机械密封的类型文档格式.docx
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常压≤p≤1MPa
低低机械密封
负压
真空机械密封
按密封端面速度分
υ>100m/s
超高速机械密封
25≤υ≤100m/s
高速机械密封
υ<25m/s
一般速度机械密封
按轴径尺寸分
d>120mm
大轴径机械密封
25≤d≤120mm
一般轴径机械密封
d<25mm
小轴径机械密封
按工作参数分
满足下列条件之一,
p>3MPa;
t<-20℃或t>150℃
υ≥25m/s;
重型机械密封
满足下列条件:
p<0.5MPa;
0<t<80℃;
υ<10m/s;
d≤40mm
轻型机械密封
不满足重型和轻型的其他密封
中型机械密封
按使用介质分
强酸、强碱及其他强腐蚀介质
耐强腐蚀介质机械密封
油、水、有机溶剂及其它弱腐蚀介质
耐油、水及其它弱腐蚀性介质机械密封
含磨粒介质
耐磨粒介质机械密封
2按结构型式分类
机械密封按结构型式分类,其基本类型有:
(1)平衡式和非平衡式机械密封
能使介质作用在密封端面上的压力卸荷的为平衡式,不能卸荷的为非平衡式。
按卸荷程度不同,前者又分为部分平衡式(部分卸荷)和过平衡式(全部卸荷)。
平衡式密封(图29.7-2a)端面上所受的作用力随介质压力的升高而变化较小,因此适用于高压密封;
非平衡式密封(图29.7-2b)密封端面所受的作用力随介质压力的变化较大,因此只适用于低压密封。
平衡式密封能降低端面上的摩擦和磨损,减小摩擦热,承载能力大,但其结构较复杂,一般需在轴或轴套上加工出台阶,成本较高。
后者结构简单,介质压力小于0.7MPa时广泛作用。
图29.7.2平衡式与平衡式机械密封
a)平衡式;
b)非平衡式
(2)内置式和外置式机械密封
弹簧和动环安装在密封箱内与介质接触的密封为内置(装)式密封(见图29.7-3a);
弹簧和动环安装在密封箱外不与介质接触的密封为外置(装)式密封(见图29.7-3b)。
前者可以利用密封箱内介质压力来密封,机械密封的元件均处于流体介质中,密封端面的受力状态以及冷却和润滑情况好,是常用的结构型式。
外置式机械密封的大部分零件不与介质接触,暴露在设备外,便于观察及维修安装。
但是由于外置式结构的介质作用力与弹性元件的弹力方向相反,当介质压力有波动,而弹簧补
偿量又不大时,会导致密封环不稳定甚至严重泄漏。
外置式机械密封仅用于强腐蚀、高粘度和易结晶介质以及介质压力较低的场合。
图29.7-3内置式和外置式机械密封
a)内置式;
b)外置式
(3)内流式和外流式机械密封
介质泄漏方向与离心力方向相反的密封为内流式密封(见图29.7-4a);
介质泄漏方向与离心力方向一致的密封为外流式密封(见图29.7-4b)。
由于内流式密封中离心力阻止泄漏流体,其泄漏量较外流式少,前者适用于高压,速度高时,密封可靠。
为加强端面润滑采用后者较合适,但介质压力不宜过高,一般为1~2MPa。
图29.7-4内流式和外流式机械密封
a)内流式;
b)外流式
(4)静止式和旋转式机械密封
弹簧不随轴一起旋转的密封为静止式密封(见图29.7-5a);
弹簧随轴一起旋转的密封为旋转式密封(见图29.7-5b)。
由于静止式密封的弹簧不受离心力影响,常用于高速机械密封中。
旋转式机械密封的弹性元件装置简单,径向尺寸小,是常用的结构,但不宜用于高速条件,因高速情况下转动件的不平衡质量易引起振动和介质被强烈搅动。
因此,线速度大于30m/s时,宜采用弹簧静止式机械密封。
图29.7-5静止式和旋转式机械密封
a)静止式;
b)旋转式
(5)单弹簧式和多弹簧式机械密封
