機(jī)械密封的基本結(jié)構(gòu)與密封原理
機(jī)械密封按國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)定義為：由至少一對(duì)垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的端面在流體壓力和補(bǔ)償機(jī)構(gòu)彈力(或磁力)的作用以及輔助密封的配合下保持貼合并相對(duì)滑動(dòng)而構(gòu)成的防止流體泄漏的裝置。
離心泵機(jī)械密封一般主要由四大部分組成：①由靜止環(huán)(靜環(huán))和旋轉(zhuǎn)環(huán)(動(dòng)環(huán))組成的一對(duì)密封端面，該密封端面有時(shí)也稱(chēng)為摩擦副;是機(jī)械密封的核心;②以彈性元件(或磁性元件)為主的補(bǔ)償緩沖機(jī)構(gòu);③輔助密封機(jī)構(gòu);④使動(dòng)環(huán)和軸一起旋轉(zhuǎn)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。
機(jī)械密封的結(jié)構(gòu)多種多樣，最常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)如圖5—2 7所示。機(jī)械密封安裝在旋轉(zhuǎn)軸上，密封腔內(nèi)有緊定螺釘1、彈簧座2、彈簧3、動(dòng)環(huán)輔助密封圈4、動(dòng)環(huán)5，它們隨軸一起旋轉(zhuǎn)。機(jī)械密封的其他零件，包括靜環(huán)6、靜環(huán)輔助密封圈7和防轉(zhuǎn)銷(xiāo)8安裝在端蓋內(nèi)，端蓋與密封腔體用螺栓連接。軸通過(guò)緊定螺釘、彈簧座、彈簧帶動(dòng)動(dòng)環(huán)旋轉(zhuǎn)，而靜環(huán)由于防轉(zhuǎn)銷(xiāo)的作用而靜止于端蓋內(nèi)。動(dòng)環(huán)在彈簧力和介質(zhì)壓力的作用下，與靜環(huán)的端面緊密貼合，并發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，阻止了介質(zhì)沿端面間的徑向泄漏(泄漏點(diǎn)1)，構(gòu)成了機(jī)械密封的主密封。摩擦副磨損后在彈簧和密封流體壓力的推動(dòng)下實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償，始終保持兩密封端面的緊密接觸。動(dòng)、靜環(huán)中具有軸向補(bǔ)償能力的稱(chēng)為補(bǔ)償環(huán)，不具有軸向補(bǔ)償能力的稱(chēng)為非補(bǔ)償環(huán)。圖5～2 7中動(dòng)環(huán)為補(bǔ)償環(huán)，靜環(huán)為非補(bǔ)償環(huán)。動(dòng)環(huán)輔助密封圈阻止了介質(zhì)可能沿動(dòng)環(huán)與軸之間間隙的泄漏(泄漏點(diǎn)2);而靜環(huán)輔助密封圈阻止了介質(zhì)可能沿靜環(huán)與端蓋之間間隙的泄漏(泄漏點(diǎn)3)。工作時(shí)，輔助密封圈無(wú)明顯相對(duì)運(yùn)動(dòng)，基本上屬于靜密封。端蓋與密封腔體連接處的泄漏點(diǎn)4為靜密封，常用O形圈或墊片來(lái)密封。
從結(jié)構(gòu)上看，離心泵機(jī)械密封主要是將極易泄漏的軸向密封，改變?yōu)椴灰仔孤┑亩嗣婷芊狻Ｓ蓜?dòng)環(huán)端面與靜環(huán)端面相互貼合而構(gòu)成的動(dòng)密封，是決定機(jī)械密封性能和壽命的關(guān)鍵。
機(jī)械密封與其他形式的密封相比，具有以下特點(diǎn)。
?、倜芊庑院谩Ｔ陂L(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)中密封狀態(tài)很穩(wěn)定，泄漏量很小，據(jù)統(tǒng)計(jì)約為軟填料密封泄漏量的1%以下。
②使用壽命長(zhǎng)。機(jī)械密封端面由自潤(rùn)滑性及耐磨性較好的材料組成多還具有磨損補(bǔ)償機(jī)構(gòu)。因此，密封端面的磨損量在正常工作條件下很小，一般的可連續(xù)使用1～2年，特殊的可用到5～1 0年以上。
