機(jī)械在20世紀(jì)之前有什么發(fā)展歷程？
機(jī)械密封最早于1885 年在英國(guó)以專利形式出現(xiàn)，20世紀(jì)初開(kāi)始應(yīng)用于實(shí)踐。簡(jiǎn)單的端面機(jī)械密封解決了機(jī)器制造業(yè)中轉(zhuǎn)軸密封問(wèn)題，同慣用的填料密封相比，無(wú)論在功能上還是構(gòu)成原理上，機(jī)械密封都有著明顯的先進(jìn)性。但由于當(dāng)時(shí)缺乏合適的材料和加工機(jī)床，盡管這種密封結(jié)構(gòu)有很多優(yōu)點(diǎn)，其效用并未完全發(fā)揮，機(jī)械密封的應(yīng)用還不多。直到20世紀(jì)20年代，隨著新工藝和新材料的出現(xiàn)，機(jī)械密封的使用可靠性和壽命得以提高，加上制造費(fèi)用的降低，機(jī)械密封才逐步在許多冷凍裝置上得到較多的使用。20世紀(jì)30年代后，機(jī)械密封開(kāi)始用于內(nèi)燃機(jī)水泵的軸封。
第二次世界大戰(zhàn)之后，機(jī)械密封在美國(guó)得到了迅速普及。隨著石油化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，石墨、陶瓷、硬質(zhì)合金等材料在機(jī)械密封動(dòng)靜環(huán)制造中的應(yīng)用以及加工技術(shù)中表面粗糙度控制水平的提高，PV值達(dá)到了15MPa•m/s。20世紀(jì)50年代機(jī)械密封結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了平衡型機(jī)械密封和中間環(huán)密封，PV值達(dá)到了30MPa•m/s，1959 年達(dá)到了80MPa•m/s。20世紀(jì)60年代年由于原子能工業(yè)的要求，絎縫機(jī)機(jī)械密封結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了流體動(dòng)壓密封和流體靜壓密封，PV值迅速提高到167MPa•m/s。20世紀(jì)70年代年由于宇航和核電方面的特殊要求，機(jī)械密封結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了多級(jí)密封，在材料上出現(xiàn)了碳化硅和優(yōu)質(zhì)的不同浸漬材料的碳石墨，PV值達(dá)到了360MPa•m/s。1977 年由于核電等特殊需要采用螺旋-機(jī)械密封組合的密封、改進(jìn)的中間浮動(dòng)環(huán)密封等、浮環(huán)-機(jī)械密封組合密封等，PV值達(dá)到500MPa•m/s。
20世紀(jì)80年代隨著人們環(huán)境保護(hù)意識(shí)的提高，研制出了“零泄漏”機(jī)械密封。在流體動(dòng)壓密封原理的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)出了熱流體動(dòng)力楔機(jī)械密封和上游泵送機(jī)械密封。在保證密封性能的同時(shí)，為了獲得較長(zhǎng)的使用壽命，利用自動(dòng)控制理論，人們開(kāi)發(fā)出可控機(jī)械密封。20世紀(jì)90年代，PV值達(dá)到了5,700MPa•m/s。20世紀(jì)90年代后，干摩擦、高低溫、高壓、高PV值、極端工況下使用機(jī)械密封的越來(lái)越多。機(jī)械密封技術(shù)出現(xiàn)了端面的改形、改性技術(shù)，如用激光等在密封端面刻槽、打孔方法，力求在摩擦副之間形成穩(wěn)定的氣膜、液膜；用金剛石、類金剛石、高分子材料在摩擦副上形成涂層，解決機(jī)械密封摩擦副端面磨損問(wèn)題，延長(zhǎng)設(shè)備維修周期。與此同時(shí)，機(jī)械密封行業(yè)先后頒布了與設(shè)計(jì)、制造、使用等相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和要求。1994年美國(guó)國(guó)家石油協(xié)會(huì)頒布了API682標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)機(jī)械密封的選型、設(shè)計(jì)、選材、試驗(yàn)、制造、安裝、泄漏進(jìn)行了規(guī)范，對(duì)整個(gè)機(jī)械密封行業(yè)的發(fā)展起到了重大促進(jìn)作用。
我國(guó)機(jī)械密封行業(yè)發(fā)展情況
我國(guó)機(jī)械密封起步于20世紀(jì)60年代。1963年第一機(jī)械工業(yè)部通用機(jī)械研究所開(kāi)始研究硫化氫壓縮機(jī)機(jī)械密封，1964年該所對(duì)離心壓縮機(jī)用機(jī)械密封進(jìn)行了攻關(guān)研究，將引進(jìn)設(shè)備上的機(jī)械密封國(guó)產(chǎn)化。1965年沈陽(yáng)水泵廠等單位試制泵用機(jī)械密封。1966年我國(guó)第一家機(jī)械密封專業(yè)生產(chǎn)廠天津機(jī)械密封件廠開(kāi)始生產(chǎn)機(jī)械密封。
