成。其中動环随泵轴一起旋转， 动环和静环紧密贴合组成密封面， 以防止介质泄漏。动环靠密封室中液体的压力使其端面压紧在静环端面上， 并在两环端面上产生适当的比压和保持一层极薄的液体膜而达到密封的目的。压紧元件产生压力， 可使泵在不运转状态下， 也保持端面贴合， 保证密封介质不外漏， 并防止杂质进入密封端面。密封元件起密封动环与轴的间隙、静环与压盖的间隙的作用， 同时弹性元件对泵的振动、冲击起缓冲作用。机械密封在实际运行中是与泵的其它零部件一起组合起来运行的， 机械密封的正常运行与它的自身性能、外部条件都有很大的关系。但是我们要首先保证自身的零件性能、辅助密封装置和安装的技术要求， 使机械密封发挥它应有的作用。
2 机械密封泄露原因分析
常见的机械密封泄露原因有动作性损坏、密封面平面度损坏、密封面润滑性破损及多因素叠加作用引起的泄漏等。
2.1 动作性损坏泄漏
动环与静环随轴的旋转而频繁重复运动，不仅改变了密封端面，也增加了轴向移动量，特别是热及压力变化的积累，逐渐降低了机械密封的精度。长此以往就引起密封端面、销、轴套、螺栓及弹簧等部件损伤或变形，失去随动性，造成密封泄漏。
2.1.1 颗粒物质进入堵塞使弹簧作用受限、滑动部件动作失调、密封面表面磨损，破坏了密封性。既使仅有微量浆料填积，也会严重影响机械密封的动作性。
2.1.2 滑动密封面磨损、硬化、老化，使轴及轴套损坏、弹簧座磨损、弯曲等。
2.1.3 附着高油油类分解焦化或碳化物颗粒附着溶液中析出馏分的结晶物造成微量泄露粘合。
2.2 密封面平面度损坏泄漏
密封面平面度损坏多为不均性滑痕或面部切断痕。引起摩擦副密封失效的原因主要有：
2.2.1 操作中因抽空、气蚀、憋压等，引起较大的轴向力，使动、静环接触面分离；
2.2.2 安装机械密封时压缩量过大，导致摩擦副端面严重磨损、擦伤；
2.2.3 动环密封圈过紧，弹簧无法调整动环的轴向浮动量；
2.2.4静环密封圈过松，当动环轴向浮动时，静环脱离静环座；
2.2.5 工作介质中有颗粒状物质，运转中进入摩擦副，损坏动、静环密封端面；、
2.2.6 设计选型有误，密封端面比压偏低或密封材质冷缩性较大等。上述现象在试运转中经常出现，有时可以通过适当调整静环座等予以消除，但多数需要重新拆装，更换密封。
2.2.7 泵密封箱端面变形、损伤、螺栓紧固力不均匀等会导致静环密封面变形，引发泄漏。
2.2.8 滑动件热装时，温度变化与热膨胀差引起的密封面变形。会使密封性因紧同件儒变、松动，结构热应力过高及热变形过大而损坏。导致泄漏。
2.3 密封面润滑性破损泄漏
端面密封不仅靠端面液膜的密封功能达到密封目的，还借端面液膜的润滑作用而正常运行。
2.3.1 端面液膜破损会导致干摩擦，使密封面变得粗糙和磨损加速，甚至会使碳化硅与超硬质合金等硬质耐磨材料产生裂纹。
2.3.2 滑动摩擦面温度急剧上升时，未能及时除去的热积累会导致密封面间的密封液蒸发，润滑膜消失后的干摩擦。加速了密封面的损伤，易引发突然的大量泄漏。因此需严格按规程检查水冷系统等冷却条件。
2.4 由于压力产生的渗漏
高压和压力波动造成的机械密封渗漏，由于弹簧比压力及总比压设计过大和密封腔内压力超过3MPa 时，会使密封端面比压过大，液膜难以形成，密封端面磨损严重，发热量增多，造成密封面热变形。措施：在装配机封时，弹簧压缩量一定要按规定进行，不允许有过大或过小的现象，高压条件下的机械密封应采取措施。为使端面受力合理，尽量减小变形，可采用
