机械密封主要性能参数.docx
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机械密封主要性能参数
第3章机械密封主要性能参数
55、什么是机械密封的端面比压?
作用在密封环上单位面积上净剩的闭合力称为端面比压,以Pa表示,单位为MPa端面比压大小是否合适,对机械密封的性能和使用寿命影响很大。
比压过大,会加剧密封端面的磨损,破坏流体膜,降低使用寿命;比压过小会使密封泄漏增加,降低密封性能。
56、机械密封受力情况是怎样?
分析密封受力情况,是分析密封环在工作状态下的受力种类、大小、在此基础上计算机械密封的端面比压。
密封的受力情况与密封的设计结构有关。
图3-1所示
图3-1受力分析图
动环受的力有弹簧Ft介质力Fp和液膜压力Fm,此外还有密封圈的摩擦阻力R,在这些力中介质力和弹簧力的方向是一致的,称为闭合力。
液膜压力Fm为推开力,摩擦阻力R的实际力是很小的可以忽略,这样密封的合力为F=Ft+Fp-Fm。
57、弹簧力的测试有几种方法?
弹簧力的测试有一般有两种方法,弹簧力是密封闭合力的主要因素,该力可用计算方法获得但是有一定的误差,实际上是以实测比较准确,在现场测量方法是在弹簧加重物,并记录压缩的高度,同样可测得弹簧力。
还有就是利用弹簧测试机测得,弹簧测试机有机械指针显示方法和电子数显法两种,目前基本采用这两种方法它测试手段都比较准确。
58、什么是弹簧比压?
怎样计算?
弹簧比压就是单位密封面上的弹簧力,单位是MPa,,计算方法是总的弹簧力除以密封断面的的面积。
内装式机械密封一般弹簧比压在0.1~0.2MPa。
外装式机械密封,介质力小于0.1MPa时,弹簧比压取0.3~04MPa,介质压力小于0.25时,弹簧比压取0.4~06MPa。
59、载荷系数是怎样定义的?
意义是什么?
密封介质压力作用在补偿环上(动环)对于非补偿环(静环)的闭合力的有效面积与密封环带面积之比称为载荷系数。
例如一个内装式机械密封,令为密封介质的有效作用面积Ae,A为密封环带的面积,于是载荷系数从图3-2可得
图3-2内流型密封受力图
=
将
和
之值带入
中,可得
K为载荷系数,对流体式机械密封而言。
不同密封结构可根据载荷系数定义进行计算。
载荷系数的意义很大,他它是用来区分平衡型和非平衡型密封的重要参数。
对泄漏量和使用寿命有很大的影响。
60、平衡型和非平衡型密封是怎样选用?
对于一般介质,当P介=0.6~0.7Mpa以上就的选用平衡型密封,对粘度较大,润滑性能好的介质,非平衡型机械密封使用压力可以超过该值;对于粘度较小,润滑性能差的介质,当P介=0.29~0.49Mpa时就得选用平衡型机械密封。
采用平衡型机械密封是为了减少密封介质在端面上的压力,使端面的比压在合适的范围内。
当密封腔压力超过0.7mpa时应考率采用部分平衡型密封。
61、平衡型和非平衡型机械密封的是怎样划分的?
根据介质的端面上所引起的比压的卸载情况,可将密封分为平衡和非平衡型两种类型。
不卸载的称非平衡型;卸载的称平衡型,
图3-3为非平衡型图3-4为平衡型
图3-3非平衡型密封3-4为平衡型
非平衡型——端面压力受介质压力的影响。
过大会压坏端面间隙的润滑膜。
平衡型——动、静环密封面的压力不受(或很少受)介质压力的影响
图3-5
平衡型密封的密封环带面积大于流体压力作用面积。
为此,将密封端面外径高于平衡线而且内径又低于平衡线布置,这需要在轴上或轴套上有一个阶梯。
相反非平衡型密封环带小于流体压力作用的面积,非平衡型密封可直接与光轴配合。
平衡线如图3-5
载荷系数K≥1.0的密封为--非平衡型密封。
载荷系数K<1.0的密封,称为--平衡型密封。
一般石油化工的离心泵的K载荷系数为K=0.63~0.85
当密封腔压力超过0.7mpa时应考率采用部分平衡型
62、平衡系数ß怎样确定?
