流體密封技術(shù)論文
密封是防止流體或固體微粒從相鄰結(jié)合面間泄漏以及防止外界雜質(zhì)如灰塵與水分等侵入機器設(shè)備內(nèi)部的零部件或措施。 下面是小編精心推薦的一些流體密封技術(shù)論文,希望你能有所感觸!
流體密封技術(shù)論文篇一
機械密封原理及技術(shù)
【摘 要】結(jié)合化工機械的特點, 探討機械密封的原理,機械密封的材料、機械密封的腐蝕和防護。
【關(guān)鍵詞】機械密封 材料 腐蝕 防護
中圖分類號:F407.4文獻標識碼:A 文章編號:
機械密封即通過動、靜環(huán)一對相對旋轉(zhuǎn)垂直于軸的兩個平行密封端面,在一定接觸壓力下,對流體密封。因此,又稱端面密封。機械密封在旋轉(zhuǎn)設(shè)備上的應(yīng)用非常廣泛,機械密封的密封效果將直接影響整機的運行,嚴重的還將出現(xiàn)重大安全事故。從機械密封的內(nèi)外部條件的角度分析了影響密封效果的幾種因素和應(yīng)采取的合理措施。,
一、機械密封的原理:
密封中彈簧和密封流體的壓力作用,使相對運動的動、靜環(huán)接觸端面上,產(chǎn)生合適的壓緊力,端面間保持的液膜起平衡壓力,潤滑端面作用,兩端面需十分光潔,平直,以使端面完全貼合,比壓均勻。動、靜環(huán)密封圈防止密封泄漏起密封作用外,還可以吸收旋轉(zhuǎn)中產(chǎn)生的振動,起緩沖作用。動、靜端面磨損時,動環(huán)在彈簧和密封流體的壓力作用下向靜環(huán)移動,使動、靜環(huán)始終保持合適的接觸壓力,故動環(huán)密封圈要具有隨動性。一般情況下密封端面要求在不等強度下使用,即密封端面材質(zhì)一軟,一硬。
1.分類
(1)按密封的主機:泵用機械密封、釜用機械密封、壓縮機用機械密封等;
(2)按不同工作參數(shù),分為高溫、中溫、低溫、高壓、中壓、低壓、高速、重型等等;
(3)按結(jié)構(gòu)形式分為:平衡型和非平衡型、單端面和雙端面機械密封等。
2.安裝
(1)準備工作
?、贆z查軸與軸套的徑向跳動、表面粗糙度、外徑公差、軸的竄動等是否滿足精度要求;
②檢查機械密封的型號、規(guī)格是否與要求相符。各零件是否完好,密封圈尺寸是否合適,動環(huán)和靜環(huán)的表面是否光滑平整。若有缺陷必須更換或修復(fù)。
?、塾酶蓛舻钠蛯C械密封的零件進行清洗,然后擦干,注意保護密封面;
④安裝機械密封時,先從說明書上查到彈簧的工作長度,然后用卡尺量得彈簧的自由長度即可得彈簧的壓縮量,安裝中應(yīng)保證彈簧的壓縮量的偏差不大于1mm。
(2)檢查與測量
?、賱迎h(huán)的浮動性,要求動環(huán)與軸有一定的間隙,保證間隙為0.3-0.7mm。
②固定環(huán)是否偏心泵用機械密封中,固定環(huán)(彈簧座)與軸采用滑動配合,間隙量很小。若間隙較大,固定環(huán)就會偏心,作用在密封面上的彈簧力不均勻時密封出現(xiàn)時泄時封現(xiàn)象
?、蹌迎h(huán)與靜環(huán)貼合面的檢查:檢查時可用90°角尺測量貼合面對軸中心線的偏差。
(3)安裝
首先分別將轉(zhuǎn)動組件中各件與靜環(huán)組件中各件組裝完畢,并做好彈簧的初步預(yù)緊;然后完成動環(huán)組件在軸上的安裝和靜環(huán)組件在壓蓋內(nèi)的安裝,初步測量動環(huán)密封端面至密封腔端面的距離,與靜環(huán)密封面至端蓋端面的距離,兩者之差即為機械密封的彈簧預(yù)壓縮量,并組裝好軸承;對照技術(shù)要求的壓縮量,參照實測的壓縮量,將壓縮量調(diào)整合適,將壓蓋緊固。
