泵的密封分類及(jí)其密封失效的原(yuán)因分析
時間:2012/12/19 來源(yuán):浙江香蕉视频网站江泵業有限公(gōng)司
造成泄(xiè)漏的原因主要有兩個(gè)方麵:一是密封麵(miàn)上有(yǒu)間隙。二是密封部位兩側存在(zài)壓力差,消除或減小任何一個因素都(dōu)可以阻止或減小泄(xiè)漏,達到密封(fēng)的目的。泵的(de)設計壓(yā)力和使用壓力是客(kè)觀存在不能減小,所以(yǐ)泵的密封該解決的是消除或減小密封麵之間的間隙。這種間隙(xì)包括密封麵之間的間隙和密封裝置本生內部的間隙。
泵的密封裝(zhuāng)置主要分兩類:一類為靜密封,一類為動密封。靜密封通常有墊片(piàn)密封、O型圈密封、螺紋(wén)密封等型式。動密封則主要有軟填料密封、油封密封、迷宮密(mì)封、螺(luó)旋(xuán)密封、動力密封和機(jī)械密封等。
墊片密封
墊片是離心泵靜密封的基本元件(jiàn),使用範圍非常廣泛。墊片的(de)選型主要根據泵輸送介質、溫度(dù)、壓力和腐蝕性等因(yīn)素決定。當溫度和壓力不高時一般選用非金屬密封墊片;中壓高溫時,選用非(fēi)金(jīn)屬與金屬(shǔ)組合墊片。非金屬(shǔ)墊片在泵(bèng)上應用(yòng)為普遍,其材料一(yī)般為紙、橡膠和聚四氟(fú)乙烯。當溫度不超過120℃,壓力在1.0Mpa以下時,一般(bān)選用青殼紙或模(mó)造紙墊片。如果輸送介質為油,溫度在-30~110℃時,一般選用耐老(lǎo)化性能較好的(de)丁晴橡膠(jiāo)。當輸送介質在-50~200℃時(shí),選用氟(fú)橡膠更為合(hé)適。因為它(tā)除了(le)耐油耐熱外(wài),機械強度大也是(shì)其主要特征(zhēng)。在化(huà)工(gōng)泵(bèng)中,由於所輸送(sòng)介質具有腐蝕性,所以一般選用聚四氟乙烯做為墊片材(cái)料。隨著泵使用的領(lǐng)域越來越廣泛,所輸送介質種類也(yě)越來越多,因此在選用墊片材質時應查(chá)閱相關資料(liào)或通過實驗後再做出正確選(xuǎn)擇。
墊片失效的原因主要有下列(liè)幾種情況:
1、作用在(zài)密封墊片上的壓力不足。由於密封麵上(shàng)總是存在著微觀(guān)的凹凸(tū)不平,有時還在密封(fēng)麵上加工出若幹環形溝槽,若保證密封,就必須對密封墊片施加足夠大的壓(yā)力,使其發生彈性或塑性變(biàn)形以填充這些間隙。各種墊片材質的壓緊力大(dà)小通常在密封墊片生產(chǎn)廠家樣本或產品說明書中給出,也可通過實驗決定。由於裝配時達不到(dào)墊片所需的壓(yā)緊力或由於在常期運行中的振動使壓緊螺栓鬆動而使壓緊(jǐn)力降低以及由於(yú)墊片材質的老化變形而喪(sàng)失原(yuán)來的彈性都會使墊片失效(xiào)而產生泄漏(lòu)。
2、墊片材質內部組織(zhī)或厚度不均勻,以及使用(yòng)了帶有裂縫或折皺(zhòu)的紙板(bǎn),使墊片本身形成了間隙,當作用在墊片上的力(lì)使(shǐ)墊片所產生的彈(dàn)性變(biàn)形不足以完全(quán)填(tián)充(chōng)這些間隙時(shí),泄漏也(yě)就(jiù)不可避免了。
3、墊片的(de)材質與所輸送的介質(zhì)不相適應。由於泵所(suǒ)輸送化工(gōng)產品化學性質的多樣性,以(yǐ)及為(wéi)提高燃油的燃燒值或改變其(qí)燃燒(shāo)後的生成物而在燃油中增加入了一些少量的添加劑後而使燃(rán)油的某些(xiē)性質發生變化(huà),所以選擇和輸送介質相適的墊片材質並非易事,因而也經(jīng)常發生由於不相適應而使墊片發生侵蝕而(ér)產(chǎn)生泄漏的現象。
