泵类的机械密封2003

泵类的机械密封
在做旋转运动的泵类机器中,由于旋转轴贯穿与泵壳内外,轴与泵壳之间必然存在一个圆周间隙,泵壳中的液体就会通过这些间隙往外渗漏,于是就产生了旋转轴的动密封问题,常采用的密封形式有填料密封和机械密封。
鸟笼的制作机械密封由于其密封性能可靠,泄漏量小,使用寿命长,功率消耗小,不需经常维修等优点,并能满足高温、高速和各种腐蚀介质的密封要求,而得到广泛应用。
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机械密封是利用两块密封元件,在其垂直于轴线得光洁而平直的表面上相互贴合,并做相对运动而构成密封装置,其密封原理是将极易泄漏的轴向密封改变为不易泄漏的端面密封,因此机械密封又称端面密封。
机械密封的四个可能漏点:
1加热片、动环与静环接触面之间:此点密封为动密封,主要靠弹性元件(弹簧和波纹管)和密封液的流体压力在其动静环接触面上产生一个合适的比压,使这个光洁、平直的端面紧密贴合,端面间维持一层极薄的流体膜,而达到密封的效果。而这层,而这层流体膜具有流体动
压力和静压力,起着平衡压力和润滑端面的作用。因此此面又称平衡面。                                                                                                                                                       
    d0-轴套外径
        d1-密封接触面内径
        d2-密封接触面外径
则平衡比 Kp=(d2^2-d0^2)/(d2^2-d1^2)
Kp<1时,为非平衡型机封
  Kp>1时,为平衡型机封
此处密封性能取决于弹簧元件的质量,和动静环的材质、表面光洁度.我厂醋酸罐区的醋酸泵P-3302,以前一直采用国产的单弹簧机封,虽然单弹簧机封的弹簧粗耐腐蚀性较好,但由于其作用在端面上的力不均匀,且其弹簧质量不是很好,导致每次维修更换机封后不久即会泄漏,由于其密封介质为醋酸,对密封要求很高,在更换为波纹管机封后,由于波纹
管机封良好的性能,保证了平衡面的密封,至今仍未泄漏。同样,我厂的G-502圣达因泵在检修的过程中测量国产机封的弹簧发现质量不够稳定,这样就容易形成密封面的偏磨,加快机封的损坏。由于机封静环的压缩量的大小与弹簧质量有直接关系,弹簧长短不均造成机封的静环与动环的接触面压力不一样,容易造成泄漏,影响其正常的使用寿命。
    机封弹簧随轴一起转动的机械密封,称为旋转式,我厂大部分泵类机封都是采用的旋转式;但高速泵G-502除外,由于其转速较高,达到13300RPM,此时若采用旋转式,则其弹簧件受到较大的离心力,对弹簧的动平衡性要求很高,因此采用了弹簧与静环组合的不动的静止式机封。
满液式蒸发器机封动静环的质量也是此处密封的关键。对动静环材质的性能主要要求有:具有良好的耐磨性和较高的热稳定性,和化学稳定性,有较大的弹性模数和较好的抗冲击性。动静环的常用材质有:硬质合金、铸铁、石墨及陶瓷等。硬质合金具有高强度、高硬度、大弹性模数、小线性膨胀系数、耐磨、耐高温、耐腐蚀等优点。
陶瓷材料在大多数介质中都具有特别好的化学稳定性,高硬度和耐磨性。
石墨的导热性仅次于金属,具有良好的润滑性能,膨胀系数小,化学稳定性高。机械密封的动、静环材料应注意合理选择,一般采用软硬组合或是硬硬组合。我厂所用泵类机封动静环一般为石墨和硬质合金组合。