补偿机构中只有一个弹簧的机械密封称为单弹簧式机械密封(见图29.7-6a)或叫大弹簧式机械密封,补偿机构中含有多个弹簧的机械密封称多弹簧式机械密封(见图29.7-6b)或小弹簧式机械密封。
单弹簧式机械密封端面上的弹簧压力,尤其在轴径较大时分布不够均匀。
多弹簧式机械密封的弹力簧压力分布则相对比较均匀,因此单弹簧式的机械密封常用于较小轴径(d≯80~150mm轴径),而多弹簧式适用于大轴径高速密封。
但多弹簧的弹簧丝径细,由于腐蚀或结晶颗粒积聚易引起弹簧失效,这时宁可采用单弹簧式。
图29.7-6单弹簧式和多弹簧式机械密封
a)单弹簧式;
b)多弹簧式
(6)单端面式和双端面式机械密封
由一对密封端面组成的为单端面密封(见图29.7-7a),由二对密封端面组成的为双端面密封(见图29.7-7bc)。
单端面密封结构简单,制造、安装容易,一般于介质本身润滑性好和允许微量泄漏的条件,是常用的密封型式,当介质有毒、易燃、易爆以及对泄漏量有严格要求时,不宜使用。
双端面密封有轴向双端面密封和径向双端面密封。
沿径向布置的双端面密封结构较轴向双端面密封紧凑。
双端面密封适用于介质本身润滑性差、有毒、易燃、易爆、易挥发、含磨粒及气体等。
轴向双端面密封有面对面或背靠背布置的结构,工作时需在两对端面间引入高于介质压力0.05~0.15MPa的封液以改善端面间的润滑及冷却条件,并把介质与外界隔离,有可能实现介质“零泄漏”。
图29.7-7单端面式和双端面式机械密封
a)单端面式;
b)轴向双端面式;
c)径向双端面密封
(7)接触式和非接触式机械密封
接触式机械密封(见图29.7-8a)是指密封面微凸体接触的机械密封,密封面间隙h=0.5~2μm。
摩擦状态为混合摩擦和边界摩擦;
非接触式机械密封是指密封面微凸体不接触的机械密封,密封面间隙对于流体动压密封h>2μm,对于流体静压密封h>5μm。
摩擦状态为流体摩擦、弹性流体动力润滑。
普通机械密封大都是接触式密封,而可控间隙机械密封是非接触式密封。
接触式密封结构简单、泄漏量小,但磨损、功耗、发热量都较大。
在高速、高压下使用受一定限制。
非接触式密封发热量、功耗小,正常工作时没有磨损,能在高压高速等苛刻工况下工作,但泄漏量较大。
非接触式又分为流体静压(见图29.7-8b)和流体动压(见图29.7-8c)两类。
流体静压密封,系指利用外部引入的压力流体或被密封介质本身,通过密封端面的压力降产生流体静压效应的密封。
流体动压密封系指利用端面相对旋转自行产生流体动压效应的密封,如螺旋槽端面密封。
图29.7-8接触式和非接触式机械密封
a)接触式;
b)静压效应密封;
c)动压效应密封
(8)单级式和双级式机械密封
使密封介质处于一种压力状态为单级(见图29.7-9a),处于二种或二种以上压力状态为双级或多级机械密封(见图29.7-9b)。
前者与单端面密封相同,后者各级密封串联布置,介质压力依次递减,可用于高压工况。
(9)波纹管型机械密封
波纹管材料有金属、聚四氟乙烯、橡胶等,分别称为金属(见图29.7-10a)、聚四氟乙烯(29.7-10b)和橡胶波纹管型(见图29.7-10c)机械密封。
波纹管型密封在轴上没有相对滑动,对轴无磨损,跟随性好,适用范围广。
金属波纹管与焊接金属波纹管和液压成型波纹管,其本身能代替弹性元件,耐蚀性好,可在高、低温下使用。
聚四氟乙烯耐蚀性好,可用于各种腐蚀介质中。
橡胶价格便宜,使用广泛,使用温度受橡胶材料的限制。
29.7-10波纹管型机械密封
a)焊接金属波纹管机械密封;
b)聚四氟乙烯波纹管机械密封;
c)橡胶波纹管型
机械密封拆卸、装配应注意的事项
机械密封是转动机械本体密封最有效的方式之一,其本身加工的精度比较高,尤其是动、静环,如果拆装方法不合适或使用不当,装配后的机械密封不但达不到密封的目的,而且会损坏集结的密封元件。