O型圈密(mì)封(fēng)
泵中常用的是橡膠O型圈。由(yóu)於其形狀十分簡(jiǎn)單,因而製造容易,成本(běn)低廉,不論O型圈的整體尺寸(cùn)有多大,其截(jié)麵尺(chǐ)寸都很小(隻有幾毫米)所以重量輕,消耗(hào)材料少,使用(yòng)方法簡(jiǎn)單,安裝、拆卸方便,更為突出的優點還在於O形圈具有良好的密封能力,使用範圍很寬。靜密封工作(zuò)壓力(lì)可達100MPa以上,動密封也可(kě)達30Mpa。適用溫度為(wéi)-60~200℃,可滿足多種介質的使用要求(qiú)。因此在泵的設計中得到越來越廣泛的(de)應用。
O形密封圈安裝(zhuāng)在溝槽和被密封麵之間,有一定壓縮量,由此產生的反彈力(lì)給(gěi)予被密封的光滑麵和溝槽底麵以初始的壓縮應力。從而起到密封作用。當被密封的液體壓力增大(dà)時,O形圈的變形也隨之增大,從而(ér)傳遞給密封麵的壓(yā)力(lì)也增大(dà),密封的(de)作用(yòng)也增大。這(zhè)就是O形密封圈具有(yǒu)良(liáng)好密封能力的原因。
O形密封圈雖然密封可靠,但如果不注意使用條件,也會(huì)發生泄(xiè)漏,通常有以下(xià)幾(jǐ)種情(qíng)況:
1、裝O形圈的溝槽尺寸超差,尤其是(shì)深度尺寸過大時(shí),使O形圈安裝後壓縮變形量不(bú)足而影(yǐng)響密封能力。一般O形圈安裝後壓縮變形量應在18%~22%之(zhī)間,截麵尺寸大時壓縮相(xiàng)對變形量較(jiào)小,而截麵尺寸較小時壓縮相對變形量則較大。
2、O形密封圈的公稱(chēng)尺(chǐ)寸與實際安裝尺寸(cùn)相差太多,形成O形圈在拉伸(shēn)後(hòu)截麵尺寸縮小的狀況下工作,造成(chéng)壓縮變形量不足而產生泄漏。
3、O形密封圈在(zài)安裝時,由於密(mì)封麵的(de)進口沒有光滑的倒角或倒圓而將O形圈劃傷而產生泄漏。
4、O形密封圈的材質不適用於密封介質而被侵蝕後失(shī)效。5、O形密封圈使用時間太久後(hòu)老化變質,彈性降低後而失效,所以在設備大修時一般(bān)都將O形圈更換。
另外,O形(xíng)密封圈的硬度,溝(gōu)槽(cáo)和密封麵的粗糙(cāo)度也(yě)影響O形密封圈的密封效(xiào)果。
螺紋密封
螺紋密封(fēng)在泵上一(yī)般(bān)有(yǒu)兩種形式,一(yī)種是螺紋聯接墊片密封,一種是螺紋(wén)加填充濟密(mì)封,二者皆用於小(xiǎo)直徑(jìng)螺紋(wén)連接的密封場合。螺紋聯接墊片密封的密封(fēng)件是墊片,而螺(luó)紋隻起(qǐ)提供壓緊力的作用。密封的(de)效果除了墊(diàn)片的本身性能外。密封麵的粗糙度以及與螺紋孔的相對幾何位置精度對密封效果影響也(yě)很大。於由密封墊片在擰緊螺紋時不僅承受壓緊力,還承受(shòu)扭矩,使墊片產生變形(xíng)甚至損壞,因此,當墊片為非金屬時,一般隻適用(yòng)於壓力不高(gāo)的場(chǎng)合,如果墊片為金屬則適用壓力可達(dá)30Mpa以上。
泵上經常使用的絲堵(dǔ),則是另(lìng)一種螺(luó)紋密封形(xíng)式。由於考慮到絲堵製(zhì)造的經濟性,一般單靠螺紋的配(pèi)合(hé)不能起到(dào)密封作用,往往用生膠帶,密封(fēng)膠等填充物填充螺紋的密封間(jiān)隙。其承壓(yā)能力取決於螺紋的製造(zào)精度和材質,與絲堵和螺紋孔的配合形式沒有關係。螺紋孔與絲堵無論采用“錐對錐(zhuī)”還是“柱(zhù)對(duì)錐”,密封效果相同,隻是使(shǐ)用(yòng)地域不同而已。我國目前兩種(zhǒng)形式同等采用(yòng)。影(yǐng)響密封效果的常(cháng)見原因是在加工螺(luó)紋底孔時尺寸(cùn)偏大,使螺紋牙形變短,牙頂變寬,造成密封麵減小,當(dāng)密封壓力(lì)升高後產(chǎn)生泄漏,甚至將絲堵壓出。由於填充(chōng)物被密(mì)封介質腐(fǔ)蝕而產生泄漏(lòu)的現象在化工行業的用泵中也時有發生,因此對填充物的選擇(zé)也是密封考慮的因素之一。
