机械密封
出处：按学科分类—工业技术 中国轻工业出版社《制盐工业手册》第1182页（2524字）
机械密封又叫端面密封。其密封性能可靠，泄漏量小，使用寿命长，功率损耗少，不需要经常维护，且可用于高温、低温、高压、高真空、高速等处以及各种易燃、易爆、腐蚀性介质，广泛用于许多工业部门。
(一)机械密封的分类
根据结构特点，分为单端面与双端面、内装式与外装式、平衡型与非平衡型、内流式与外流式等类型。
1．单端面与双端面 图3－5－45为一单端面的机械密封’其中仅有一对摩擦面A。图3－5－46为一双端面的机械密封，有两对摩擦面A和B。双端面密封可在密封腔C中通入带压的封液，能变气相密封为液相密封。因封液压力通常较介质工作压力高0．05～0．15MPa，可有效地防止介质外漏。封液还可起到润滑、冷却、清洗等作用。故其适应面较广。单端面密封的结构比较简单，制造装拆容易，但理论上不可能完全消除介质的泄漏，故只能适用于一般场合。
图3－5－45 单端面机械密封
图3－5－46 双端面机械密封
2．内装式与外装式 弹簧置于工作介质中的为内装式，如图3－5－45；弹簧置于工作介质之外的为外装式，如图3－5－47。外装式的弹簧等零件不与介质接触，便于观察及维修；但这时介质的作用力与弹簧力相反，因此动静环摩擦面上的比压随介质压力的变动而有较大波动，当介质压力升高时，弹簧力的余量可能不够，因而引起密封泄漏；反之，当介质压力下降时，尤其在低压起动时，弹簧力又可能过大，而擦伤摩擦面。内装式密封则受力情况较好。一般只在下列情况下才采用外装式密封：
图3－5－47 外装式机械密封
(1)当密封零件、弹簧等的材料不耐介质腐蚀时；
(2)介质易结晶或过于粘稠，影响弹簧性能时；
(3)介质压力低时。
3．平衡型与非平衡型 根据介质压力在摩擦面上所引起的比压的卸载情况：不卸载的叫作非平衡型，见图3－5－48a；部分卸载的叫作部分平衡型，见图3－5－48b；全部卸载的叫作全部平衡型，见图3－5－48c。卸载多少根据具体情况由经验或试验来确定。卸载愈多，摩擦面上的比压愈小，可减轻端面的磨损；但摩擦面上的比压过小，密封接触面有被推开的危险，不能保证可靠的密封。
图3－5－48 平衡型与非平衡型机械密封
4．内流式与外流式 介质沿半径方向从外圆周向内泄漏的称为内流式，如图3－5－45；反之称外流式，如图3－5－47。内流式的泄漏方向与离心力方向相反，离心力可阻碍介质的泄漏，故泄漏量较小，尤其在有固体颗粒的情况下，采用内流式可防止固体颗粒进入摩擦面。同时，为了防止固体颗粒进入摩擦面，摩擦面不能倒角。
此外，根据弹簧是否随轴一道转动，可分为旋转式与静止式；根据机械密封采用的是单的大弹簧还是多个小弹簧，又可分为单弹簧式与多弹簧式等。
(二)机械密封的计算
1．端面比压与弹簧比压的选择 端面比压及弹簧比压的一般数值，可参照表3－5－62、3－5－63进行选择。
表3－5－62 端面比压的一般数值(MPa)
表3－5－63 弹簧比压的一般数值(MPa)
2．Pc·v值计算摩擦副的端面比压(Pc)与平均线速度(v)的乘积Pc·v值，是选择与比较机械密封的重要依据。
Pc·v值影响着密封的三个主要性能参数：一是泄漏量，即密封性，与Pc2成反比，在半湿摩擦时与v无关；二是摩擦发热量，即摩擦功率与Pc·v乘积成正比；三是摩擦副的磨损量，即寿命，与Pc·v乘积成正比。更重要的是Pc·v值影响着端面液膜的形态和厚度，当Pc·v超过一定的数值范围后，端面间便不可能维持基本完整的液膜，使摩擦副的最佳的半湿式摩擦工作情况遭到破坏。此时端面温度迅速升高，磨损剧烈，密封失效。所以，Pc·v值应限制在极限许用值〔Pc·v〕范围内，即要求：
Pc·v≤〔Pc·v〕 (3－5－62)
式中 Pc——端面比压(MPa)
v——摩擦副平均线速度(m／s)
〔Pc·v〕——摩擦副的极限许用值(MPa·m／s)〔Pc·v〕值查表3－5－64。
表3－5－64 〔Pc·V〕值
注；(1)本表适用常用的摩擦副材质，良好的加工，普通工作状况、中等寿命要求。
(2)当Po·v值超出表内所列〔Pc·v〕值时，就得改善润滑状况，采取加强冲洗、冷却等措施。
(三)机械密封主要零件材料的选用
正确选择端面密封中各主要零件的材料，对保证密封的工作质量，延长使用寿命，降低成本等都有重要的意义。设计时可根据工作情况参照有关手册选用。
机械密封的结构设计也可参照有关手册选用或设计。