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機械密封的日常維護特點

日期:2015-9-8 13:49:45 | 人氣:59 | TAG 機械密封

  機械密封主要用于氣體、液體等各類介質的密封,如泵類、反應釜等;同時也用于氣體密封,如壓縮機介質軸的密封。機械密封是對于旋轉機械通用的軸密封類型。機械密封由于具有洩漏量低和不需日常維護的特點,己廣泛取代了壓蓋軟填料密封。
     

  機械密封一般有兩個垂直于回轉軸軸線的密封平面,因此也可稱为“徑向端面密封”。其中一個密封面組件安裝在泵蓋、端蓋或泵體上保持靜止;另一個固定在軸上并随之轉动。靜止的稱为靜環組件(在靜止式機械密封中又稱为浮动環組件)、轉动的稱为动環(旋轉環)組件。为使洩漏量保持在極小的範圍内,一般情況下的常規機械密封的旋轉環和靜止環端面的研磨平面度允差为0.0006。

  为使兩個面由于摩擦産生的熱量及磨損量保持在允許範圍内,在密封面之間必須有一層流體潤滑膜。對于單端面密封,通常是将密封介質作为潤滑劑,但對于有毒、有害、易燃、易爆、強腐蝕介質選用的雙端面或串聯機械密封,與介質能夠相溶的封液作为潤滑和冷卻液。

  为了補償磨損及制造誤差,應有一個密封面在彈性元件和介質壓力的雙重作用下,可以沿軸向有一定量的移动;同時为了适應由旋轉零件的角偏差引起的晃动,應有一個密封端面可以在徑向作微小的浮动。通常由一個密封面兼有这兩種功能。

  對于回轉軸的密封,機械密封是最为通用的密封類型。機械密封通常用液體密封,如離心泵;也用于氣體密封,如壓縮機和攪拌裝置的密封。在本教材中,我們主要介紹相對于泵類的液體介質的泵用機械密封。

  機械密封一般有兩個垂直于回轉軸的密封面,因此也可稱为“徑向端面密封”。其中一個密封面安裝在固定的泵支架或泵體上而稱之为“靜環”:另一個安裝在轉动的軸上并同軸一同轉动而稱之为“动環”。为使介質的洩漏量保持在允許範圍内,这兩個相對運动的接觸面必須保持很小的間隙,通常應小于0.001mm,同時也應有輔助系統對機械密封的端面進行冷卻和潤滑。

  为使兩個端面摩擦産生的熱量及磨損量保持在允許範圍内,在密封面間必須有一層由被密封介質形成的流體潤滑膜。從理論上講,機械密封都有一定程度的洩漏,隻是洩漏比其他密封少得多,有些密封我們看不到洩漏,那是洩漏的液體在流出密封面時己经汽化,我們看不到。總體上說,對于同一套機械密封,其洩漏量和壽命是成反比的一對參數,洩漏量大些,其端面液膜的厚度也大,其壽命較高。因此對于機械密封的安裝,不要隻追求小的洩漏量,應從綜合因素考慮,如隻追求小的洩漏量,從而增加彈簧的壓縮,将導致機械密封端面嚴重磨損。從微觀看,二個密封面并不是十分光潔的,而是存在表面粗糙度導致的波峰和波谷,峰谷之間存在液膜,但峰谷之間并不連通,所以靜态時,一般不洩漏。

  为了補償磨損及制造誤差,應有一個密封面可以沿軸向移动。同時为了适應由旋轉部件的角偏差引起的晃动,應有一端密封面可以徑向浮动。通常,由同一密封面兼有这兩個功能。浮动的一端既可以是靜環也可以是动環。但在回轉軸表面線速度大于越15m/s時,将浮动端設置为靜環以避免離心力的影響。

  密封壓緊力的大小應該綜合考慮洩漏和磨損兩種因素。在機械振动或壓力波动較大的情況下,必須有足夠的壓緊力,以保證密封面的結合。輔助的靜密封通常用“0”型橡膠圈。密封端面間相互滑动所引起的摩擦會産生很大的熱量。中等型号和轉速的密封,發熱量在100-1000W之間。这些熱量是通過密封元件的傳導,最後傳給周圍的液體并被密封沖洗或冷卻系統帶走。面洩漏的液體也會帶走很小一部分熱量。密封端面間的溫度必須安全地控制在密封介質的沸點以下,介質汽化會導致密封劇烈磨損,这一點非常重要!通常的布置是自泵的高壓端引出液體来沖洗機械密封(後面會詳細介紹),如果介質溫度太高,則需要布置輔助冷卻裝置。密封介質在冷卻系統内靠泵的進、出口壓差或依靠密封自身設計的泵送裝置産生的壓力進行循環,通過冷卻器被二次冷卻水帶走熱量。为防止介質中的顆粒雜志磨損密封面,在这個系統中通常還布置有過濾器或旋液分離器。密封端面的材料選擇有以下幾個要點:有良好的滑动特性(貼合相容性);耐介質的化学腐蝕性(化学相容性):對溫度及其他一些運行因素(如耐磨性、導熱性)的适應能力。

  通常,密封環之一是碳一一石墨材料,而與之配對的另一個環則为金屬、合金、陶瓷或硬質合金材料。碳一一石墨綜合了滑动特性和化学相容性(耐腐蝕性)。當用作密封環時,碳一一石墨通常進行浸樹脂或金屬的工藝處理。

  密封界面的潤滑是依靠其自身調節的。根據結構和工作負荷的不同,它的潤滑可由一層将兩端面分開的液膜提供或是通過端面上粗糙度導致的波峰和波谷凹凸不平點接觸并兼有液膜實現的,隻有當滑动界面得到有效潤滑時,才能獲得滿意的密封效果,否則機械密封的端面會很快磨損,從而導致壽命降低。

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