填料密封
將富有壓縮性和回彈性的填(tián)料放入填料函內,依靠壓蓋的軸向壓(yā)緊力轉化為徑向密封力,從而起到密封作用。這種密(mì)封(fēng)方法稱為填料密封,這種(zhǒng)填料稱為(wéi)密封填料(liào)。由於填料密封結構形(xíng)式簡單(dān),更換方便、價格低(dī)廉(lián)、適應轉速、壓(yā)力、介質寬泛(fàn)而在泵的設(shè)計中得(dé)到普遍(biàn)采(cǎi)用。輸送常溫介質時,填料密封一般都設有填料環,其或與泵的高壓腔相通,或外接具有一定壓力的液(yè)體介質,可起到冷卻、潤滑、密封或(huò)衝洗作用(yòng)。由於填料密(mì)封是一種接觸密封,因此(cǐ)必然存在磨擦和磨損問題。而磨擦和磨損的大小,主要決定於填料壓蓋的壓緊力。壓力(lì)大可提高密封效果,但卻會加大動力消耗和軸(zhóu)套的磨損,反之則會產生較大泄漏。因此(cǐ)應根(gēn)據(jù)泄漏量大小和泄漏介質的溫度對壓蓋的壓緊力進行調整,必要時應對填料進行更換或(huò)補充。填料密封的合理泄漏一般為10-20ml/min。當從外(wài)界引(yǐn)入液體時,應保證這種液體有良好的化學穩定性,既(jì)不汙染泵(bèng)所輸送的介(jiè)質,又不(bú)與介質發(fā)生(shēng)反應產生沉澱物和固體微(wēi)粒,還應與填料有良好的浸漬性和持久的保持性,這樣就能(néng)起到良好和持(chí)久的密封效果。
動力密封
副葉輪加停車密封泵在(zài)運(yùn)轉時,副葉輪所產生的壓頭平衡了主(zhǔ)葉輪出口高壓液體,從而實現密封。停車時,副葉輪不(bú)起作用,因此必須同時配備停車密封裝置(zhì)解決停(tíng)車時可能產生的泄漏。
副葉輪密封結構簡單、密封可靠、使用壽命長,運轉中可實現(xiàn)滴水不漏,因此(cǐ)在輸送含(hán)雜質介質的泵上(shàng)經常采用。副葉輪良好的密封效果是(shì)有條(tiáo)件的,即工(gōng)作壓力不允許超過允許的工作壓力。一旦超過,會產生嚴重的泄漏。工作壓力變化的主要原因是泵(bèng)吸入口的壓力(lì)變化,因此(cǐ)采用副葉輪密封的泵,必須對泵的進口壓力做出嚴格的規定,否則密(mì)封便會失效。由於停車密封的形式很多,失效後也容易發現,,本文不再贅述。
螺旋密封
螺旋密封也是動力密封的一種形式,它是在旋轉的軸上或者在軸的包容套上加工出螺旋槽,軸(zhóu)和套之間充有密封介質。軸的旋轉使螺旋槽產生類似於泵的輸送作用,從而阻止密封(fēng)液的泄漏。其密封能力的大小與螺旋角度、螺距、齒寬、齒高(gāo)、齒的作用長(zhǎng)度以及軸與套之(zhī)間的間隙大小有關。由於密封之間不發生磨擦,因而壽命(mìng)長,但由於結構空間的(de)限製(zhì),其螺旋長度一般(bān)較短,因而其(qí)密封能(néng)力也受到局限。在泵降速使用時,其密封效果則會大打折扣。
迷宮密封
在設計(jì)合理(lǐ),加工精良,裝配完好、轉速較高時,迷宮密封效果(guǒ)很好。但在實際應用中,因(yīn)此(cǐ)而產生的(de)泄(xiè)漏卻很多,分析其原(yuán)因主要有:
1、密封副(如軸和軸承壓蓋)配合間隙太(tài)大,而此間隙與密封效果成反比。配合麵粗糙,明顯的螺旋狀車刀痕在有些情況下也加大了泄(xiè)漏趨勢。
2、軸(zhóu)承室內潤滑油注入量太多,其溢出壓力超過了密(mì)封阻力。
