陳學鋒

　　摘　要：伴著中國工業發（fā）展史的（de）不斷推進，機械製造業也得到了突飛猛進（jìn）的發展，高壓機（jī）械（xiè）密（mì）封的設計與應用也成為機械製造業中一個重要的組成部分。早在工業革命初期，已經出現了高壓機械的設（shè）計及應用，比如台蒸汽火車的誕生。高壓容器的出現，不管是（shì）在工（gōng）業生產（chǎn）還是人們日常生活中已經越來越重要（yào）了。隨著人們對各類高壓（yā）容器需求的不斷加大，迫使各種類型的高壓容器如雨（yǔ）後（hòu）春筍（sǔn）不斷（duàn）的湧現。這在很大程度上（shàng）也刺激（jī）了國民（mín）經濟的快（kuài）速可持續發展。

　　關鍵詞：高壓機械；密封（fēng）設計（jì）；應用

　　0　前言

　　密（mì）封結構作（zuò）為各種類型高壓（yā）容器的核心部件，其設計及應用的優劣（liè）直接對高壓容器的性能起著非常大的（de）作用。所以，要想是機械製造達（dá）到高質量、高水準。必須從高壓容器的密封著手，研究其內部的（de）結構形態，以及其材質的使用，爭取做到（dào）高標準（zhǔn）、嚴要求（qiú），這樣（yàng）對於高壓機械的使用壽命以及使用性能都（dōu）能起（qǐ）到理想的效果。如何（hé）提高（gāo）高壓機械的密封性能，高壓機械密封的設計與應用已經受（shòu）到眾多機械設計製造專家日益重視（shì），並成為機械研究製造工作中的重點。這一技（jì）術的廣泛應用也將成為機械進（jìn）行自動化以及文明生產非常（cháng）重要的一個內容。本人（rén）結合多年從業經（jīng）驗，主要就高壓機械密封的設計以及應用做了一點淺顯的探索與（yǔ）思考。從高壓機械密封的概況：高壓機（jī）械密封的種類、主要類型：當前高壓機（jī）械密封的情況，針對高壓機械（xiè）結構設計方（fāng）麵以及對影響高（gāo）壓機（jī）械（xiè）密封設計的客觀（guān）因素進行詳細的（de）研究與分析。並就高壓（yā）機械密封設計（jì）過程中容易出現的問題做出了相應的解決方案，還對高壓機械密封的應用情況進行了粗淺的分析（xī）。

　　1　機械密封的概述

　　機（jī）械密封就是對旋轉機械通用的軸密封類型。機械密封主（zhǔ）要應用在氣體、液體等各類介質的密封，如反應（yīng）釜、泵類等；同時也用（yòng）於氣體密封，如壓縮機介質軸中的密封。機械密封（fēng）由於其不易泄漏而且減少日常維護的優點，己逐漸取代了傳統的壓蓋軟（ruǎn）填（tián）料（liào）密封的使用。

　　機械密封一般有兩個垂直於回轉軸軸線的密封平麵，一（yī）個密封麵構件（jiàn）安裝在泵蓋、端蓋或泵體上始終保持靜止狀態，而另（lìng）一個安裝在軸上並（bìng）隨之轉（zhuǎn）動。為保持（chí）高度的密閉性能，正常情況下，常規機械密封的旋轉環與靜止環界麵的研（yán）磨平（píng）麵（miàn）度的誤差不超過萬分之六。為了（le）保持兩個（gè）界麵由於摩擦產生的熱量及磨損量的Z低限值，這就要求在密封麵之間進行流（liú）體潤滑。對於單端麵密封，通常是將密封介質作為潤滑劑，但對於有害（hài）、有毒、易（yì）燃、易爆（bào）、有（yǒu）腐蝕性介（jiè）質選用的雙（shuāng）界麵或（huò）者串聯型機械密封，應選擇與介質能夠相溶的封液作為潤滑和冷卻液。

　　為了減少磨損及製造過程中的誤（wù）差，應有一個密（mì）封界麵在彈性構件和介質壓力的雙重作用下，可以沿運動軸向有一定量的活動；同時為了滿（mǎn）足由旋（xuán）轉部件的角度偏差引起的擺動，需要有一個密封界麵可以在徑向作輕微的浮動（dòng）。通常（cháng）由一個密封麵兼顧這兩項作用。