采用平衡型主要是为了减少被密封介质作用在端面上的力,使端面比压在合适的范围内使用。
平衡系数ß值的选择与密封介质粘度、温度、转速、等有关。
ß值的常用范围为15%~40%即载荷系数K=0.85~0.60在其他条件不变化的情况下,粘度越大的适用的ß值愈小,粘度越小使用的ß就越大。
试验证明水、汽油、煤油等介质的ß值约为20%~30%(对于水ß=48时,已接近端面打开的极限对于粘度大的油ß值约为30%~40%机械密封的ß值分为15%、20%、25%、30%、40%。
五种。
63、平衡系数ß值对密封有什么的影响?
平衡系数ß愈大,由介质引起的端面比压就愈小,虽然磨损小,但不易保证密封。
反之,衡系数ß愈小,则端面比压就愈大,使端面磨损加剧,发热甚至有咬坏的危险,最后使密封失效。
因此要选取适当的ß值,其值的大小与很多因素有关,情况比较复杂,通常情况下,ß值不易超过0.5否则,端面间的反压力将使得端面有被推开的趋势。
64、常用的内装机械密封的端面比压怎样计算?
机械密封的端面比压是保证机械密封长周期运转的一个重要因素。
端面比压要大于密封端面液膜压力,使密封良好的贴合,保证密封的稳定性。
但是端面比压不宜过大,以防止产生大量的热破坏密封的液膜,甚至造成密封端面的磨损和热裂等故障的发生。
端面比压的计算与密封的设计结构有关,不同的结构计算方法不同,需要指出的是端面比压是单位面积所承载的平均值,
图3-2是内装平衡型机械密封机构示意图。
是应用比较广泛的一种形式。
由问答55可知
介质引起的闭合力
液膜压力引起的开启力
于是动环受力的合力变成
端面比压为
令
可得端面比压
式中
端面比压公式最终形式为
这就是内装内流旋转型机械密封的端面比压计算公式。
该公式适用于同样的非平衡型密封。
例题;有一台离心泵,采用内装式机械密封:
机械密封有关尺寸是:
d0=60mm,D1=62mm,D2=70mm,已知设计条件下的弹簧力P弹=150牛顿:
实侧密封腔介质压力P=0.3Mpa;求该泵行的端面比压?
•解;用公式
取
得
又根据上题参数求平衡系数β平衡系数
解;
答:
运行时的端面比压为0.399(MPa)符合标准
表3-1推荐泵用密封端面比压
一般介质
低粘度
高粘度
内流式
0.3~0.6
0.2~0.4
0.4~0.7
65、如何计算波纹管密封端面比压?
对于波纹管式密封,端面比压的计算和弹簧密封完全相同,只是在计算平衡系数
时,采用波纹管的有效直径
代替弹簧密封的平均直径
。
波纹管的有效直径
与波纹管的工作状态、波形、波数及材料有关,焊接波纹管密封可按下列公式计算。
=
式中
—是波纹管的内径
—是波纹管的外径
—波纹管的有效作用直径
上述计算公式的计算值与实际值有一定的偏差,压力越大,偏差就越大。
66、常用的端面比压值是多少?
常用的端面比压值是保证密封正常工作的主要技术参数,端面比压值的大小与机械密封的结构、介质压力、工况条件等有关。
表3-1
设备种类
密封形式
一般介质
低粘度介质
高粘度介质
泵
内装式
0.3~0.6
0.2~0.4
0.4~0.7
外装式
0.15~0.4
釜
外
装
式
平衡型
0.2~0.5
非平衡型
0.3~0.7
67、什么是机械密封的pv值?
密封端面的摩擦功率取决与压力和速度,因此,工程上常用两者的乘积表示,即pv值。
pv常被用作选择密封的重要参数。
如果机械密封的pv之过大,密封面会产生大量的摩擦热,轻者使密封液膜汽化,密封泄漏。
重者造成密封端面严重磨损出现沟痕和裂纹。
因此pv是密封正常工作的重要参数,机械密封的pv是指端面比压和圆周速度的乘积。