机械密封由于本身所具有的特点,近来发展十分迅速。在新结构方面目前国外除了新开发的聚西氟乙烯波纹管型机械密封、橡胶波纹管型机械密封、金属波纹管型机械密封、及静止型机械密封以外,具有代表性的还有下面几种:
(1)流体动压型机械密封
该种机械密封的特点是在密封端面上开有各种形状的动压槽,该动压槽的作用是借助流体动力作用使端面间形成压力楔,这些压力楔能够强化端面润滑,避免干摩擦,从而大大减少端面的摩擦系数和摩擦副温度,以提高机械密封的使用压力和使用速度。四川大禹机械密封件制造有限公司在这方面已经做出了很好的成绩,尤其在高速高压情况下,如大型锅炉给水泵的机械密封采用这种结构以后取得了很好的密封效果。
(2)流体静压型机械密封
为保证机械密封端面间的液膜存在,近来还出现了一种流体静压型机械密封。其机构如图1所示。该种机械密封是静环上开有导流孔,在动环端面上开有环型槽,用人为的方法把润滑介质强制导入摩擦副端面间使之起润滑作用,当然导入的介质压力不能太大,否则漏泄量会增加,该种型式的机械密封辅助机构较复杂。
图1 流体静压型机械密封
(3)径向双端面机械密封
为了确保机械密封的良好密封性能,通常采用轴向双端面机械密封,但是该种结构的轴向尺寸太大在很多场合下不便采用,为此,近来国外出现了一种径向双端面机械密封,即在径向上布置两对摩擦副端面,这不仅能取得较好的密封效果,而且轴向尺寸可以大大缩小。其结构如图2所示。
图2 径向双端面机械密封
(4)剖分式机械密封
机械密封在向大轴径发展的过程中,遇到了摩擦副安装、修复时拆卸的困难。为此,近来国外开发了一种剖分式结构的机械密封,即把摩擦副环剖分成二半,以便安装拆卸,目前使用参数已达7kgf/cm2,线速度达13m/sec,这种结构的机械密封显然会促进大轴径机械密封的应用。
(5)带有浮动间隔环的机械密封
该种机械密封主要是解决高速情况下的密封问题,通过在摩擦副环中间加入一个间隔环使密封端面变为二对,使其相对滑动速度变为二对摩擦副相对滑动速度之和,从而减轻了高速密封的热负荷和磨损,提高了密封性能和使用寿命。
(6)磁力机械密封
该种机械密封是用磁力代替机械密封的弹力,故结构十分简单、体积小、价格便宜。对密封腔尺寸较小的回转机械有一定的实用价值。
(7)轴向尺寸短的双端面机械密封
该种机械密封主要用于高压轴向尺寸短的情况下,它与一般的双端面有所不同,该结构是将下端面所属零件隐藏在上端面零件之内,因此缩小了轴向尺寸,同时,密封介质漏泄方向与离心力方向相反,故漏泄量要比图2所示的径向双端面机械密封低,其结构如图3所示。
图3 轴向尺寸短的双端面机械密封
(8)水冷发电机用双端面热流体动压式机械密封
水冷发电机的密封压力虽然很低,但是,由于它的几何尺寸很大,而且轴向串量也非常大,所以密封特别困难。
(9)静止型带有循环螺纹的高速机械密封
该种密封是静止型结构,主要密封气体,密封端面的宽度很窄。起阻封、润滑和冷却作用的油的压力P2要比被密封气体压力P1高2~3.5kgf/cm2,为使气体的溶解度和结焦尽量少,应力求选用粘度尽可能低的油。为加强冷却作用,该种结构密封带有造成液体循环的螺纹。
(10)原料气压缩机低压缸机械密封
主轴转速高达10720rpm,端面平均线速度为72m/s,大气端采用浮环密封,介质端采用平衡型静止式机械密封,在两密封之间采用密封油进行强制循环,起润滑和冷却作用。静环座和动环座的侧面开槽 ,使接触面积增加,以提高冷却效果,取较小的端面宽度(3mm),较大的平衡系数(48%),以减少端面接触压力和摩擦热。
从机械密封一侧漏泄的密封油通过高压密封油排油孔控制阀放出,其中也有一部分原料气带出,经过油气分离后将密封油和从浮环一侧漏泄的低压密封油一起回收仍作为封液继续循环使用。
(11)离心制冷机用高度低温机械密封
该种机械密封的结构如图4所示。其工作条件为:高速(n=7500rpm,端面平均线速度为34.6m/s);低压(0.9kgf/cm2);低温(-30℃);密封介质氟利昂-12具有易挥发性。
结构采用静止型双端面机械密封。密封腔用冷却油进行强制循环,流量为2.81/min,使端面得以充分冷却。双端面机械密封因有带压封液,使低温密封介质不易进入端面,否则,摩擦热使低温介质气化就会使密封失效。
双端面结构有利于改善端面润滑条件,用控制冷却油温度的办法可以缩小低温介质与大气之间的温差,可以减少冷损现象,这对低温密封是非常重要的。
图4 离心制冷机用高度低温机械密封
1-小弹簧 2-静环座 3-O形圈 4-静环 5-动环 6-传动螺钉
(12)Syntron型机械密封
这种Syntron型机械密封是Syntron公司开发的新型机械密封,采用双端面结构,辅助密封圈是弹性元件,所以补偿能力强,而且结构简单,密封效果好,是一种很有前途的新型机械密封。
(13)Johns-manville型机械密封
该种密封的最大特点是密封端面为锥面。目前已在电站、污水处理厂、造纸厂、酿造厂、化工、石油等企业获得较广泛的应用。使用压力可达到10kgf/cm2。