　　機械密封的主要目的顧名思義（yì）就是（shì）對可能出現泄（xiè）漏的機（jī）械部（bù）位（wèi）或者已經發生泄漏的機械部位進行密（mì）封，加裝防泄漏設施，根據其工作性能需要，進行科學有針對性的設計，從（cóng）而達到（dào）其使用功能，延長（zhǎng）高壓機械的使用壽命，增（zēng）加它的安全性，滿足高效的使用需（xū）求。

　　機械密封的類型有很（hěn）多種，按照其工作（zuò）功（gōng）能來說，可以分為孔用密（mì）封、固（gù）定密封軸用密封、防（fáng）塵密封以及導向環等等；而按照其製作材料來分的話，又可以分為工程塑料、聚（jù）氦酯以（yǐ）及（jí）橡膠等等。

　　機械（xiè）密（mì）封的主要工作類型也是層出不窮，機械密封與機械的工（gōng）作活動息息相關，一種密封類型是機械各部件之間不存在相對的運動，一種是機械各部件之間存在（zài）著相對運動（dòng），機械各部件之間不存在相對的運動產生密（mì）封性的靜密封件，機械各部件之間存在著相對運動產生密封性的動密封件（jiàn）。還有就是，機械（xiè）密封（fēng）係統為了防止（zhǐ）灰塵或者其（qí）他物質的（de）進入而進行有針對性（xìng）的防（fáng）塵措（cuò）施設計（jì），這種防塵密封的設計一般都是采用（yòng）防護套、防塵罩或（huò）者與（yǔ）之有類似功能（néng）的結構，這種機械密封部（bù）件（jiàn）是（shì）一（yī）種半靜狀態（tài）的密封件。

　　密封件通常按照形狀可分為墊片密封件（jiàn）、環形密封件等等，墊片密封件按製作材質又可以分為，如橡膠密封墊片（piàn）、非金屬密封墊片、金（jīn）屬密封墊片等等（děng）；按照工作性能又（yòu）可以（yǐ）分為液態聯結密封、液（yè）體墊片密封、螺紋密封（fēng）膠等等（děng）；而運動密（mì）封構件（jiàn）則可以分為強製壓力下貼壓在密（mì）封而（ér）上的（de）接觸（chù）型密封（fēng）件與靠固定間隙（即沒（méi）有摩擦接（jiē）觸）起作用的間隙密封件等等。

　　2　高壓機械密封設計製造的現狀

　　機械密封腔體壓力超過3MPa時所采用的機械密封均屬於高壓機械密封，高壓機械（xiè）密封件的製造材質、工作（zuò）性能可靠性要求等都有別於普通機械的密封（fēng）密（mì）封設計。當前，我國對（duì）高壓機械（xiè）密封技（jì）術的研（yán）究和製造還（hái）處在相對落後（hòu）的（de）位置，機械密封的性能極其不穩定（dìng），缺乏自主研發的（de）核心產權（quán），大多的機械密（mì）封裝（zhuāng）置都是（shì）從國外引（yǐn）進而來。經過眾多機械專家（jiā）多年的潛心研究，我國已經在高壓機械密（mì）封領域有所突破和收獲。

　　高壓機械密封傳動裝置的設計原理。密封與零件結構型式（shì）是高壓機（jī）械密封的兩個重點，在對高壓機械密封結構設計時（shí），一定要將設備密封的壓力（lì）平衡（héng）問題做充分考慮，因為設備密封壓力不平（píng）衡會導致密（mì）封發生變形或者位置變化的情況，這些均會影響設備的密封效果。高壓機械密封裝置（zhì）端麵設計原則：對於（yú）高壓機械高溫性端麵的設計（jì），摩擦（cā）副有一定的（de）指數要求，摩擦副作為機械密封的重要部件，首先要（yào）保證（zhèng）摩擦副的平整度、粗糙度，製造材質（zhì）必須要抗耐磨（mó）、抗腐蝕並（bìng）且要有足夠的使用強（qiáng）度。在（zài）高壓機械密封設（shè）備對斷麵設計時，要充（chōng）分保證摩擦麵的（de）導熱性能，通過導熱減少設備部件的溫差變化，使（shǐ）設備部件之間保持作用力（lì）的平衡，防止設備部件的端麵發生物理變（biàn）形。

　　密封端麵的設計（jì），在動環端麵或者靜環（huán）端（duān）麵的作用下形成（chéng）了流體運動壓槽（cáo），此壓槽的深度（dù）保證在一（yī）毫米左右，這（zhè）種新型的流體運動壓槽式密封裝置（zhì）能保證在高壓（yā）的情況下，高壓（yā）密封裝置保持端麵的穩定；並且在摩擦生熱的工作（zuò）狀態下（xià），端麵仍然穩定。當密封環出現旋轉（zhuǎn）時，運動壓槽可以（yǐ）使離密封（fēng）端（duān）麵較遠距離的液體快速得到冷卻降溫。

