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机械密封的应用原理及特点

2018-09-04

一、应用原理
  机械密封,确切地说,旋转机械端面密封是一种靠弹性元件对静、动环端面摩擦副的预紧和介质压力与弹性元件压力的压紧达到密封的轴向密封装置.
  构成机械密封的主要元件有:端面摩擦副(静环1和动环2),弹性元件(弹簧4),辅助密封件(0形环8、9),传动件(传动销3、传动螺钉6、7),防转件(防转销10)和固紧件(弹簧5和压盖11).
  机械密封基本元件的作用如下:    
  (1)端面摩擦副(动、静环)保持紧密贴合组成密封面防止介质泄漏.要求动、静环具有良好的耐磨性,动环可以轴向移动,自动补偿密封面磨损,使之与静环良好地贴合,静环有浮动性,起缓冲作用.
  (2)弹性元件(弹簧、波纹板、蛇形套等)主要起补偿、预紧及缓冲作用,也是对密封端面产生合理比压的因素.要求始终保持弹性来克服辅助密封和传动件的摩擦,启动环补偿作用.材料要求耐腐蚀0
  (3)辅助密封(0形环、V形环、楔形环及其他异形密封环)主要起到静环和动环的密封作用,同时也起到浮动性和缓冲的作用.要求静环的辅助密封元件保证静环与压盖之间的密封性,使静环有一定的浮动性;动环的辅助密封元件保证动环与轴或轴套之间的密封.材料要求耐热、耐寒方面与介质接近.
  (4)传动件(传动销、传动环、传动座、传动套、传动键、传动突耳或牙嵌式联接器),其作用是将轴的转矩传给动环.材料要求耐腐蚀和耐磨损.
  (5)固紧件(紧定螺钉、弹簧座、压盖、组装套、轴套)起着静、动环的定位、固紧作用.要求定位正确,保证摩擦副密封面处于正确的位置,并且保持良好贴合的弹簧比压;同时要求拆装方便,容易就位,能重复使用.与辅助密封配合处应注意安装密封环的倒角和压弹量,特别注意动环密封圈与轴套配合处,要求耐腐蚀和耐磨损,必要时采用硬面复层.
  机械密封的可能泄漏途径,主要有三个:
(1)端面摩擦副的密封面处泄漏A,这是主要密封面,决定机械密封摩擦和密封性能
的关键,同时也决定机械密封的工作寿命.因此,对接触端面的要求很高,粗糙度要求接近镜面,平面度须达0.O009mm.对于不同介质,要求用合适的摩擦副材料组合,注意耐磨损、耐腐蚀,选用合适的几何参数(载荷系数、宽径比等)和性能参数(比压、弹簧、压力比等).
(2)静环与压盖的静环密封处泄漏曰和动环与轴(轴套)的动环密封处泄漏D,是辅助密封面,决定机械密封的密封性和动环浮动性的关键,特别是动环与轴(轴套)的密封面,首先应防止锈蚀水垢或化学反应物料堆积造成动环“搁住”(不弹).
 (3)压盖与密封箱体的静密封C和轴套与轴的静密封E,这两处均为静密封,可根据密封介质选用相容的材料.此外,动环如采用镶嵌结构,也可能在镶嵌结合面处有泄漏,必须注意该处的配合.

二、特点
    机械密封泄漏量比填料密封小得多,一般为0.O1~3mL/h.
    机械密封是一种旋转轴密封,或称旋转机械端面密封,于1885年在英国作为专利出现,直到l900年才开始应用.1920年用于冷冻装置,在此以前作为轴承密封,此时机械密封的使用参数很低.直到1930年开始用于内燃机水泵.1939~1945年,由于石油化工的发展和材料方面出现石墨、陶瓷、硬质合金,加工技术中表面粗糙度提高,使用参数有了提高,机械密封在美国得到普及和推广,并应用到石油和化学工业中,出现了平衡型密封.前苏联在50年代中期将机械密封用到炼油厂的离心油泵中,在我国兰州炼油厂建设中,离心油泵中就带有机械密封.我国60年代初自制了机械密封并推广应用,其他炼油厂也逐个推广使用并作了改进.60年代中期,在引进的铂重整装置中几乎都采用机械密封,这对炼油行业机械密封技术的发展有了很大的帮助.随着我国石油化学工业的发展,各厂矿、有关校、所都对机械密封进行了深入研究,我国已有了自己的机械密封系列,专业制造厂达近百家之多.但机械密封在结构、材料和辅助措施等方面还在不断地发展和更新.
    从选用、运行和维护角度,有四个重点问题.即结构型式的选择;密封元件材料的选用;密封腔的润滑、冲洗和冷却的正常运行;正确的安装.

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