核心提示：非接触式动压型机械密封的应用：非接触式动压型机械密封通常是在密封端面上人为地加工一些规则的流槽，如螺旋槽、圆弧槽、直线槽等。

非接触式动压型机械密封的应用

普通机械密封是依靠密封端面间的微凸体紧密接触而将流体密封，因而这种密封在运转中常常表现为混合摩擦状态，个别表现为边界摩擦状态。由于密封端面直接接触，摩擦产生的热量会使密封面温度升高，密封面间介质汽化，密封环变形，密封面磨损，甚至产生热冲击和热裂等。尽管可以使用昂贵的冷却和冲洗系统等辅助设施，但对于高速、高温、低粘度等极端工况，往往不能从根本上解决问题。

非接触式动压型机械密封通常是在密封端面上人为地加工一些规则的流槽，如螺旋槽、圆弧槽、直线槽等。利用流体动压效应来提高机械密封的承载能力，减少端面问的磨损，极大地延长机械密封寿命。与传统的机械加工相比，激光加工具有适用面广，工件无机械变形、无污染、速度快、重复性好、自动化程度高等特点。激光加工端面改形及表面处理是机械密封领域中一项日趋成熟的新技术。利用脉冲激光束进行切割、打孔或者热处理等，大大改良了机械密封的加工精度和密封性能。

非接触动压型机械密封：

非接触式机械密封经过多年的发展，并形成了基于端面改形与表面处理而提高密封综合性能的发展趋势。目前，非接触式机械密封种类很多，主要有各种槽坝型结构的上游泵送机械密封，端面微凹坑结构的非接触式机械密封等密封。

　　1 上游泵送机械密封
　　“上游泵送”机械密封是由螺旋槽气体润滑密封技术成功应用的启发而提出来的，应用于流体介质，从而形成了液体上游泵送密封技术。当机械密封端面外径开设流体动压槽的动环旋转时，动压槽把外径侧的高压气体在粘性剪切力的作用下“泵”入密封端面之间，使由外径至槽径处气膜压力逐渐增加，而自槽径至内径处气膜压力逐渐下降。当机械密封端面介质压力增加使所形成的开启力大于作用在密封环上的闭合力时，迫使在静止状态下保持接触的两端面分离并处于稳定的非接触状态。由于中间高压介质所形成的气膜完全阻塞了密封介质泄漏通道，从而实现了密封介质的零泄漏或零逸出。上游泵送机械密封的端面形貌结构多种多样，归纳起来主要有多圆叶台阶型、雷列台阶型、类螺旋槽型及组合式复杂槽型等四大类，其中尤以类螺旋槽机械密封的应用最为普遍，如图1所示。
 

　　图1 双密封坝中间开槽机械密封

　　2 端面微凹坑机械密封
　　端面微凹坑机械密封是在端面上加工许多孔(凹坑)能够显著提高机械密封性能。随后又提出了环表面带有规则微观凹坑的机械密封，其结构如图2所示。

　　当两环作相对转动时，由于相对速度，流体粘度，液膜厚度变化等因素，会在凹坑及其周围区域产生流体动压力，提供了使两环分离的承载力，使两环形成非接触。这种机械密封通过假定合理的边界条件，计算出了在不同几何形貌的凹坑下密封的性能。结果发现：根据密封工作状况，选择合适的凹坑大小和凹坑分布率，可以获得优异的机械密封性能，并确定了20%为凹坑的最佳分布率，同时也可以根据介质粘性、密封压力、凹坑比率等，来确定凹坑的大小。

　　图2 端面微观凹坑机械密封

　　3 端面机械密封改形机理
　　端面改形的机理是流体动压效应。基于流体动静压润滑理论，机械密封通过在一个密封环端面加工成一定形状的流体动压槽，由这些槽产生分离两密封端面的开启力来达到非接触，零泄露。但对于非接触机械密封也存在着怎样减小泄漏量，提高流体膜刚度和工作稳定性等问题。同时，为了使加工出的流体槽最大程度的产生开启力，要求加工时保证尺寸精度和表面粗糙度，这就给加工带来了困难。近年来对不同槽型的特性进行了研究，这些槽型都具有形状复杂，结构精细而精度高、粗糙度要求严格的特点。由于加工动压槽的密封环多数是硬质材料，所以加工有相当难度，机械加工方法几乎无能为力。通过实践摸索总结了一些方法，在密封端面上开各种槽型主要有光化学腐蚀法、电火花加工、电化学加工法、激光加工法等。