安裝過程中應(yīng)保持密封的清潔和完整,不允許用工具敲打密封元件,以防止密封被損害。機械密封安裝在軸上后,用手推動動環(huán)應(yīng)有彈性及順利之感,然后在密封面上加些機油,將端蓋均勻壓緊,不得壓偏。
(4)檢查與試壓
安裝完畢后,用手盤車,應(yīng)保證轉(zhuǎn)動靈活,并有一定的浮動性。對重要設(shè)備的機械密封必須進行靜壓試驗和動壓試驗,試驗合格后,方可投入正式使用。
3.運轉(zhuǎn)
(1)啟動前的注意事項:輔助裝置、冷卻系統(tǒng)是否安裝無誤;應(yīng)清洗管線以防鐵銹、雜質(zhì)進入密封腔;用手盤動聯(lián)軸器,檢查軸是否輕松運轉(zhuǎn)。如果盤動很重,應(yīng)檢查有關(guān)配合尺寸是否正確,設(shè)法找出原因并排除故障。
(2)試運行和正常運轉(zhuǎn):首先啟動液封系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng),使密封腔內(nèi)充滿介質(zhì),然后啟動主密封進行試運轉(zhuǎn)。如果一開始發(fā)現(xiàn)有微量泄漏,但過1-3h后逐漸減少,為正常磨合過程。如果泄漏量不減少應(yīng)停車檢查;如果機械密封發(fā)熱、發(fā)煙,一般為彈簧比壓過大,可適當降低彈簧壓力。經(jīng)試運轉(zhuǎn)合格后,可轉(zhuǎn)入操作條件下的正常運轉(zhuǎn)。升溫、升壓過程應(yīng)緩慢,并密切注視有無異?,F(xiàn)象發(fā)生。
4.停車
應(yīng)先停主機,再停輔助系統(tǒng)和冷卻水系統(tǒng)。停車時間較長時,應(yīng)將主機內(nèi)的介質(zhì)放凈。
二、機械密封的材料:
機械密封的密封性能和使用壽命,與各零件的材料有關(guān),尤其是端面密封(摩擦副)的材料,輔助密封的材料和彈簧的材料。
1.端面密封摩擦副的材料
摩擦副材料有石墨、陶瓷、堆焊硬質(zhì)合金、碳化鎢合金、SiC、填充聚四氟乙烯、錫青銅、鋼結(jié)硬質(zhì)合金、不銹鋼、酚醛塑料、尼龍等。常用材料的性質(zhì)如下。
(1)、石墨
石墨的優(yōu)點是耐腐蝕性和自潤滑性好,摩擦系數(shù)小,耐熱沖擊性好并容易加工,缺點是機械強度低,有孔隙。石墨的這兩個缺點可以用浸漬和滲碳的方法改善。浸漬石墨可分為浸樹脂和浸漬金屬兩種。浸樹脂石墨耐腐蝕性好,但不耐高溫(耐溫約170~200℃);浸漬金屬石墨高溫性好(浸青銅、鋁、鉛等耐高溫可達400~500℃),但耐腐蝕性差。石墨是使用最廣泛的非金屬材料,用作中低轉(zhuǎn)速機械密封的動環(huán)和高速機械密封的靜環(huán)。好的石墨,肉眼看來致密,手指摸上去不大脫粉,不大染黑手指。
(2)、陶瓷
陶瓷的優(yōu)點是耐腐蝕性好,硬度很高,耐磨性好,缺點是脆性大以及硬度過高而難以加工。應(yīng)用較多是氧化鋁陶瓷,還有金屬陶瓷。陶瓷多用于腐蝕性介質(zhì)、中低速的場合。
(3)、堆焊硬質(zhì)合金
在碳鋼、鉻鋼和鉻鎳鋼的密封面上堆焊硬質(zhì)合金,優(yōu)點是硬度高,耐磨性好,耐溫性好(500℃以下),耐腐蝕或汽蝕性好,缺點是易產(chǎn)生氣孔、夾渣和表面硬度不均勻。
2.輔助密封圈的材料
對輔助密封材料的要求是彈性好,摩擦系數(shù)小,耐磨、耐熱和低溫性好,抗介質(zhì)腐蝕、溶解和老化等,此外還要求在壓縮后和長期使用中殘余變形好。常用的輔助密封圈材料是橡膠和聚四氟乙烯,此外還有軟聚氯乙烯。
