機(jī)械密封的密封機(jī)理
想學(xué)習(xí)密封，就一定要先了解泄漏，泄漏的原理了解了，那相對(duì)應(yīng)密封的機(jī)理也就有了。泄漏無(wú)外乎有三種——
一是穿漏，也就是密封面間隙間的泄漏
二是滲漏，也就是密封的流體通過(guò)密封件材料的毛細(xì)管的泄漏
三是擴(kuò)散，是指在濃度差的作用下，密封介質(zhì)通過(guò)間隙或材料的毛細(xì)管發(fā)生的物質(zhì)傳遞。
關(guān)于密封方法
密封方法大致有這么幾種——
1.盡量減少設(shè)置密封的部位
2.堵塞和隔離
3.引出或注入
4.增加泄漏阻力
5.在通道中增設(shè)做功元件
6.多種密封方法組合
常見(jiàn)的密封形式
墊片密封、填料密封、機(jī)械密封、非接觸型密封以及注劑式帶壓堵漏是常見(jiàn)的密封形式。其中填料密封應(yīng)該算是最常見(jiàn)的，它還包括軟填料密封、硬填料密封和成型填料密封。成型填料密封包括我們常見(jiàn)的O形圈、Y形圈、油封等等。非接觸型密封包括間隙密封、迷宮密封、浮動(dòng)密封、動(dòng)力密封、磁流體密封和全封閉式密封。
常用墊圈性能---及新材料和新技術(shù)
一) 常用墊圈性能
使用閥門(mén)時(shí)，往往根據(jù)具體情況，更換原帶墊圈。常有墊圈有：橡膠平墊圈、橡膠O形圈、塑料平墊圈、聚四氟乙烯包墊圈、石棉橡膠墊圈、金屬平墊圈、金屬異形墊圈、金屬包皮墊圈、波形墊圈、纏繞墊圈等。
(1) 橡膠平墊圈：變形容易，壓緊時(shí)不費(fèi)力，但耐壓、耐溫能力都較差，只用于壓力低、溫度不高的地方。天然橡膠有一定耐酸堿性能，使用溫度不宜超過(guò)60℃；氯丁橡膠也能耐某些酸堿，使用溫度80℃；丁腈橡膠耐油，可用至80℃；氟橡膠耐腐蝕性能很好，耐溫性能也比一般橡膠強(qiáng)，可在150℃介質(zhì)中使用。
(2) 橡膠O形墊圈：斷面形狀是正圓，有一定的自緊作用，密封效果比平墊圈好，壓緊力更小。
(3) 塑料平墊圈：塑料的最大特點(diǎn)是耐腐蝕性好,大部分塑料耐溫性能不好。聚四氟乙烯為塑料之冠，不但耐腐蝕性能優(yōu)異，而且耐溫范圍比較寬闊，可在-180℃～+200℃之內(nèi)長(zhǎng)期使用。
(4) 聚四氟乙烯包墊圈：為了充分發(fā)揮聚四氟乙烯的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)彌補(bǔ)它彈性較差的缺點(diǎn)，做成聚四氟乙烯包裹橡膠或石棉橡膠的墊圈。這樣，既同聚四氟乙烯平墊圈一樣耐腐蝕，又有良好的彈性，增強(qiáng)密封效果，減小壓緊力。其斷面形狀如圖4-20所示。
(5) 石棉橡膠墊圈：由石棉橡膠板剪成。它的組分是60～80%的石棉和10～20%的橡膠，以及填充劑、硫化劑等。它有很好的耐熱性、耐冷性、化學(xué)穩(wěn)定性，而且貨源豐富，價(jià)格便宜。使用時(shí)，壓緊力不必很大。由于它能粘附金屬，所以最好表面涂一層石墨粉，以免拆卸時(shí)費(fèi)勁。
石棉橡膠板有四種顏色：灰色，用于低壓(牌號(hào)XB-200，耐壓≤16公斤/平方厘米，耐溫200℃) ；紅色，用于中壓(牌號(hào)XB-350，耐壓可達(dá)40公斤/平方厘米，耐溫350℃) ；紫紅色，用于高壓(牌號(hào)XB-450，耐壓100公斤/平方厘米耐溫450℃) ；綠色，用于油類，耐壓性能也很好。
(6) 金屬平熱圈：鉛，耐溫100℃；鋁430℃；銅315℃；低碳鋼550℃；銀650℃；鎳810℃；蒙乃爾(鎳銅) 合金810℃，不銹鋼870℃。其中鉛耐壓能力較差，鋁可耐64公斤/平方厘米，其他材料可耐高壓。