　　在密封裝置的（de）材（cái）質選擇上，高壓機械密封的選材必須是耐（nài）熱、易（yì）導熱、耐摩擦、承受高強度的相（xiàng）關特性。並且能夠滿足壓力設備的（de）設（shè）計需要（yào）。

　　3　高壓機械（xiè）進（jìn）行密封設計的基本原則

　　避免泄漏情況的出現。想要達到密封效果就要考慮密封件的工作原理，密封件的彈性（xìng）優劣，對於保證填充密封麵的任何的一個需要（yào）密封的部位起著決定性因（yīn）素。通過密封（fēng）件彈性（xìng）流（liú）動，始終讓密（mì）封（fēng）件保持在受力狀態。高壓機械密封性的強弱與機械設備被密（mì）封麵上是否留有足夠的壓力有著密切的關係。如何盡可能地減低密封件的磨損，也是一（yī）個（gè）不可回避的問題，保證高壓機械的穩（wěn）定性，保證動態響應，均可以（yǐ）減少對載荷功率的損耗。對機（jī）械設備密封件相（xiàng）互之（zhī）間的功能要進行明確的規範，要（yào）滿足機械（xiè）設備各密封係統的要求，機械設備（bèi）密封件的每項功能都要保證達到機械（xiè）設備要求（qiú）的密（mì）封功能。

　　4　高壓機（jī）械密封的（de）應用安（ān）裝方法及使用要求

　　必須科學有序：機械密封是精度很高的機械部件。能否對其正（zhèng）確（què）的安裝與操作，這些都將影（yǐng）響其使用壽命和運轉效果。機械密封安裝（zhuāng）步驟方法：了解被安裝的密封部件書法和使用工況範（fàn）圍相適應，遇到（dào）有雜質顆粒、易燃、有毒時，必須采（cǎi）用相應的應對措施；安裝原則基本就是先裝左邊部分，裝到密封（fēng）板上；然後（hòu）裝右（yòu）麵動環，動環跟靜環的密封（fēng）麵要保證清潔等等。

　　高壓機械（xiè）密（mì）封的使用原則要求：設備（bèi）轉（zhuǎn）軸（zhóu）的徑向跳動應保（bǎo）證小於等於百分之四毫米，軸向竄（cuàn）動量保證在零點一毫（háo）米之內；高壓機械設備的密封部位在安裝時（shí）保持其清潔是非常必要的，在安裝使用時，對密封零件應進行清洗，查看密封端麵（miàn）是否完好無損，並且防止雜質和灰塵帶入設備密封部位；在安裝過程中一定要認真仔細、輕拿輕放，嚴禁碰擊、敲（qiāo）打密封（fēng）部位和密（mì）封件，以免破壞機械密封摩擦付（fù）導致密封（fēng）失效；安裝時（shí）在與密封相接觸的表麵應塗一層清潔的潤滑油，使密（mì）封件及（jí）密封部位保持光滑，以便順利（lì）安（ān）裝；安裝靜環壓（yā）蓋時，螺絲必須對角擰緊（jǐn）保證受力均勻，保證靜（jìng）環端麵與軸心線的（de）垂直（zhí）。高壓機（jī）械密（mì）封安裝後用手來回推運動環（huán），保證（zhèng）動環在軸上（shàng）能夠靈活移動，鬆緊度適宜；安裝（zhuāng）後用手盤動（dòng）轉軸、感覺轉軸的轉動（dòng）是（shì）否均勻；設備在運轉前（qián）應充滿介質，防止幹摩（mó）擦加大密封件的磨損而使（shǐ）密封失效。

　　5　結束語

　　綜上所述，高壓機械密封技術是一個有待提高優化的一項新技術，這項技（jì）術依賴於機械材料科學和機械加工製造科，隨著我國工業時（shí）代的到來，機械（xiè）密封技術（shù）的研究受到越來越多的關注，機械密封精細度的不斷提高，機械（xiè）密封技術的不斷創新（xīn），對高分子材料的研究與應用，這（zhè）使得機械（xiè）密封（fēng）產品的技術參數、使用壽命，安全性能以及工作性能（néng）都得到了進（jìn）一步的發展。隻有加強新材料、新技（jì）術的開發應用，才能使我國（guó）在高壓機（jī）械密封領域處（chù）於領先地位。

　　參考文獻：

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來（lái）源：《山東工業技術》2017年20期