?、圻\(yùn)轉(zhuǎn)中不用調(diào)整。由于機(jī)械密封靠彈簧力和流體壓力使摩擦副貼合，在運(yùn)轉(zhuǎn)中即使摩擦副磨損后，密封端面也始終自動(dòng)地保持貼合。因此，正確安裝后，就不需要經(jīng)常調(diào)整，使用方便，適合連續(xù)化、自動(dòng)化生產(chǎn)。
?、芄β蕮p耗小。由于機(jī)械密封的端面接觸面積小，摩擦功率損耗小，一般僅為填料密封的20%～30%。
1-緊定螺釘;2-彈簧座;3-彈簧;4-動(dòng)環(huán)輔助密封圈;5-動(dòng)環(huán);6-靜環(huán);7-靜環(huán)輔助密封圈;8-防轉(zhuǎn)銷(xiāo)
⑤軸或軸套表面不易磨損。由于機(jī)械密封與軸或軸套的接觸部位幾乎沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，因此對(duì)軸或軸套的磨損較小。
⑥耐振性強(qiáng)。機(jī)械密封由于具有緩沖功能，因此當(dāng)設(shè)備或轉(zhuǎn)軸在一定范圍內(nèi)振動(dòng)時(shí)，仍能保持良好的密封性能。
⑦密封參數(shù)高，適用范圍廣。當(dāng)合理選擇摩擦副材料及結(jié)構(gòu)，加之設(shè)置適當(dāng)?shù)臎_洗、冷卻等輔助系統(tǒng)的情況下，機(jī)械密封可廣泛適用于各種工況，尤其在高溫、低溫、強(qiáng)腐蝕、高速等惡劣工況下，更顯示出其優(yōu)越性。目前機(jī)械密封技術(shù)參數(shù)可達(dá)到如下水平：軸徑5～100 0 mm，使用壓力10-6～42 MPa，使用溫度-200～1000℃，機(jī)器轉(zhuǎn)速可達(dá)50000 r/min，密封流體壓力P與密封端面平均線速度秒的乘積pv值可達(dá)1000 MPa.m/s。
?、酂崴x心泵結(jié)構(gòu)復(fù)雜、拆裝不便。與其他密封比較，機(jī)械密封的零件數(shù)目多，要求精密，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。特別是在裝配方面較困難，拆裝時(shí)要從軸端抽出密封環(huán)，必須把機(jī)器部分(聯(lián)軸器)或全部拆卸，要求工人有一定的技術(shù)水平。這一問(wèn)題目前已作了某些改進(jìn)，例如采用拆裝方便并可保證裝配質(zhì)量的剖分式和集裝式機(jī)械密封等。
一、管道排污泵保證零部件質(zhì)量
管道排污泵機(jī)械密封在出廠前須做密封性能試驗(yàn)，并有合格證。機(jī)械密封經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期運(yùn)行，使動(dòng)環(huán)與靜環(huán)磨損，彈簧與軸銹蝕磨損、密封膠圈磨損、老化、變形等，都能造成密封的泄漏，必須修理或更換新件。動(dòng)環(huán)和靜環(huán)的密封面不得有裂紋、掉角、劃痕、麻點(diǎn)、飛邊及偏磨，劃痕、麻點(diǎn)不能貫穿整個(gè)密封端面。若使用修復(fù)的動(dòng)靜環(huán)時(shí)，動(dòng)靜環(huán)的凸臺(tái)高度之和不少于3mm，且單個(gè)凸臺(tái)高度不少于lmm，以免影響散熱。動(dòng)環(huán)安裝后應(yīng)保證能在軸上靈活移動(dòng)，將動(dòng)環(huán)壓向彈簧后應(yīng)能自由彈回，保持動(dòng)靜環(huán)的垂直和平行。動(dòng)靜環(huán)密封膠圈的規(guī)格符合圖紙規(guī)定，表面不得有殘損、厚薄不均及軟硬不均現(xiàn)象，在大修時(shí)要更換密封膠圈。彈簧的外表面清潔無(wú)銹蝕，在使用前應(yīng)進(jìn)行長(zhǎng)度外形檢測(cè)和壓力試驗(yàn)，每組彈簧在規(guī)定壓縮長(zhǎng)度的壓力差應(yīng)符合要求，每組彈簧在規(guī)定壓縮長(zhǎng)度的壓力誤差符合要求。自由長(zhǎng)度允差不超過(guò)0.5mm，壓縮量不能過(guò)大過(guò)小，要求誤差±2mm.密封套與泵軸不能采用同一種材質(zhì)，兩側(cè)端面的平行度允差及與軸線的不垂直度允差不超過(guò)±0.20mm.