(7) 金屬異性墊圈：
透鏡墊圈：有自緊作用，使用于高壓閥門(mén)。
橢圓形墊圈：也屬于高壓自緊墊圈。
錐面雙墊圈：用于高壓內(nèi)自緊密封。
此外，還有方形、菱形、三角形、齒形、燕尾形、B形、C形等，一般只在高中壓閥門(mén)中使用。
(8) 金屬包皮墊圈：金屬既有良好的耐溫耐壓性能，又有良好的彈性。包皮材料有鋁、銅、低碳鋼、不銹鋼、蒙乃爾合金等。里面填充材料有石棉、聚四氟乙烯、玻璃纖維等。
(9) 波形墊圈：具有壓緊力小，密封效果好的特點(diǎn)。常采用金屬與非金屬組合的形式。
(10) 纏繞墊圈：是把很薄的金屬帶和非金屬帶緊貼在一起，纏繞成多層的圓形，斷面呈波浪狀，有很好的彈性和密封性。金屬帶可用08鋼、0Cr13、1Cr13、2Cr13、1Cr18Ni9Ti、銅、鋁、鈦、蒙乃爾合金等制作。非金屬帶材料有石棉、聚四氟乙烯等。
以上，講述密封墊圈性能時(shí)，列舉了一些數(shù)字。必須說(shuō)明，這些數(shù)字跟法蘭形式、介質(zhì)情況和安裝修理技術(shù)等有密切的關(guān)系，有時(shí)可以超過(guò)，有時(shí)達(dá)不到，而且耐壓和耐溫性能，也是互相轉(zhuǎn)化的，例如溫度高了，耐壓能力往往降低，這些細(xì)微的問(wèn)題，只能在實(shí)踐中體會(huì)。
二) 新材料和新技術(shù)
以上介紹的密封墊圈還很不全面，況且密封技術(shù)正處于迅猛發(fā)展中。下面舉例介紹幾項(xiàng)新材料和新技術(shù)。
(1) 液體密封：隨著高分子有機(jī)合成工業(yè)的迅猛發(fā)展，出現(xiàn)了液態(tài)密封膠，使用于靜密封；這項(xiàng)新技術(shù)，通常叫做液體密封。液體密封的原理，是利用液態(tài)密封膠的粘附性、流動(dòng)性和單分子膜效應(yīng)(越薄的膜自然回復(fù)傾向越大) ，在適當(dāng)壓力下，使它象墊圈一樣地起作用。所以對(duì)使用著的密封膠，也叫做液體墊圈。
(2) 聚四氟乙烯生料密封：聚四氟乙烯也是高分子有機(jī)化合物，它在燒結(jié)成制品之前，叫做生料，質(zhì)地柔軟，也有單分子膜效應(yīng)。用生料做成的帶叫生料帶，可以卷成盤(pán)長(zhǎng)期保存。使用時(shí)能自由成形，任意接頭，只要一有壓力，便形成一個(gè)均勻地起著密封作用的環(huán)形膜。作為閥門(mén)中閥體與閥蓋間的墊圈，可在不取出閥瓣或閘板的情況下，撬開(kāi)一縫隙，塞進(jìn)生料帶去就行了。壓緊力小，不粘手，也不粘法蘭面，更換十分方便。對(duì)于榫槽法蘭最適宜。聚四氟乙烯生料，還可做成管形和棒狀，作密封用。
(3) 金屬空心O形圈：彈性好，壓緊力小，有自緊作用，可選用多種金屬材料，從而在低溫、高溫和強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)中都能適應(yīng)。
(4) 石墨板密封圈：在人們印象中，石墨是脆性物質(zhì)，缺乏彈性和韌性，但經(jīng)過(guò)特殊處理的石墨，卻是質(zhì)地柔軟，彈性良好。這樣，石墨的耐熱性能和化學(xué)穩(wěn)定性，便可以在墊圈材料中得以顯示；而且這種墊圈壓緊力小，密封效果異常優(yōu)越。這種石墨還能做成帶，跟金屬帶配合，組成性能優(yōu)異的纏繞墊圈。石墨板密封圈和石墨----金屬纏繞墊圈的出現(xiàn)，是高溫抗腐蝕密封的重大突破。這類墊圈，國(guó)外已經(jīng)大量生產(chǎn)和使用