機(jī)械密封的發(fā)展歷程及研究動(dòng)向簡(jiǎn)述

機(jī)械密封的發(fā)展歷程及研究動(dòng)向簡(jiǎn)述

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1、機(jī)械密封的發(fā)展歷程及研究動(dòng)向簡(jiǎn)述摘要隨著機(jī)械工業(yè)的高速發(fā)展,機(jī)械密封行業(yè)受到業(yè)界普遍關(guān)注,成為機(jī)械工業(yè)發(fā)展的急需突破的課題之一。本文從綜述機(jī)械密封在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展歷程出發(fā),介紹了機(jī)械密封行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)況,并對(duì)機(jī)械密封的研究動(dòng)向做了分析。關(guān)鍵詞機(jī)械密封,端面密封,密封機(jī)理,密封潤(rùn)滑機(jī)械密封,也稱為端面密封,是靠一對(duì)以上垂直于同一旋轉(zhuǎn)軸線作相對(duì)滑動(dòng)的端面,在流體壓力和補(bǔ)償機(jī)構(gòu)的彈力(或磁力)作用下保持貼合,并配以輔助密封配合下保持貼合并相對(duì)滑動(dòng),而達(dá)到限制工作流體沿轉(zhuǎn)軸泄露的、無填料的軸封裝置。機(jī)械密封的主要作用是將容易泄

2、露的軸向密封改為難以泄露的端面密封,這也是機(jī)械密封的設(shè)計(jì)總原理。1機(jī)械密封產(chǎn)生及發(fā)展過程機(jī)械密封作為一種旋轉(zhuǎn)軸密封,最早出現(xiàn)于1885年英國(guó)的發(fā)明專利中,19世紀(jì)初在歐洲,簡(jiǎn)單的機(jī)械密封被作為軸承密封應(yīng)用于丁業(yè)領(lǐng)域,此時(shí)機(jī)械密封的使用參數(shù)很低,對(duì)密封件的要求不高,F(xiàn)tl于機(jī)械密封具有明顯的先進(jìn)性,逐漸被運(yùn)用于冷凍設(shè)備和內(nèi)燃機(jī)離心泵的關(guān)鍵機(jī)構(gòu)中。直到19世紀(jì)中期,伴隨著石油化工行業(yè)的發(fā)展和新材料石墨、陶瓷、硬質(zhì)合金等的出現(xiàn),機(jī)械加工技術(shù)對(duì)表面質(zhì)量控制的提高,提高了使用可靠性和壽命。從而使機(jī)械密封得到推廣和普及,并重新

3、應(yīng)用到石油化工生產(chǎn)領(lǐng)域屮,實(shí)現(xiàn)了機(jī)械的平衡型密封。雖然機(jī)械密封在19世紀(jì)初就已經(jīng)出現(xiàn),但實(shí)現(xiàn)飛躍性的發(fā)展,還是在最近60年的時(shí)間內(nèi),機(jī)械密封的不同結(jié)構(gòu)、品種、規(guī)格發(fā)展得異常迅速,很快地在通用工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。機(jī)械密封之所以能得到快速發(fā)展主要是工業(yè)發(fā)展速度和生產(chǎn)過程的需求。二戰(zhàn)后核工業(yè)和航天工業(yè)的發(fā)展,在結(jié)構(gòu)上出現(xiàn)了許許多多的新型密封技術(shù),例如流體靜壓密封、流體動(dòng)壓密封和多級(jí)密封,還有螺旋-機(jī)械組合密封、中間浮動(dòng)環(huán)密封、浮環(huán)-機(jī)械組合密封、熱流體動(dòng)力楔機(jī)械密封和上游泵送機(jī)械密封等。近30年來隨著全球環(huán)境污染

4、加重,人們環(huán)保意識(shí)的提高,研制出了“零泄漏”機(jī)械密封技術(shù)。我國(guó)的機(jī)械密封工業(yè)化生產(chǎn)起步較晚,20世紀(jì)60年代沈陽水泵廠和天津機(jī)械密封件廠開始生產(chǎn)泵用機(jī)械密封件。在20世紀(jì)70年代我國(guó)才陸續(xù)開始制定和頒布機(jī)械密封行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),1993年我國(guó)頒布了第一部真正意義上的機(jī)械密封國(guó)標(biāo),即“gb/tl4211-1993機(jī)械密封試驗(yàn)方法”,1999年修訂了“機(jī)械密封技術(shù)條件”和“機(jī)械密封分類方法”,現(xiàn)行的機(jī)械密封標(biāo)準(zhǔn)有6部,為機(jī)械密封產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展捉供了依據(jù)和保證。隨著我國(guó)機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展,尤其是近年來引進(jìn)了大量先進(jìn)的成套石油化工

