机械密封的发展历程及研究动向简述

摘 要 随着机械工业的高速发展，机械密封行业受到业界普遍关注，成为机械工业发展的急需突破的课题之一。本文从综述机械密封在国内外的发展历程出发，介绍了机械密封行业的发展现况，并对机械密封的研究动向做了分析。

关键词 机械密封，端面密封，密封机理，密封润滑

中图分类号 TH文献标识码 A文章编号 1673-9671-(2012)031-0205-01

机械密封，也称为端面密封，是靠一对以上垂直于同一旋转轴线作相对滑动的端面，在流体压力和补偿机构的弹力（或磁力）作用下保持贴合，并配以辅助密封配合下保持贴合并相对滑动，而达到限制工作流体沿转轴泄露的、无填料的轴封装置。机械密封的主要作用是将容易泄露的轴向密封改为难以泄露的端面密封，这也是机械密封的设计总

原理。

1 机械密封产生及发展过程

机械密封作为一种旋转轴密封，最早出现于1885年英国的发明专利中，19世纪初在欧洲，简单的机械密封被作为轴承密封应用于工业领域，此时机械密封的使用参数很低，对密封件的要求不高，由于机械密封具有明显的先进性，逐渐被运用于冷冻设备和内燃机离心泵的关键机构中。直到19世纪中期，伴随着石油化工行业的发展和新材料石墨、陶瓷、硬质合金等的出现，机械加工技术对表面质量控制的提高，提高了使用可靠性和寿命。从而使机械密封得到推广和普及，并重新应用到石油化工生产领域中，实现了机械的平衡型密封。

虽然机械密封在19世纪初就已经出现，但实现飞跃性的发展，还是在最近60年的时间内，机械密封的不同结构、品种、规格发展得异常迅速，很快地在通用工业生产中得到了广泛的应用。机械密封之所以能得到快速发展主要是工业发展速度和生产过程的需求。二战后核工业和航天工业的发展，在结构上出现了许许多多的新型密封技术，例如流体静压密封、流体动压密封和多级密封，还有螺旋-机械组合密封、中间浮动环密封、浮环-机械组合密封、热流体动力楔机械密封和上游泵送机械密封等。近30年来随着全球环境污染加重，人们环保意识的提高，研制出了“零泄漏”机械密封技术。

我国的机械密封工业化生产起步较晚，20世纪60年代沈阳水泵厂和天津机械密封件厂开始生产泵用机械密封件。在20世纪70年代我国才陆续开始制定和颁布机械密封行业标准，1993年我国颁布了第一部真正意义上的机械密封国标，即“GB/T14211-1993机械密封试验方法”，1999年修订了“机械密封技术条件”和“机械密封分类方法”，现行的机械密封标准有6部，为机械密封产品的标准化发展提供了依据和保证。随着我国机械制造业的发展，尤其是近年来引进了大量先进的成套石油化工工艺装备，为机械密封备品备件实现国产化提供了保证。同时国内也引进了一些国外的先进制造技术，并相继合资建立了多家机械密封制造研发企业，从根本上使我国机械密封产品在设计、材料选用、生产规模、生产范围都有了很大的进步。据行业内不完全统计数据，2011年全机械密封行业规模以上企业工业总产值为772.71亿元，全年产销等主要指标同比增速在15%左右，行业整体运行质量进一步得到改善。

2 机械密封机理研究进展

对于机械密封而言，从它的出现到高度发展已有上百年的历史，研究者从自身的学科或专业领域出发进行了广泛的探索及提出假设或获得的结论，但至今机械密封机理仍然没有一个为人们所认同的完整的密封理论。

目前，在学术方面，对于机械密封形成密封作用的假说基本上形成了两类，即表面张力假说和粘滞力假说。两大假设都是利用液体本身的粘度或利用液体的表面张力来密封，都是基于液体分子间的相互作用力。表面张力假说认为：端面间的密封主要是通过表面张力作用实现，并有少量突起部分存在直接接触。同时粘滞假说也持不同的观点认为：粘滞力（主要是指液体和固体表面的附着力）要在间隙为纳米级或更小时才起作用，在微米级的密封间隙中不起作用；粘滞是一种动力学的特征，而在密封处于零泄漏时，径向是没有动力学过程的。研究人员都在机械密封机理方面做了大量的工作以支持自己的结论，并从反面论证了表面对立学说的局限性。近年来对该领域的研究主要侧重于新技术的开发和应用，对于机理的方面的研究已鲜有文章发表。

3 机械密封的技术现状

1）通用工业的机械密封技术：①推压型机械密封和非推压型机械密封；②平衡型机械密封和非平衡型机械密封；③单端面机械密封、无压双重机械密封和有压双重机械密封；④内装式机械密封和外装式机械密封；⑤旋转式机械密封和静止式机械密封；⑥单弹簧机械密封和多弹簧机械密封。

2）特殊领域里的新型密封技术：①密封面开槽密封技术：在机械密封的密封端面上开了各种各样的流槽，以产生流体静、动压效应，现在还在不断更新。零泄漏密封技术过去总认为接触式和非接触式机械密封不可能达到零泄漏（或无泄漏）；②波纹管密封技术，主要分为成型金属波纹管和焊接金属波纹管两种密封技术；③多端面密封技术分为双密封、中间环密封、多密封技术。另外还有平行面密封技术、监控密封技术、组合密封技术等。

4 机械密封技术的研究动向

机械密封的应用领域涉及到工业、农业、航空航天、国防科教等诸多领域，虽然机械密封产品在装配设备中，仅属于小型部件，但是随着设备微型化及性能的最优化发展趋势，为了改善设备的密封性能，便于机械密封元件的安装使用，要求某些机械密封零部件与设备中某些零部件融合在一起，为了实现各种形式使用要求，多端面、组合密封已成为机械密封技术的主导产品，标准化的卡式（或集装式）结构已经成为业内设计和生产方面研究的重要方向。

综上所述，机械密封技术是一个正在发展中的技术，并完全依赖于材料科学和机械加工制造领域的发展，机械密封技术的研究要随着工业技术的发展，揭示机械密封有关规律，提高机械密封技术的创新能力，加大对新兴高分子材料的研究并实现技术的高效转化，加快实现机械密封产品的高参数、长周期、高安全强化密封集成等技术的实质性发展。

参考文献

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[2]赵惠清,蔡嵘,国巨发.深槽浅槽机械密封的对比分析[J].北京化工大学学报,1999,26(2).

[3]陈震.机械密封技术研究进展:摩擦学[J].润滑与密封,1990,1.

[4]马丽娟.机械密封的基本结构与工作原理及基本参数研究[J].商品与质量,2011,3.

[5]顾永泉.机械密封新技术、新概念和新产品[J].流体机械,1995,23(5).

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