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機械密封,新手入門

返回列表 來源:昆山商澤祺化工技術有限公司 瀏覽: 發布日期:2019-07-17 08:49:17

一、機械密封概述

機械密封(端面密封)是一種用來解決旋轉軸與機體之間密封的裝置。它是由至少一對垂直于旋轉軸線的端面的流體壓力和補償機構彈力(或磁力)的作用及輔助密封的配合下保持貼合下并相對滑動而構成防止流體泄漏的裝置,常用于泵、壓縮機、反應攪拌釜等旋轉式流體機械,也用于齒輪箱、船舶尾軸等密封。因此,機械密封是一種通用的軸封裝置。

▲雙端面機械密封結構圖

機械密封結構多種多樣,最常用的機械密封結構是端面密封。端面密封的靜環、動環組成一對摩擦副,摩擦副的作用是防止介質泄漏。它要求靜環、動環,具有良好的耐磨性,動環可以在軸向靈活的移動,自動補償密封面磨損,使之與靜環良好的貼合;靜環具有浮動性,起緩沖作用。

為此,密封面要求有良好的加工質量,保證密封副有良好的貼合性能。

構成機械密封的基本元件有靜環、動環、壓蓋、推環、彈簧、定位環、軸套、動環密封圈、靜環密封圈軸套密封圈等。

彈性元件(彈簧、波紋管)它主要起預緊、補償和緩沖的作用,要求始終保持足夠的彈性來克服輔助密封和傳動件的摩擦和動環等的慣性,保證端面密封副良好的貼合和動環的追隨性,材料要求耐腐蝕、耐疲勞。

輔助密封(O形圈、V形圈、U 形圈、楔形圈和異形圈等)主要起靜環和動環的密封作用,同時也起到浮動和緩沖作用。要求靜環的密封元件能保證靜環與壓蓋之間的密封性,靜環有一定的浮動性,動環的密封元件能保證動環與軸或軸套之間的密封性和動環的浮動性。材料要求耐熱等。

1、基本結構

1)端面密封摩擦副

2)緩沖補償和壓緊機構

3)輔助密封(二級密封撓性元件)

4)傳動機構

2、基本密封點

1)端面主密封點

2)靜環與端蓋輔助密封點

3)動環與軸(軸套)輔助密封點

4)端蓋與泵體連接密封點

二、機械密封的優缺點

1、優點

(1)結構可靠,泄漏量可以限制到很少,只要主密封面的表面粗糙度和平直度能保證達到要求,只要材料耐磨性好,機械密封可以達到很少泄漏量,甚至肉眼看不見泄漏。

(2)壽命長。在機械密封中,主要磨損部分是密封摩擦副端面,因為密封端面的磨損量在正常工作條件下不大,一般可以連續使用1~2年,特殊場合下也有用到5~10年。

(3)運轉中無需調整。由于機械密封靠彈簧力和流體壓力使摩擦副貼合,在運轉中自動保持接觸,裝配后就不用像普通軟填料那樣需調整壓緊。

(4)具有耐振性。在轉速為3000r/min下最大振幅不超過 0.05mm。

(5)功率損失小。填料密封是靠盤根的壓緊在軸上或軸套上起作用的。填料密封與軸直接摩擦,填料壓的越緊摩擦力就越大、消耗功率也就越大。而機械密封的摩擦是處于半液摩擦狀態,摩擦系數非常的小,機械密封的功率損失是填料密封的10~50%

(6)波紋管密封軸或軸套不受磨損,對旋轉軸的振擺和軸對殼體的偏斜不敏感。

(7)適用范圍廣。當介質易燃、易爆、有毒有害時,采用機械密封可保證密封。它還適用于高溫、低溫、高壓、真空各種轉速及腐蝕介質的設備密封。

2、缺點

(1)結構比填料密封復雜,加工精度要求高,并要求一定的安裝技術,特別是干氣密封的安裝要求更高。而且密封技術發展的很快,新技術不斷出現給我們維修帶來了新的課題。

(2)結構復雜、拆裝不便。與其它密封比較,機械端面密封的零件數目多,要求精密,結構復雜。特別是在裝配方面較困難,拆裝時要從軸端抽出密封環,必須把機器部分(聯軸器)或全部拆卸。這一問題目前已作了某些改進,例如采用拆裝方便并可保證裝配質量的剖分式和集裝式機械密封等。

三、機械密封的工作原理

機械密封亦稱端面密封,是靠一對或數對垂直于軸作相對滑動的端面在流體壓力和補償機構的彈力(或磁力)作用下,依賴輔助密封的配合與另一端保持貼合,并相對滑動,從而防止流體泄漏。