(1)、橡膠
橡膠有較好的彈性、緩沖性、吸振性、耐熱性、耐腐蝕性。橡膠密封圈的密封效果好,應(yīng)用最廣泛。常用的橡膠有硅橡膠、丁晴橡膠、氯丁橡膠和氟橡膠等。
(2)、聚四氟乙烯
聚四氟乙烯的優(yōu)點是化學(xué)穩(wěn)定性、耐油、耐溶解、耐濕性優(yōu)異,摩擦系數(shù)低,適用于各種腐蝕介質(zhì),缺點是彈性比橡膠差,易產(chǎn)生永久變形。
3.彈性元件材料
(1)、彈簧材料
對彈簧材料的要求是:彈性好、耐介質(zhì)腐蝕。常用彈簧材料有不銹彈簧鋼(1Cr18Ni9Ti等)、鉻鋼(3Cr13、4Cr13等)、碳素彈簧鋼(60Si2Mn等)和磷青銅。
(2)、波紋管材料
對波紋管材料的要求是:良好的焊接性能;較大的彈性;一定的耐腐蝕性。常用的波紋管材料有鐵基、銅基和鎳基合金以及鈦材等。一般以鐵基中的鎳鉻奧氏體帶材為主,尤以1Cr18Ni125MnMo2Ti用得最多。高鎳彈性合金被認為是制作波紋管較理想的材料,含鋁的材料用一般焊接技術(shù)時會遇到困難。目前國外用得最多的波紋管材料有AM350(近似Cr16Ni45MnMo3N)屬于固溶體、低強度、低硬度、高延伸率。
三、機械密封滲漏現(xiàn)象及原因:
目前機械密封在泵類產(chǎn)品中的應(yīng)用非常廣泛,而隨著產(chǎn)品技術(shù)水平的提高和節(jié)約能源的要求,機械密封的應(yīng)用前景將更加廣泛。機械密封亦稱端面密封, 其有一對垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的端面, 該端面在流體壓力及補償機械外彈力的作用下, 依賴輔助密封的配合與另一端保持貼合, 并相對滑動, 從而防止流體泄漏。
四、機械密封的腐蝕和防護:
機械密封出現(xiàn)故障的機會較多,比例較大,常見的損壞形式可分為腐蝕損壞、熱損壞和機械損壞三種,由于機械密封特殊的結(jié)構(gòu)形式和千差萬別的工作環(huán)境,其腐蝕形態(tài)也存在多樣性的特點。 1.金屬環(huán)腐蝕 表面均勻腐蝕。如果金屬環(huán)表面接觸腐蝕介質(zhì),而金屬本身又不耐腐蝕,就會產(chǎn)生表面腐蝕,其現(xiàn)象是泄漏、早期磨損、破壞、發(fā)聲等。金屬表面均勻腐蝕有成膜和無膜兩種形態(tài),無膜的金屬腐蝕很危險,腐蝕過程以一定的速度進行,這主要是選材錯誤造成的。成膜的腐蝕,其鈍化膜通常具有保護作用的特性,但金屬密封環(huán)所用材料,如不銹鋼、鈷、鉻合金等其表面的鈍化膜在端面摩擦中破壞,在缺氧條件下新膜很難生成,使電偶腐蝕加劇。 2.非金屬環(huán)腐蝕 石墨環(huán)的腐蝕用樹脂浸漬的不透性石墨環(huán),它的腐蝕有三個原因:一是當端面過熱,溫度>180℃時,浸漬的樹脂要析離石墨環(huán),使環(huán)耐磨性下降;二是浸漬的樹脂若選擇不當,就會在介質(zhì)中發(fā)生化學(xué)變化,也使耐磨性下降;三是樹脂浸漬深度不夠,當磨去浸漬層后,耐磨性下降。所以密封冷卻系統(tǒng)的建立,選擇耐蝕的浸漬樹脂,采用高壓浸漬,增加浸漬深度是非常必要的。 3.輔助密封圈及其接觸部位的腐蝕 輔助密封圈的腐蝕橡膠種類不同,其耐蝕性亦不同。由于橡膠的腐蝕、老化,其失效的橡膠遭腐蝕后表面變粗糙且失去彈性,容易斷裂。橡膠耐油性因品種而異,不耐油的橡膠易脹大、摩擦力增大,浮動性不好,使密封失效。橡膠與F4耐溫性差,硅橡膠耐溫性最好,可在200℃使用。
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