二、管道排污泵保證有充分的冷卻潤(rùn)滑
調(diào)整冷卻管路調(diào)節(jié)閥開(kāi)度，要確保機(jī)械密封冷卻管路通暢，罐水泵時(shí)打開(kāi)排空閥要排凈密封腔內(nèi)氣體。
三、管道排污泵保證安裝精度
拆裝水泵機(jī)械密封時(shí)，動(dòng)靜環(huán)要清洗干凈，并在摩擦副面上涂抹少量清潔的潤(rùn)滑油，要兼顧高壓端和低壓端，嚴(yán)禁磕碰。靜環(huán)壓蓋安裝時(shí)用力要均勻，防止壓偏，用塞尺檢查，上下左右位置的偏差不大于0.05mm;檢查壓蓋與軸外徑的配合間隙，四周要均勻，各點(diǎn)允許偏差不大于0.1ram.安裝水泵機(jī)械密封部位的泵軸的徑向跳動(dòng)不超過(guò)0.05mm.把和泵蓋和密封端蓋之前，要認(rèn)真復(fù)核機(jī)械密封的安裝定位尺寸，如果定位尺寸不符合要求，可在軸套間用鋼墊調(diào)整，但鋼墊精度要高，厚度差不超過(guò)0.01mm.測(cè)量機(jī)械密封套的徑向跳動(dòng)和密封面的端面跳動(dòng)符合要求。
對(duì)運(yùn)行過(guò)的機(jī)械密封，凡有壓蓋松動(dòng)使密封面發(fā)生移動(dòng)的情況，則動(dòng)靜環(huán)零件必須更換，絕對(duì)不應(yīng)重新上緊繼續(xù)使用。因?yàn)樵谶@樣松動(dòng)后，摩擦副原來(lái)的運(yùn)動(dòng)軌跡就會(huì)發(fā)生變動(dòng)，接觸面的密封性能就很容易遭到破壞。
四、管道排污泵調(diào)整端面比壓
端面比壓是關(guān)系到密封性能及使用壽命的重要參數(shù)，它與密封的結(jié)構(gòu)型式、彈簧大小和介質(zhì)壓力有關(guān)。端面比壓過(guò)大將加壞摩擦副;比壓過(guò)小則易泄漏，往往由廠家給定一個(gè)適合的范圍，端面比壓一般取3～6kg/cm2.調(diào)整比壓就是調(diào)整彈簧的壓縮尺寸。彈簧的自由長(zhǎng)度用A表示，彈簧剛度產(chǎn)生單位壓縮量時(shí)承受的載荷為k，規(guī)定要求的比壓用P表示，這些都是廠家給定的參數(shù)。壓縮后尺寸用B表示，則P/A-13=k，得出13=A-e/k，這就是彈簧安裝壓縮后的尺寸。如果彈簧安裝后的尺寸過(guò)大，可在彈簧座與彈簧之間增加調(diào)整墊的厚度，尺寸過(guò)小則減少調(diào)整的厚度，調(diào)整墊的厚度用千分尺量取。
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