四、機械密封常用材料的選用

清水,常溫:(動)9Cr18,1Cr13 堆焊鈷鉻鎢,鑄鐵;(靜)浸樹脂石墨,青銅,酚醛塑料。

河水(含泥沙),常溫:(動)碳化鎢,(靜)碳化鎢。

海水,常溫:(動)碳化鎢,1Cr13 堆焊鈷鉻鎢,鑄鐵;(靜)浸樹脂石墨,碳化鎢,金屬陶瓷。

過熱水 100度:(動)碳化鎢,1Cr13 堆焊鈷鉻鎢,鑄鐵;(靜)浸樹脂石墨,碳化鎢,金屬陶瓷。

汽油,潤滑油,液態烴,常溫:(動)碳化鎢,1Cr13 堆焊鈷鉻鎢,鑄鐵;(靜)浸樹脂或錫銻合金石墨,酚醛塑料。

汽油,潤滑油,液態烴,100度:(動)碳化鎢,1Cr13 堆焊鈷鉻鎢;(靜)浸青銅或樹脂石墨。

汽油,潤滑油,液態烴,含顆粒:(動)碳化鎢;(靜)碳化鎢 。

五、密封材料的種類及用途

密封材料應滿足密封功能的要求。由于被密封的介質不同,以及設備的工作條件不同,要求密封材料具有不同的適應性。對密封材料的要求一般是:

1) 材料致密性好,不易泄露介質。

2) 有適當的機械強度和硬度。

3) 壓縮性和回彈性好,永久變形小。

4) 高溫下不軟化,不分解,低溫下不硬化,不脆裂。

5) 抗腐蝕性能好,在酸,堿,油等介質中能長期工作,其體積和硬度變化小,且不粘附在金屬表面上。

6) 摩擦系數小,耐磨性好。

7) 具有與密封面結合的柔軟性。

8) 耐老化性好,經久耐用。

9) 加工制造方便,價格便宜,取材容易。

六、機械密封安裝、使用技術要領

1)設備轉軸的徑向跳動應≤0.04毫米,軸向竄動量不允許大于0.1毫米;

2)設備的密封部位在安裝時應保持清潔,密封零件應進行清洗,密封端面完好無損,防止雜質和灰塵帶入密封部位;

3)在安裝過程中嚴禁碰擊、敲打,以免使機械密封摩擦副破損而密封失效;

4)安裝時在與密封相接觸的表面應涂一層清潔的機械油,以便能順利安裝;

5)安裝靜環壓蓋時,擰緊螺絲必須受力均勻,保證靜環端面與軸心線的垂直要求;

6)安裝后用手推動動環,能使動環在軸上靈活移動,并有一定彈性;

7)安裝后用手盤動轉軸、轉軸應無輕重感覺;

8)設備在運轉前必須充滿介質,以防止干摩擦而使密封失效。

七、機械密封沖洗方案及特點

沖洗的目的在于防止雜質集積,防止氣囊形成,保持和改善潤滑等,當沖洗液溫度較低時,兼有冷卻作用。沖洗的方式主要有如下:

(一)內沖洗

1、正沖洗

1)特點:利用工作主機的被密封介質,由泵的出口端通過管路引入密封腔。

2)應用:用于清潔流體,P1稍大于P進當溫度高或有雜質時,可在管路上設置冷卻器、過濾器等。

2、反沖洗

1)特點:利用工作主機的被密封介質,由泵的出口端引入密封腔,沖洗后通過管路流回泵入口。

2)應用:用于清潔流體,且P進<P1<P出,當溫度高或有雜質時,可在管路上設置冷卻器、過濾器等。

3、全沖洗

特點:利用工作主機的被密封介質,由泵的出口端通過管路引入密封腔,沖洗后再經管路流回泵入口。

(二)外沖洗

特點:引入外系統與被密封介質相容的清潔流體至密封腔進行沖洗。

應用:外沖洗液壓力應比被密封介質大0.05--0.1MPa,適用于介質為高溫或固體顆粒的場合。沖洗液的流量應保證帶走熱量,還需滿足沖洗的需要,不會產生對密封件的沖蝕。

為此,需控制密封腔的壓力和沖洗的流速,一般清潔沖洗液的流速應小于5m/s;含有顆粒的漿狀液體須小于3m/s,為達到上述的流速值,沖洗液與密封腔壓力的差值應<0.5MPa,一般取0.05--0.1MPa,對雙端面機械密封可取0.1--0.2MP,沖洗液進入和排出密封腔的孔口位置,應設置在密封端面附近,且應在靠近動環側,為了防止石墨環被沖蝕或因冷卻不均引起溫差變形,以及雜質堆積和結焦等,可采用切向引入或多點沖洗.必要時,沖洗液可以是熱水或蒸汽。

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