硬质合金、陶瓷等耐压强度高的材料，并加强冷却的润滑措施，选用可行的传动方式，如键、销等。真空状态运行造成的机械密封渗漏，泵在起动、停机过程中，由于泵进口堵塞，抽送介质中含有气体等原因，有可能使密封腔出现负压，密封腔内若是负压，会引起密封端面干摩擦，内装式机械密封会产生漏气（水）现象，真空密封与正压密封的不同点在于密封对象的方向性差异，而且机械密封也有其某一方向的适应性。措施：采用双端面机械密封，这样有助于改善润滑条件，提高密封性能。
2.5 多因素叠加作用泄漏
高粘度液体和起停返复操作的机械易发生以“碳疤”（密封面上隆起的微细“泡疤”）为起点，辐射状生长裂纹、剥离、脱落等多种缺陷。而干摩擦、滑动不良、平面度变形和相对侧硬质滑动环变形等多因素叠加作用也会造成泄漏。这些泄露现象多为局部的面压力上升和液膜破坏、热循环及疲劳所致。因此，除良好的冷却外，正确安装、保证机械密封清洁及液膜润滑完好的强化维护检查，能消除隐患，确保安全运行。
3 机械密封泄露的处理
3.1 动作不良的对策
3.1.1 使用耐磨性好，橡胶弹性高的O型环，在受到轻微损伤时仍能保持固有的形状和大小，维持密封。密封用O型环多选用橡胶、聚四氟乙烯等。作为0 型环或波纹管用的橡胶，可选用丁腈橡胶、乙丙橡胶、氯丁橡胶、硅橡胶、氟橡胶及聚硫橡胶等：聚四氟乙烯则可作为波纹管、v 型环和楔型环，用于腐蚀性介质中：高温或低温条件下，多以青铜及不锈钢作为金属波纹管代替密封环；旋转型机械密封，多采用O型环滑动密封。
3.1.2 采用寿命长的静止型机械密封，将静止型机械密封的静环装在轴侧，动环装在机壳侧，即不受机器变形的影响，又具有保持平面度的结构的功能，且弹簧不接触密封液，也改善和提高了动作性，降低了清除浆料、保持密封平面度和机器精度的难度。3.1.3 机械密封受热引起的材料变性、零件变形、负荷能力改变等，会降低密封的工作性能，甚至被烧毁。可视热量大小采用自然冷却、水套冷却、内循环冷却、外冲洗冷却、轴内冷却、外循环冷却等方式，冲洗强化冷却效果，控制密封温度，并防止杂质积累，以保证密封的完好性。
3.2 保持滑动面平面度
3.2.1 在维护检修时仔细检查有无磨损和滑痕，以保持静环安装的表面精度，采用静止型机械密封能有效地解决磨损和滑痕多难以修复的问题。3.2.2 抑制滑动部件材料应力变化的密封热变形的有效方法是将O环或石墨环的保持方式由滑动式改为插入式；也可用耐高温性与温度适应性材料制造的机械密封部件来保证其应力变化最小。
3.3 干滑动的防止。对滑动发热的冷却不足所致的滑动面损伤造成的干滑动摩擦，除配置完善的密封液、冷却水流量和温度监控单元外，还需巡回检查二者供给管线，防止堵塞。最好采用耐浆性优良的静止型机械密封，能有效防止干滑动发生。
结束语
在简单研究了机械密封在旋转设备上的应用和出现的故障后， 以后再遇到机械密封的故障问题， 首先要考虑机械密封本身的影响因素， 然后还要考虑机械密封外部的一些影响因素。比如： 在分析机械密封的质量事故的原因时， 要考虑到泵的其它零部件对机械密封运行的影响， 采取措施不断提高机械密封的效果。