2、静环与静环座(机封压盖)之间:由于此处为静密封,因此一般利用各种形状的具有弹性的密封圈来密封,常用“O”环和四氟环。我厂常用四氟环。
3、动环与轴套之间:此处亦为静密封,我厂所用泵类此处采用聚四氟乙烯契型环,利用契型环的内契型面在受力时与轴套压紧而达到密封效果。因此此处密封效果取决于四氟契型环的质量,契型环要求为注塑件,其内外表面均要求光洁,外契型面角度精确能与石墨环内契型面较好的贴合,内契型面能与轴套准确的抱紧。
4、机封腔压盖与泵壳之间:静密封,多用“o”环。
机械密封的密封腔可以安装三种不同的机械密封:
1、 单密封:其结构是标准的、经济的密封形式,能满足大部分使用条件。使用单密封时,泵所输送的介质必须是澄清的,或者可用外来的澄清的密封液。如果混进了少量的固
体颗粒,则可用澄清的泵送介质进行自冲洗。
2、 双密封:当泵送介质不是澄清液且无澄清冲洗液可用时,应采用双端面机封,使用双端面机封时,必须使用较第一级密封腔压力高的缓冲液供给第二级密封腔,才能使双密封正常工作。其密封腔压力一般比工作介质压力高0.05-0.15Mpa以起到堵封工作介质防止其泄漏的作用。与单密封相比,双端面密封有更好的可靠性,可完全防止机封介质的泄漏,但结构较复杂,造价较高。
3、 串联密封:当管路压力超过单密封的容许压力时,使用串联密封。这是为了将第一级密封和第二级密封之间的前后压差保持在密封的容许范围内。因此,如果使用串联密封则能使管路压力达到单密封时的一倍左右。此外,只要检测第一级和第二级密封腔压力,就能探测到第一级密封的异常泄漏。串联密封与双密封所不同的是:使用双密封时,密封液会往泵侧;而使用串联密封时,泵侧液会往密封液侧漏;两者都要缓冲液。
机械密封的密封液也是个重要的问题。要求密封液温度不要太高,清洁;所以对于输送带固体物的介质或高温介质时就不能采用自密封了,此时就要在泵外设辅助系统,且要求密封液的性质与输送介质相类似。
车载卫星电视现场巡检时关于机械密封失效的检查:
正在运行时:
1、 观察泄漏点、泄漏量。一般刚开车时有个机封磨合过程,此时机封有微漏,大约每分钟3-6滴均为正常;
2、 用手触摸密封腔,感觉其温度:若是温度偏高,则检查循环系统的配置,机封液管阀是否畅通。若有辅助冷却系统,则检查冷却器的换热效果。
3、 观察泵体运转震动情况:若是震动异常,则检查端盖螺栓是否齐全。用听棒观察轴承箱内是否有异常响声。
停车检修时为保证检修质量,所需注意事项:轴承精度,包括轴向和径向位移;轴的直线度;轴与密封腔的定位端面的垂直度,轴与密封腔的同轴度;安装密封部位的尺寸精度、倒角、光洁度。
机械密封失效原因分析:
1、 过热:橡胶变硬、龟裂、弹簧失弹、金属件变、摩擦副径向裂纹、端面出现缺口;原因:机封干磨、抽空、未排气、材料配对不合理、工作长度过短;冲洗液断流,过滤器堵塞、冷却器失效、封液循环不畅、非摩擦面相互摩擦;
2、 腐蚀:零件表层疏松多孔、重量减轻、出现麻点、橡胶溶胀变软。原因:选材不当,结构设计有积液死区,加工残余应力腐蚀、电化学腐蚀等;
3、 正常磨损:硬环面上有一条与软环摩擦带等宽的均匀环状痕迹。其深浅程度与材料配对、介质性质及运行时间长短有关。
4、 非正常磨损:1)环带过宽:轴承精度差,轴不直,轴与静环端面不垂直,联轴器不对中,管线张力过大;2)环带过窄:介质压力超过密封设计压力,摩擦副产生变形;3)较深环状沟漕:密封追随性不好,有较大颗粒嵌入软环中;4)静环端面有几处亮点:静环或端盖刚度差,介质压力使其变形,夹固或静环定位端面变形。

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