机械密封的基本原理和基本结构

01 机械密封的基本原理

机械密封依靠弹性元件提供弹力，克服补偿环辅助密封圈与轴之间的摩擦力，使补偿环紧密地贴合在非补偿环的端面，形成密封端面初始闭合力，当主机充满压力介质并开始工作时，可使密封端面产生闭合力，从而使密封端面达到合理的比压，实现流体的密封。

02 机械密封的基本结构

由补偿环、补偿环辅助密封圈、弹性元件、传动件、弹簧座、紧固件等组成的补偿组件，以及由非补偿环、非补偿静环辅助密封圈等组成的非补偿组件，共同组成一套完整的机械密封。

1.典型的旋转式（见图1）和静止式（见图2）机械密封基本结构

构成典型的旋转式机械密封的基本元件有：摩擦副（补偿环4、非补偿环3）、辅助密封圈（O形圈2、5）、传动件（推环6）、弹性元件（弹簧7）、弹簧座8、紧固件（紧定螺钉9）、防转销1及密封端盖11和密封腔10组成。

图1 机械密封基本结构（旋转式）

1—防转销 2—非补偿环辅助密封圈 3—非补偿环（静环） 4—补偿环（动环） 5—补偿环辅助密封圈 6—传动件 7—弹簧 8—弹簧座 9—紧定螺钉 10—密封腔 11—密封端盖

图2 机械密封基本结构（静止式）

1—弹簧座 2—防转套 3—弹簧 4—推环 5—补偿环辅助密封圈 6—补偿环（静环）7—卡环 8—非补偿环（动环） 9—非补偿环辅助密封圈 10—密封腔 11—密封端盖 12—密封压盖

2. 机械密封主要泄漏途径

当密封腔内充满有压的被密封介质时，由图1 所示机械密封的泄漏点主要有 4 处：

泄漏点1：密封摩擦副端面处，称为主密封，是决定密封性能及寿命的关键密封点，据统计大约有80%以上的密封泄漏都是由此造成的。

泄漏点2：位于密封静环与压盖之间。

泄漏点3：位于密封动环与轴（或轴套）之间，称为机械密封的辅助密封，主要形式有：O形圈、V 形圈、矩形圈等。工作时辅助密封基本无相对运动，属相对静止的密封，但动环辅助密封圈对机械密封的追随性起着关键作用。

泄漏点4：位于密封腔与压盖之间的静密封，狭义讲不属于机械密封零件，主要形式有：O形圈、垫片等。

03 机械密封零件的功能

1）主密封 端面密封副由补偿环和非补偿环（动、静环）组成，主要作用是其有一定的端面比压，使密封面贴合，防止被密封介质泄漏（见图1、图2）。

2）辅助密封 主要是对动、静环起浮动、缓冲密封作用（见图1、图2）。

3）传动件 主要作用是传递轴的转矩（见图1、图2）。

4）弹性元件 指弹簧、波纹管等起预紧、补偿作用并始终保持一定的弹力，用于克服补偿环辅助密封滑动时的摩擦力及端面密封副的摩擦力（见图1、图2）。

5）弹簧座 用于弹簧或波纹管轴向定位的零件（见图1、图2）。

6）紧固件 用于弹簧座轴向定位和紧固的零件（见图1）。

7）防转件 防止静环转动的零件（见图2）。