机械密封的发展历程与研究动向

摘 要：机械密封性能直接影响机械后期的使用性能。随着工业的发展和环境可持续发展的需要，人们对机械密封性能提出了更高的要求，机械密封产品需要新理论、新技术的支持。本人旨在研究机械密封的发展历程与研究动向，为机械研发人员指明方向，促进新型机械密封技术的研发。

关键词：机械密封;发展历程;研究动向

随着我国市场经济不断发展，各行各业间的竞争越演越烈，机械市场亦是如此。为了适应社会和市场发展需求，人们对机械密封性能提出更高要求。工作可靠、泄漏量小、使用寿命长、功率消耗少的机械密封产品越来越受到人们青睐，这离不开机械密封技术的支撑，因此，研究机械密封的发展历程与动向具有十分重要的现实意义。

1 机械密封概述

机械密封是由至少一对垂直于旋转轴线的端面在流体压力、补偿机构弹力的作用及辅助密封配合下，防止流体泄漏的装置。该密封问世以来，在离心泵、离心机、反应釜和压缩机等各类旋转机械中使用广泛。其分为接触式和非接触式两种：①接触式机械密封，没有在密封面间使用润滑，密封是依靠密封面间的微凸体间的接触，一般普通机械采用的都是接触式机械密封;②非接触式机械密封，密封面间使用润滑剂将其隔开，实现全流体润滑密封。

2 机械密封的产生及发展历程

2.1 机械密封的产生

1885年机械密封最早产生于英国，是以专利的形式出现在大众面前，历时15年的时间开始得到人们使用。机械密封首次是以断面形式出现。并在1920年，人们逐渐研发了新工艺和新材料，大大降低了机械密封的制造成本，同时，也提高了其可靠性，延长了其使用寿命，机械密封技术便逐渐在冷冻装置上使用起来。随着社会的进一步发展，在内燃机部件的密封方面也开始使用机械密封技术，使机械密封技术的得到广泛普及。

2.2 机械密封的发展历程

机械密封的发展经历了四个阶段，第一个阶段是1939至1945的6年时间，是石油化学工业快速发展的时期，机械密封被人们使用在一些硬质合金等材料的密封上，随着工业产生过程对机械密封技术需求的增多，推动了机械密封的快速发展。第二个阶段是1961至1963的2年时间，是原子能工业快速发展的时期，机械密封机构出现了流体动压密封和流体静压密封两种，以此同时，出现了密封端面间不同的润滑机理，开发和研究新型密封结构成为这一阶段机械密封发展的动力。第三阶段是1971至1974的3年时间，是宇航工业和核电工业快速发展的时期，这一时期对机械密封技术提出了较高要求，出现了多级密封的形式，机械密封开始使用一些优质的密封材料，像碳化硅和碳石墨等。第四阶段是1980至1990的10年时间，人们逐渐认识到环境保护的重要性，开始研发零泄漏的机械密封，在确保密封性能和使用寿命的基础上，出现了自动控制理论和机械密封技术，促进了机械密封的飞速发展。

3 机械密封的技术应用

通过对密封机械技术和原理的不断研究和探索，研制出了一批机械密封产品，并被广泛应用于石油、机电、航空等领域。以下具体分析机械密封的技术。

3.1 表面改性技术的应用

表面改性技术是采用化学和物理的方法改变材料或工件表面的化学成分或组织结构以提高机器零件性能的一种热处理技术。延长机械密封的运行寿命是表面改性技术的主要目的。通过表面改性技术的应用，使零件更加耐高温、防腐蚀、耐磨损、抗疲劳，提高了其可靠性，延长了使用寿命，具有较高的推广价值。

3.2 组合密封技术的应用

随着科学技术和工业的不断发展，对机械密封的要求也越来越高，在遇到条件复杂的工况时，单一的密封技术可能满足不了实际需求。这就需要应用组合密封技术，让其各自发挥优势，目前，组合密封技术已经成为密封行业应用最广泛的技术。在条件复杂或高参数的机械密封中比较适用组合密封技术。

3.3 可控机械密封技术的应用

可控机械密封是一种主动装置，它可以用预程序化受控方式对密封的工作条件或工作环境的变化做出相应的反应。为了降低机械密封的泄露率和磨损率，人们开始研究可控机械密封技术，实现在条件复杂或高参数的机械密封中使用。表征机械密封性能主要体现在泄漏率和磨损率两方面。泄漏率与机械密封的使用寿命成正比，因为泄漏率越高，机械密封端面间的液膜就越厚，这就降低了断面的磨损几率，延长机械密封的使用寿命，反之亦然。要想可控机械密封技术得到更好的应用，提高机械密封的性能，就必须找到机械密封的合理工況点。

4 机械密封的研究动向

以上分析可知，机械密封是在特定历史条件下产生，随着科学技术和工业不断发展，机械密封的未来研究动向从以下两个方面入手：一是加强机械密封理论知识与实践研究的结合;二是加强机械密封应用技术的研究，尤其是有关机械密封失效的研究应该引起研究人员的足够重视。同时，还要注重机械密封的结构重组和新密封材料、机械加工和材料、机械密封中的自动控制理论等的研究，不断满足工业发展速度和生产过程的需求，还要根据机械密封的规律，不断提高机械密封端面参数的可靠性。

总而言之，虽然我国在机械密封研究方面取得了显著成效，但是在可控机械密封实践研究方面还存在一定的技术难点，因此，需要我们不断地总结经验，研发新的技术工艺，使其满足社会经济发展的需求。

参考文献：

[1]李凤成，王永乐，刘杰等.机械密封运行过程中失效机理的分析研究[J].液压气动与密封，2019（1）：46-49.

[2]李飞.接触式机械密封基本性能研究进展[J].机械管理开发，2017（5）：60-61.