1、拆卸时注意事项
1)在拆卸机械密封时,严禁动用手锤和扁铲,以免损害密封元件。
2)如果在泵两端都有机械密封时,则在拆卸过程中必须小心谨慎,防止顾此失彼。
3)对工作过的机械密封,如果压盖松动时密封面发生移动的情况,则应更换动静环零件,不应重新上紧继续使用。
因为在松动后,摩擦副原来运转轨迹会发生改变,接触面的密封性就很容易遭到破坏。
4)如密封元件被污垢或凝聚物粘结,应清除凝结物后再进行机械密封的拆卸。
2、安装时注意事项
1)安装前要认真检查集结密封零件数量是否足够,各元件是否有损坏,特别是动、静环有无碰伤、裂纹和变形等缺陷。
如果有问题,需进行修复或更换新备件。
2)检查轴套或压盖的倒角是否恰当,如不符合要求则必须进行修整。
3)机械密封各元件及其有关的装配接触面,在安装前必须用丙酮或无水酒精清洗干净。
安装过程中应保持清洁,特别是动、静环及辅助密封元件应无杂质、灰尘。
动、静环表面涂上一层清洁的机油或透平油。
4)上紧压盖应在联轴器找正后进行。
螺栓应均匀上紧,防止压盖断面偏斜,用塞尺或专用工具检查各点,其误差不大于0.05毫米。
5)检查压盖与轴或轴套外径的配合间隙(及同心度),必须保证四周均匀,用塞尺检查各点
允差不大于0.10毫米。
6)弹簧压缩量要按规定进行,不允许有过大或过小的现象,要求误差±
2.00毫米,过大会增加断面比压,加速断面磨损。
过小会造成比压不足而不能起到密封作用,弹簧装上后在弹簧座内要移动灵活。
用单弹簧时要注意弹簧的旋向,弹簧的旋向应与轴的转动方向相反。
7)动环安装后须保持灵活移动,将动环压向弹簧后应能自动弹回来。
8)先将静环密封圈套在静环背部后,再装入密封端盖内。
注意保护静环断面,保证静环断面与端盖中心线的垂直度,且将静环背部的防转槽对准防转销,但勿使其中互相接触。
9)安装过程中决不允许用工具直接敲打密封元件,需要敲打时,必须使用专用工具进行敲打,以防密封元件的损坏。
机械密封的密封失效原因分析
一、泵用机械密封种类繁多,型号各异,但泄漏点主要有五处:
(l)轴套与轴间的密封;
(2)动环与轴套间的密封;
(3)动、静环间密封;
(4)对静环与静环座间的密封;
(5)密封端盖与泵体间的密封。
1.安装静试时泄漏
机械密封安装调试好后,一般要进行静试,观察泄漏量。
如泄漏量较小,多为动环或静环密封圈存在问题;
泄漏量较大时,则表明动、静环摩擦副间存在问题。
在初步观察泄漏量、判断泄漏部位的基础上,再手动盘车观察,若泄漏量无明显变化则静、动环密封圈有问题;
如盘车时泄漏量有明显变化则可断定是动、静环摩擦副存在问题;
如泄漏介质沿轴向喷射,则动环密封圈存在问题居多,泄漏介质向四周喷射或从水冷却孔中漏出,则多为静环密封圈失效。
此外,泄漏通道也可同时存在,但一般有主次区别,只要观察细致,熟悉结构,一定能正确判断。
2.试运转时出现的泄漏
泵用机械密封经过静试后,运转时高速旋转产生的离心力,会抑制介质的泄漏。
因此,试运转时机械密封泄漏在排除轴间及端盖密封失效后,基本上都是由于动、静环摩擦副受破坏所致。
引起摩擦副密封失效的因素主要有:
(l)操作中,因抽空、气蚀、憋压等异常现象,引起较大的轴向力,使动、静环接触面分离;
(2)对安装机械密封时压缩量过大,导致摩擦副端面严重磨损、擦伤;
(3)动环密封圈过紧,弹簧无法调整动环的轴向浮动量;
(4)静环密封圈过松,当动环轴向浮动时,静环脱离静环座;
(5)工作介质中有颗粒状物质,运转中进人摩擦副,探伤动、静环密封端面;
(6)设计选型有误,密封端面比压偏低或密封材质冷缩性较大等。
上述现象在试运转中经常出现,有时可以通过适当调整静环座等予以消除,