5、工藝裝備,為機(jī)械密封備品備件實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化提供了保證。同時(shí)國(guó)內(nèi)也引進(jìn)了一些國(guó)外的先進(jìn)制造技術(shù),并相繼合資建立了多家機(jī)械密封制造研發(fā)企業(yè),從根木上使我國(guó)機(jī)械密封產(chǎn)品在設(shè)計(jì)、材料選用、生產(chǎn)規(guī)模、生產(chǎn)范圍都有了很大的進(jìn)步。據(jù)行業(yè)內(nèi)不完全統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),2011年全機(jī)械密封行業(yè)規(guī)模以上企業(yè)工業(yè)總產(chǎn)值為772.71億元,全年產(chǎn)銷等主要指標(biāo)同比增速在15%左右,行業(yè)整體運(yùn)行質(zhì)量進(jìn)一步得到改善。2機(jī)械密封機(jī)理研究進(jìn)展對(duì)于機(jī)械密封而言,從它的出現(xiàn)到高度發(fā)展已有上百年的歷史,研究者從自身的學(xué)科或?qū)I(yè)領(lǐng)域出發(fā)進(jìn)行了廣泛的探索及提出假設(shè)或獲得的結(jié)

6、論,但至今機(jī)械密封機(jī)理仍然沒有一個(gè)為人們所認(rèn)同的完整的密封理論。目前,在學(xué)術(shù)方面,對(duì)于機(jī)械密封形成密封作用的假說基本上形成了兩類,即表面張力假說和粘滯力假說。兩大假設(shè)都是利用液體本身的粘度或利用液體的表面張力來密封,都是基于液體分子間的相互作用力。表面張力假說認(rèn)為:端面間的密封主要是通過表面張力作用實(shí)現(xiàn),并有少量突起部分存在直接接觸。同時(shí)粘滯假說也持不同的觀點(diǎn)認(rèn)為:粘滯力(主要是指液體和固體表面的附著力)要在間隙為納米級(jí)或更小時(shí)才起作用,在微米級(jí)的密封間隙中不起作用;粘滯是一種動(dòng)力學(xué)的特征,而在密封處于零泄漏時(shí),徑

7、向是沒有動(dòng)力學(xué)過程的。研究人員都在機(jī)械密封機(jī)理方面做了大量的工作以支持自己的結(jié)論,并從反面論證了表面對(duì)立學(xué)說的局限性。近年來對(duì)該領(lǐng)域的研究主要側(cè)重于新技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用,對(duì)于機(jī)理的方面的研究已鮮有文章發(fā)表。3機(jī)械密封的技術(shù)現(xiàn)狀1)通用工業(yè)的機(jī)械密封技術(shù):①推壓型機(jī)械密封和非推壓型機(jī)械密封;②平衡型機(jī)械密封和非平衡型機(jī)械密封;③單端面機(jī)械密封、無壓雙重機(jī)械密封和有壓雙重機(jī)械密封;④內(nèi)裝式機(jī)械密封和外裝式機(jī)械密封;⑤旋轉(zhuǎn)式機(jī)械密封和靜止式機(jī)械密封;⑥單彈簧機(jī)械密封和多彈簧機(jī)械密封。2)特殊領(lǐng)域里的新型密封技術(shù):①密封面開

8、槽密封技術(shù):在機(jī)械密封的密封端面上開了各種各樣的流槽,以產(chǎn)生流體靜、動(dòng)壓效應(yīng),現(xiàn)在還在不斷更新。零泄漏密封技術(shù)過去總認(rèn)為接觸式和非接觸式機(jī)械密封不可能達(dá)到零泄漏(或無泄漏);②波紋管密封技術(shù),主要分為成型金屬波紋管和焊接金屬波紋管兩種密封技術(shù);③多端面密封技術(shù)分為雙密圭寸、中間環(huán)密封、多密封技術(shù)。另外還有平行面密封技術(shù)、監(jiān)控密封技術(shù)、組合密封技術(shù)等。4機(jī)械密

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