3、油窗(chuāng)或油(yóu)位(wèi)計安裝位置有誤,誤導了人們對油室內潤滑油量的正確判斷。
4、運轉中油溫的升高使其粘度降低(dī),增(zēng)加了(le)泄漏的可能。
5、回油槽或回油孔尺寸偏小,或受到其它(tā)障礙,使被阻滯的液體不(bú)能順利返回(huí)而造成泄漏。
油封密封
油封是一種自(zì)緊式唇狀(zhuàng)密封,其(qí)結構簡單(dān),尺寸小,成本低廉(lián),維護方便,阻轉矩較小,既能防止介(jiè)質泄漏,也能防止外部塵土和其它有(yǒu)害物質侵(qīn)入,而且對磨損有一定的補償能力,但不耐(nài)高壓,所以一般用在低壓(yā)場合。油封應安(ān)裝在製造精度為h8~h9,表麵(miàn)粗糙度(dù)為1.6~0.8μm且經過表麵硬化處理的軸上。密封(fēng)介質(zhì)不應含有固體微粒(lì)和雜(zá)質,否則會造(zào)成油封和軸(zhóu)的迅(xùn)速磨損而使密封失效。
機械密封
機械密封是現代泵軸封的主要方法,雖然利(lì)用它實現完全不泄漏不大(dà)容易,但是達到微小的,令人完全可以接受的泄漏量卻是完全可能的。但在泵的運行(háng)中卻經(jīng)常出現令人尷尬的局麵,那(nà)麽機械密封失效的原因是什麽呢?
1、械密封的材質選擇不合(hé)適。機械密封的材質與所輸送的介質不相匹配。在(zài)工作時,密封元件(jiàn)很快被腐蝕,溶解或磨(mó)損,因(yīn)而失去密封能力。所以根據(jù)輸送介質(zhì)的性質而選擇機械密封(fēng)的材質是保證其密封功能和(hé)正常壽命的先決條件(jiàn)。
2、機械密封(fēng)的衝(chōng)洗狀況不符合(hé)設計要(yào)求。在輸送易結晶或有(yǒu)細小顆粒的介(jiè)質時,必須有一定壓力和一定(dìng)流(liú)量的衝洗液進行衝洗,否則其結晶體(tǐ)或者微粒會加(jiā)速密封副的磨損,以及影響密封副磨損後的自(zì)動補償而發生泄(xiè)漏。所以根(gēn)據輸送介(jiè)質的性質不(bú)僅要配置相應的衝洗管路,更要安裝有監控和調節功能的(de)儀表和裝(zhuāng)置,保證衝洗液的壓力和流(liú)量滿足設計要求,才能維持機封的(de)正常工作,這(zhè)一點往往被用戶所忽(hū)視。
3、每種機械密封所能承受的壓力是有限度的,由於(yú)對密封腔內的壓力(lì)測算不準,造成密(mì)封腔內的壓力超過了(le)機械密封所能承受的壓力而產生泄漏,也是常見的密封失效原因之一。
4、機械密封的工作溫度不(bú)能超過其(qí)規定值。在有冷卻管路的設計中,往往由於冷卻介質的流量不足而使冷卻效果(guǒ)降低;在沒有冷卻管路(lù)的設計中,密封腔內(nèi)經常由於窩存空氣而造成機械密封處於幹磨擦狀態。這兩種情況都會使機械密封(fēng)的運動密(mì)封副工作溫度過高而加快磨(mó)損,導(dǎo)致密封失效。
5、在使用單彈(dàn)簧的機械密封時,忽略彈(dàn)簧的旋轉方向與泵轉子轉動方向的正確組合也時有發生。或設計時沒有說明,或裝配時的疏忽,沒有做到因為轉子的旋(xuán)轉而使機械密封(fēng)的彈簧力加大而是相反,結果造成動環和靜環磨擦副的壓力不足而形成泄漏。
6、軸承的嚴重磨損或損壞,使泵軸產(chǎn)生(shēng)嚴重的軸向竄動,也是機械密封泄漏的原因之一。隨著科學的技術的發(fā)展,新的密封形(xíng)式和密封材料陸續出現,其(qí)必然對泵(bèng)的密封(fēng)技術產生直(zhí)接的影響和推(tuī)動。長壽命、零泄(xiè)漏的泵類產品會在越來越多的場合得到(dào)推廣(guǎng)和應用。
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