在液泵的正常操作中,旋转面和静止面之间因填料盒中的液体所产生的压力而使其保持在密封状态,在起动和停机时,填料盒的压力由弹簧产生的压力维持(甚至可以由弹簧的压力来代替)。 大部分机械密封的设计采用较软的材料来制作旋转面,使其在较硬的静止面上旋转摩擦。多年来,最通用的组合是利用碳材料作为旋转面,使其在陶瓷静止面上运行。这类材料目前仍在普遍使用,但静止面则选用不锈钢或更硬的材料制作,例如碳化钨或碳化硅。 不管采用什么材料,总之在接触面之间必须保持一层液体薄膜,以起到润滑的作用。然而,在填料盒内,采用弹簧负载和液体压力相结合的方式,可以使密封面之间起到很好的密封作用。但密封压力太高,则会影响接触面之间形成液体薄膜,导致热量增加和过早的磨损。如果密封压力太低,接触面之间的间隙增大,容易造成液体泄漏。
主轴的轴向和径向运动需要与弹簧之间保持一定的灵活性,以保证接触面之间的密封。然而,只能提供一定程度的灵活性。液泵的机械状况及其长度直径比(一种主轴的直径与其延伸长度之比的衡量方式,比值越低越好)对密封的可靠性起着重要的作用。密封的灵活性一般由一个大型主弹簧和一系列小弹簧或波纹密封装置提供保证。 化学工业所采用的传统密封设计,其密封压力施加于旋转面上,这种密封称之为旋转密封,因为弹簧或波纹密封装置与主轴一起旋转。比较新颖的设计,其弹簧或波纹密封装置安装于静止面上。在现在的机械密封上,上述两种密封方式都有非常普遍的应用,这样对于安装具有一定的灵活性。
机械密封是靠一对相对运动的环的端面 (一个固定,另一个与轴一起旋转) 相互贴合形成的微小轴向间隙起密封作用,这种装置称为机械密封。
机械密封通常由动环、静环、压紧元件和密封元件组成。其中动环和静环的端面组成一对摩擦副,动环靠密封室中液体的压力使其端面压紧在静环端面上,并在两环端面上产生适当的比压和保持一层极薄的液体膜而达到密封的目的。压紧元件产生压力,可使泵在不运转状态下,也保持端面贴合,保证密封介质不外漏,并防止杂质进入密封端面。密封元件起密封动环与轴的间隙、静环与压盖的间隙的作用,同时对泵的振动、冲击起缓冲作用。机械密封在实际运行中不是一个孤立的部件,它是与泵的其它零部件一起组合起来运行的,同时通过其基本原理可以看出,机械密封的正常运行是有条件的,例如:泵轴的窜量不能太大,否则摩擦副端面不能形成正常要求的比压;机械密封处的泵轴不能有太大的挠度,否则端面比压会不均匀等等。只有满足类似这样的外部条件,再加上良好的机械密封自身性能,才能达到理想的密封效果。