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機械密封的原理(lǐ)及要求

機械密封系指兩塊密封元件在其垂直于軸線的光潔而平直的表面上(shàng)相互貼合,并作(zuò)相對轉動而構成的密封裝置,他通(tōng)常由靜環、動環、彈簧加荷裝置(包括推環,彈簧盒)輔助密封圈(動環密封圈、靜環密封圈)等元件組成,防轉套裏面的防轉銷固定在外壓蓋上(shàng),以防止靜環轉動。

其中動環和(hé)靜環的端面組成一對摩擦副,動環靠密封室內(nèi)液體(tǐ)的壓力使其端面壓緊在靜環端面上(shàng),并在兩環端面上(shàng)産生(shēng)适當的比壓和(hé)保持一層極薄的液體(tǐ)膜而達到密封的,因此從結構來(lái)看,機械密封主要是将其極易洩漏的軸向密封,改變為(wèi)不易洩漏的端面密封,機械密封在實際運行(xíng)過程中,不是一個(gè)單獨的部件,它是與其他的零部件一起組合起來(lái)運行(xíng)的,同時(shí)通(tōng)過其基本原理(lǐ)可(kě)以看出,機械密封的正常運行(xíng)必須具備以下條件:

(1)泵軸的竄量不能太大(dà);

(2)機械密封處的泵軸撓度要小(xiǎo),隻有(yǒu)滿足類似這樣的外因,再加上(shàng)良好的機械密封自身性能,才能達到理(lǐ)想的密封效果。


影(yǐng)響泵用機械密封的外部原因

(一)泵軸的軸向竄量


機械密封的密封面要有(yǒu)一定的比壓(0.4~0.6MPa),從而達到密封的目的,兩端面的緊密緊密程度可(kě)以通(tōng)過彈簧調節。為(wèi)了保證這個(gè)比壓,要求泵軸不能有(yǒu)太大(dà)的竄量 (≤0.5mm),但(dàn)在實際生(shēng)産中,往往泵軸産生(shēng)很(hěn)大(dà)的竄量。

對機械密封的使用非常不利的,這種情況在我分廠表現在泵啓動過程中,由于不平衡軸向力的存在,使整個(gè)軸發生(shēng)向吸入口的竄動,造成機械密封失去密封作(zuò)用,常用的措施有(yǒu):葉輪上(shàng)開(kāi)平衡孔,泵體(tǐ)上(shàng)裝平衡管等。


(二)泵軸的撓度偏大(dà)

軸彎曲變形時(shí)橫截面形心沿與軸線垂直方向的線位移稱為(wèi)撓度,機械密封要求兩個(gè)密封端面之間(jiān)受力均勻。但(dàn)由于泵産品設計(jì)的不合理(lǐ),在機械密封安裝處産生(shēng)的撓度偏大(dà),使密封處受力不均勻,從而失去密封效果。這種現象大(dà)多(duō)存在卧式多(duō)級離心泵中。


(三)沒有(yǒu)輔助沖洗系統或輔助沖洗系統設計(jì)不合理(lǐ)

機械密封的輔助沖洗系統是非常重要的,它可(kě)以有(yǒu)效的保護密封面,起到冷卻、潤滑、沖走雜物等作(zuò)用。有(yǒu)時(shí)設計(jì)人(rén)員設計(jì)不合理(lǐ),達不到密封效果;有(yǒu)的設計(jì)了輔助系統,但(dàn)由于沖洗液中有(yǒu)雜質,沖洗液的流量、壓力不夠,沖洗口位置設計(jì)不合理(lǐ)等原因,也同樣達不到效果。常用的措施有(yǒu):

1.在條件允許的情況下,盡量設計(jì)輔助沖洗系統。沖洗壓力一般要求高(gāo)于密封腔壓力0.107~0.11MPa,密封腔壓力要根據每種泵的結構形式、系統壓力等因素來(lái)計(jì)算(suàn)。軸封腔壓力很(hěn)高(gāo)或者壓力幾乎接近該密封使用最高(gāo)極限時(shí),也可(kě)由密封腔引液體(tǐ)至低(dī)壓區(qū),使軸封液體(tǐ)流動以帶走摩擦熱。


2.根據每種泵的操作(zuò)條件,合理(lǐ)地配置管路和(hé)附件。如冷卻器(qì)、孔闆、過濾器(qì)、閥門(mén)、流量指示器(qì)、壓力表、溫度等。實際上(shàng)密封的可(kě)靠性和(hé)壽命,在很(hěn)大(dà)程度上(shàng)取決于密封輔助系統的配置,另外泵軸、軸套、泵體(tǐ)、密封腔體(tǐ)的加工精度不夠等原因的存在對機械密封的密封效果也是很(hěn)不利的,在這些(xiē)方面應該做(zuò)到嚴格把關。


(四)振動偏大(dà)及消除措施

機械密封振動偏大(dà)往往不是機械密封自身的原因,而是泵軸設計(jì)不合理(lǐ)、加工精度不夠、靠背輪的平行(xíng)度偏大(dà)、徑向力大(dà)等原因,消除泵振動措施有(yǒu):泵、電(diàn)機、底座、現場(chǎng)管路等輔助設備在現場(chǎng)安裝時(shí),要嚴格把關,消除振動源。


(五)泵氣蝕的原因及改進措施

離心泵葉輪入口處是泵內(nèi)壓力最小(xiǎo)的地方,當此處的壓力等于或低(dī)于工作(zuò)溫度下被輸送液體(tǐ)的飽和(hé)蒸汽壓1pt時(shí),液體(tǐ)就會(huì)沸騰汽化,産生(shēng)大(dà)量氣泡。同時(shí)原來(lái)溶于液體(tǐ)中的氣泡也将析出。這些(xiē)汽跑随液體(tǐ)流到葉輪內(nèi)壓力較高(gāo)處汽泡重又凝結。

在凝結過程中,由于體(tǐ)積急劇(jù)縮小(xiǎo),四周的液體(tǐ)以極大(dà)的速度沖向整個(gè)凝結空(kōng)間(jiān),使泵內(nèi)造成沖擊振動和(hé)噪音(yīn)。在壓力很(hěn)大(dà)、頻率很(hěn)高(gāo)的液體(tǐ)質點連續沖擊下,金屬表面逐漸因疲勞而破壞,這種破壞稱為(wèi)剝蝕。

同時(shí)溶于液體(tǐ)中的氧等活潑氣體(tǐ)也使金屬産生(shēng)腐蝕。由于化學腐蝕與機械剝蝕的共同作(zuò)用,加快了金屬損壞的速度,從而使葉輪受到破壞,這就是汽蝕破壞,這種由于液體(tǐ)的汽化和(hé)凝結而産生(shēng)的沖擊現象就稱為(wèi)氣蝕現象。消除泵進口氣蝕的措施有(yǒu)以下幾點:

1.提高(gāo)泵的氣蝕性能水(shuǐ)平,滿足現場(chǎng)裝置的氣蝕性能的要求。

2.泵應當在低(dī)于允許吸液高(gāo)度下操作(zuò),以保證整個(gè)裝置安全可(kě)靠的運轉。

3.采用抗氣蝕材料制(zhì)造葉輪,如:2Cr13、稀土合金鑄鐵(tiě)、高(gāo)鎳鉻合金材料等,比普通(tōng)鑄鐵(tiě)的抗氣蝕能力要好得(de)多(duō)。