機械密封的發(fā)展歷程及研究動向簡述

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1、機械密封的發(fā)展歷程及研究動向簡述摘要隨著機械工業(yè)的高速發(fā)展，機械密封行業(yè)受到業(yè)界普遍關(guān)注，成為機械工業(yè)發(fā)展的急需突破的課題之一。本文從綜述機械密封在國內(nèi)外的發(fā)展歷程出發(fā)，介紹了機械密封行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)況，并對機械密封的研究動向做了分析。關(guān)鍵詞機械密封，端面密封，密封機理，密封潤滑機械密封，也稱為端面密封，是靠一對以上垂直于同一旋轉(zhuǎn)軸線作相對滑動的端面，在流體壓力和補償機構(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滑動，而達到限制工作流體沿轉(zhuǎn)軸泄露的、無填料的軸封裝置。機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，這也是機械密封的設(shè)計總原理。1機械密封產(chǎn)生及發(fā)展過程機械密封作為一種旋轉(zhuǎn)軸密封，最早出現(xiàn)于1885年英國的發(fā)明專利中，19世紀初在歐洲，簡單的機械密封被作為軸承密封應(yīng)用于丁業(yè)領(lǐng)域，此時機械密封的使用參數(shù)很低，對密封件的要求不高，F(xiàn)tl于機械密封具有明顯的先進性，逐漸被運用于冷凍設(shè)備和內(nèi)燃機離心泵的關(guān)鍵機構(gòu)中。直到19世紀中期，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)，機械加工技術(shù)對表面質(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，實現(xiàn)了機械的平衡型密封。雖然機械密封在19世紀初就已經(jīng)出現(xiàn)，但實現(xiàn)飛躍性的發(fā)展，還是在最近60年的時間內(nèi)，機械密封的不同結(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、流體動壓密封和多級密封，還有螺旋-機械組合密封、中間浮動環(huán)密封、浮環(huán)-機械組合密封、熱流體動力楔機械密封和上游泵送機械密封等。近30年來隨著全球環(huán)境污染

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

5、工藝裝備，為機械密封備品備件實現(xiàn)國產(chǎn)化提供了保證。同時國內(nèi)也引進了一些國外的先進制造技術(shù)，并相繼合資建立了多家機械密封制造研發(fā)企業(yè)，從根木上使我國機械密封產(chǎn)品在設(shè)計、材料選用、生產(chǎn)規(guī)模、生產(chǎn)范圍都有了很大的進步。據(jù)行業(yè)內(nèi)不完全統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2011年全機械密封行業(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)銷等主要指標同比增速在15%左右，行業(yè)整體運行質(zhì)量進一步得到改善。2機械密封機理研究進展對于機械密封而言，從它的出現(xiàn)到高度發(fā)展已有上百年的歷史，研究者從自身的學科或?qū)I(yè)領(lǐng)域出發(fā)進行了廣泛的探索及提出假設(shè)或獲得的結(jié)

6、論，但至今機械密封機理仍然沒有一個為人們所認同的完整的密封理論。目前，在學術(shù)方面，對于機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。表面張力假說認為：端面間的密封主要是通過表面張力作用實現(xiàn)，并有少量突起部分存在直接接觸。同時粘滯假說也持不同的觀點認為：粘滯力（主要是指液體和固體表面的附著力）要在間隙為納米級或更小時才起作用，在微米級的密封間隙中不起作用；粘滯是一種動力學的特征，而在密封處于零泄漏時，徑

7、向是沒有動力學過程的。研究人員都在機械密封機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立學說的局限性。近年來對該領(lǐng)域的研究主要側(cè)重于新技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用，對于機理的方面的研究已鮮有文章發(fā)表。3機械密封的技術(shù)現(xiàn)狀1）通用工業(yè)的機械密封技術(shù)：①推壓型機械密封和非推壓型機械密封；②平衡型機械密封和非平衡型機械密封；③單端面機械密封、無壓雙重機械密封和有壓雙重機械密封；④內(nèi)裝式機械密封和外裝式機械密封；⑤旋轉(zhuǎn)式機械密封和靜止式機械密封；⑥單彈簧機械密封和多彈簧機械密封。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)過去總認為接觸式和非接觸式機械密封不可能達到零泄漏（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機械密