1 引言
船舶上需要使用不同類型的泵來輸送介質(zhì)如水
、燃油、滑油等等
，其中以離心泵常見
。它具有造價低廉、結(jié)構(gòu)簡單
、緊湊
、排量大而均勻、能運送甚至含有固體顆粒的液體等諸多優(yōu)點
。機械密封是一種依靠彈性元件和介質(zhì)壓力壓緊動
、靜環(huán)端面從而達到密封的部件，具有能阻止泄漏
、減少摩擦損耗
、提高機器效率和可靠性等優(yōu)點，目前大多數(shù)的離心泵軸封都是采用機械密封
。機械密封是離心泵的主要易損件之一
，因而泵的故障多數(shù)是由密封失效所導(dǎo)致的。據(jù)統(tǒng)計
，機械密封失效導(dǎo)致泵的故障占設(shè)備故障率的50%以上
，所以有必要對離心泵的機械密封泄漏進行分析改進，以降低泵的故障率
。
2 機械密封的結(jié)構(gòu)及工作原理
目前
，大多數(shù)離心泵使用的都是機械密封，是靠一對相對運動的環(huán)的端面相互貼合形成的微小軸向間隙起密封作用
。機械密封通常由動環(huán)
、靜環(huán)、壓緊元件和密封元件組成
。其中動環(huán)和靜環(huán)的端面組成一對摩擦副
，動環(huán)隨泵軸旋轉(zhuǎn)并在彈簧壓力作用下緊緊地壓在靜環(huán)上作相對運動。這樣
，在動環(huán)和靜環(huán)之間就形成了運動密封
。一般要保持動靜環(huán)之間液膜的厚度適宜，太厚泄漏量增加
，太薄會發(fā)生干摩擦損壞密封面
。另外
，壓緊元件產(chǎn)生壓力，可使泵在不運轉(zhuǎn)狀態(tài)下
，也保持端面貼合
，保證密封介質(zhì)不外漏，并防止雜質(zhì)進入密封端面
。密封元件（密封圈）起密封動環(huán)與軸的間隙
、靜環(huán)與壓蓋的間隙的作用，同時還能吸收不利于運動密封面的沖擊振動
。
2.1 機械密封的結(jié)構(gòu)
機械密封主要由以下元件構(gòu)成：
（1）主要動密封元件：動環(huán)和靜環(huán)
。動環(huán)與靜環(huán)卡在軸套上，同泵軸一起旋轉(zhuǎn)
，靜環(huán)固定在壓蓋內(nèi)
，用防轉(zhuǎn)銷來防止它轉(zhuǎn)動
。密封是靠動環(huán)與靜環(huán)的端面相對運動貼合
。
（2）輔助密封元件：動、靜環(huán)密封圈
。
（3）壓緊元件：彈簧（或波紋管）
。
（4）傳動元件：傳動座。
2.2 工作原理
一般機械密封有4個可能泄漏點：（1）動環(huán)與靜環(huán)之間
，動環(huán)與靜環(huán)之間存在運動間隙
，液膜的厚度將影響它的泄漏量；（2）動環(huán)與軸套之間
，動環(huán)可以沿軸向竄動
；（3）靜環(huán)與壓蓋之間，屬于靜密封點
；（4）泵蓋與壓蓋之間
，也屬于靜密封點。
3 機械密封泄漏分析
3.1 靜密封泄漏
靜密封主要是指靜環(huán)與壓蓋和泵蓋與壓蓋之間的泄漏
。原則上講他們之間的間隙越小
，則泄漏量越小。
靜密封點泄漏多數(shù)是由于密封圈的缺陷造成
，如密封圈尺寸不合適或本身有傷
、老化變質(zhì)等，特別要注意輸送的介質(zhì)對密封圈的腐蝕與加速老化
。只要結(jié)構(gòu)和材料選擇正確
，密封圈質(zhì)量合格和安裝合乎要求，靜密封基本上是可以滿足密封要求的
。
3.2 動密封泄漏
動密封泄漏主要指動環(huán)與靜環(huán)和動環(huán)與軸套之間的泄漏
，理論上影響動密封效果的主要有以下幾方面：
（1）輸送介質(zhì)方面：泵輸送介質(zhì)壓力愈高泄漏量會愈多
；粘度低的介質(zhì)較粘度高的易泄漏；帶顆粒和易結(jié)垢的介質(zhì)比干凈穩(wěn)定的易泄漏
。
（2）泵軸方面：一般來說
，軸愈粗則密封面愈寬，對垂直偏差也愈敏感
，故愈易泄漏
；軸在運轉(zhuǎn)中愈易擺振，則愈易泄漏
；轉(zhuǎn)速愈高愈易泄漏
。泵軸的軸向竄量過大，軸向力偏大
，擾度偏大
，對動密封效果將產(chǎn)生影響。機械密封又稱端面密封
，是一種旋轉(zhuǎn)軸向的接觸式動密封
，它是在流體介質(zhì)和彈性元件的作用下，兩個垂直于軸心線的密封端面緊密貼合
、相對旋轉(zhuǎn)
，從而達到密封效果，因此要求兩個密封面之間要受力均勻
。若泵軸向竄量大
，造成密封端面距離增加，影響泄漏量
；若軸向力偏大
，使動環(huán)與靜環(huán)壓得過緊，加劇磨損
；擾度偏大
，使密封面之間的受力不均勻，導(dǎo)致密封效果不好發(fā)生泄漏
。
4 改進措施
根據(jù)機械密封泄漏分析可以看出
，靜密封泄漏主要由密封圈的材料決定，隨著工藝水平的發(fā)展
，會得到明顯的改善
；動密封的泄漏點主要還是集中在動、靜環(huán)的兩端面的相對運動產(chǎn)生摩擦
，所以考慮從動靜環(huán)設(shè)計著手來改善密封泄漏
。
（1）減少旋轉(zhuǎn)慣性
在機械密封組件中，一般動環(huán)部分的質(zhì)量比靜環(huán)部分大，故運轉(zhuǎn)起來旋轉(zhuǎn)動量大
。泵在起停時或電力不穩(wěn)定時
，動靜環(huán)端面之間的液膜還沒有很好的建立起來，容易造成端面的干摩擦
，損壞密封組件
。通過減少動環(huán)的質(zhì)量并適當增加靜環(huán)的質(zhì)量，降低了旋轉(zhuǎn)慣性質(zhì)量
，減小動靜環(huán)端面間摩擦造成的危害
，從而提高了整個機封組件的穩(wěn)定性和可靠性。
（2）動環(huán)端面的改進
動靜環(huán)兩端面間的接觸摩擦是造成機械密封失效的主要原因
，而可以通過改善它們間的端面來降低摩擦
。接觸式密封的接觸端面經(jīng)常在一起摩擦，造成摩擦副端面溫度過高
，出現(xiàn)閃蒸現(xiàn)象
，端面間同時存在氣液兩種狀態(tài)，使摩擦副密封狀態(tài)失穩(wěn)
，導(dǎo)致泄漏
，尤其是在開停機或供電不穩(wěn)時，更容易加劇摩擦
。所以盡量使端面之間形成一層穩(wěn)定的液膜
，可以通過在動環(huán)端面開一系列的小螺旋槽，使端面之間形成穩(wěn)定的液膜