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970年機(jī)械工業(yè)部、石油部、化學(xué)工業(yè)部所屬科研、生產(chǎn)、使用單位組成聯(lián)合設(shè)計(jì)組，參考國(guó)外先進(jìn)結(jié)構(gòu)，聯(lián)合設(shè)計(jì)了“系列泵用機(jī)械密封”。1975年機(jī)械工業(yè)部批準(zhǔn)頒布了“泵用機(jī)械密封標(biāo)準(zhǔn)”。1978年化學(xué)工業(yè)部批準(zhǔn)頒布了“釜用機(jī)械密封標(biāo)準(zhǔn)”。20世紀(jì)70年代后期，中國(guó)通用機(jī)械研究院有限公司（原合肥通用機(jī)械研究所）、沈陽(yáng)鼓風(fēng)機(jī)廠聯(lián)合開(kāi)發(fā)成功離心壓縮機(jī)用浮環(huán)系列密封，蘭州煉油廠也研制成功金屬波紋管系列機(jī)械密封。針對(duì)中國(guó)機(jī)械密封技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械工業(yè)部開(kāi)始部署機(jī)械密封定點(diǎn)生產(chǎn)企業(yè)。
20世紀(jì)80年代，我國(guó)通過(guò)攻關(guān)、消化引進(jìn)技術(shù)，使機(jī)械密封在品種、材料、技術(shù)參數(shù)等方面都有較大提高。1993年國(guó)家頒布了國(guó)標(biāo)“GB/T14211-1993 機(jī)械密封試驗(yàn)方法”，1999年國(guó)家機(jī)械工業(yè)局修訂了“機(jī)械密封技術(shù)條件”和“機(jī)械密封分類方法”，為機(jī)械密封產(chǎn)品接近國(guó)外先進(jìn)水平提供了保證。到20世紀(jì)90年代末，我國(guó)中型系列泵用機(jī)械密封在設(shè)計(jì)上已基本趕上國(guó)外同類產(chǎn)品水平。
二、全球機(jī)械密封行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)格局和市場(chǎng)化程度
全球機(jī)械密封行業(yè)經(jīng)過(guò)一百多年的發(fā)展現(xiàn)已高度集中，在高端產(chǎn)品領(lǐng)域主要被約翰克蘭、伊格爾•博格曼和福斯等行業(yè)巨頭所壟斷并形成了穩(wěn)定的專業(yè)化分工。這些企業(yè)在各自的細(xì)分市場(chǎng)領(lǐng)域組織專業(yè)化生產(chǎn)，形成壟斷優(yōu)勢(shì)，如約翰克蘭在石油化工領(lǐng)域、伊格爾•博格曼在核電領(lǐng)域分別處于領(lǐng)先地位。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)高速、持續(xù)、穩(wěn)定的發(fā)展，跨國(guó)企業(yè)紛紛進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)，憑借研發(fā)、技術(shù)、制造優(yōu)勢(shì)，在高端產(chǎn)品市場(chǎng)占據(jù)主要份額。
中國(guó)機(jī)械密封行業(yè)經(jīng)過(guò)多年的技術(shù)積累和發(fā)展，普通機(jī)械密封領(lǐng)域的技術(shù)及產(chǎn)品日趨成熟，大部分應(yīng)用領(lǐng)域已能替代進(jìn)口產(chǎn)品，性能接近國(guó)外產(chǎn)品，但高端產(chǎn)品還處于依賴進(jìn)口的被動(dòng)局面。僅有少數(shù)具備一定研發(fā)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和服務(wù)能力的國(guó)內(nèi)企業(yè)如四川日機(jī)密封件股份有限公司、丹東克隆等，發(fā)揮本土優(yōu)勢(shì)和服務(wù)優(yōu)勢(shì)，在高端市場(chǎng)同國(guó)外企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)。在產(chǎn)品附加值低、技術(shù)含量不高的低端產(chǎn)品市場(chǎng)中的眾多企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)激烈，其利潤(rùn)率較低。未來(lái)行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)將從主要以產(chǎn)品價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)逐漸進(jìn)入產(chǎn)品研發(fā)、關(guān)鍵工藝技術(shù)、產(chǎn)品質(zhì)量和服務(wù)質(zhì)量等多方面的綜合競(jìng)爭(zhēng)，行業(yè)龍頭企業(yè)的市場(chǎng)份額將進(jìn)一步提高。
