水泵機械密封原理及材料選擇
發布時間：2021-08-30 09:02:12 發布人：水泵
一. 密封材料的種類及用途
密封材料應滿足密封功能的要求。由于被密封的介質不同，以及設備的工作條件不同，要求密封材料的具有不同的適應性。對密封材料的要求一般是：
1. 材料致密性好，不易泄露介質。
2. 有適當的機械強度和硬度。
3. 壓縮性和回彈性好，永久變形小。
4. 高溫下不軟化，不分解，低溫下不硬化，不脆裂。
5.抗腐蝕性能好，在酸、堿、油等介質中能長期工作，其體積和硬度變化小，且不粘附在金屬表面上。
6. 摩擦系數小，耐磨性好。
7. 具有與密封面結合的柔軟性。
8. 耐老化性好，經久耐用。
9. 加工制造方便，價格便宜，取材容易。
橡膠是常用的密封材料。除橡膠外，適合于做密封材料的還有石墨等，聚四氟乙烯以及各種密封膠等。
二. 機械密封的工作原理
機械密封是靠一對或數對垂直于軸作相對滑動的端面在流體壓力和補償機構的彈力（或磁力）作用下保持貼合并配以輔助密封而達到阻漏的軸封裝置。
三. 機械密封常用材料的選用
1. 清水、常溫
動環：9Cr18，1Cr13 堆焊鈷鉻鎢，鑄鐵；
靜環：浸樹脂石墨，青銅，酚醛塑料。
2. 河水（含泥沙）、常溫
動環：碳化鎢；
靜環：碳化鎢。
3. 海水、常溫
動環：碳化鎢，1Cr13 堆焊鈷鉻鎢，鑄鐵；
靜環：浸樹脂石墨，碳化鎢，金屬陶瓷。
4. 過熱水100度
動環：碳化鎢，1Cr13 堆焊鈷鉻鎢，鑄鐵；
靜環：浸樹脂石墨，碳化鎢，金屬陶瓷。
5. 汽油、潤滑油、液態烴，常溫
動環：碳化鎢，1Cr13 堆焊鈷鉻鎢，鑄鐵；
靜環：浸樹脂或錫銻合金石墨，酚醛塑料。
6. 汽油、潤滑油、液態烴，100度
動環：碳化鎢，1Cr13 堆焊鈷鉻鎢；
靜環：浸青銅或樹脂石墨。
7.汽油、潤滑油、液態烴，含顆粒
動環：碳化鎢；
靜環：碳化鎢。
四. 機械密封安裝、使用技術要領
1. 設備轉軸的徑向跳動應≤0.04毫米，軸向竄動量不允許大于0.1毫米。
2. 設備的密封部位在安裝時應保持清潔，密封零件應進行清洗，密封端面完好無損，防止雜質和灰塵帶入密封部位。
3. 在安裝過程中嚴禁碰擊、敲打，以免使機械密封摩擦付破損而密封失效。
4. 安裝時在與密封相接觸的表面應涂一層清潔的機械油，以便能順利安裝。
5. 安裝靜環壓蓋時，擰緊螺絲必須受力均勻，保證靜環端面與軸心線的垂直要求。
6. 安裝后用手推動動環，能使動環在軸上靈活移動，并有一定彈性。
7. 安裝后用手盤動轉軸、轉軸應無輕重感覺。
8. 設備在運轉前必須充滿介質，以防止干摩擦而使密封失效。
9. 對易結晶、顆粒介質，對介質溫度>80℃時，應采取相應的沖洗、過濾、冷卻措施，各種輔助裝置請參照機械密封有關標準。
10. 安裝時在與密封相接觸的表面應涂一層清潔的機械油，要特別注意機械油的選擇對于不同的輔助密封材質，避免造成O型圈侵油膨脹或加速老化，造成密封提前失效。
五. 機械密封沖洗方案及特點
沖洗的目的在于防止雜質集積，防止氣囊形成，保持和改善潤滑等，當沖洗液溫度較低時，兼有冷卻作用。沖洗的方式主要有如下：
1. 內沖洗
1.1 正沖洗
（1）特點：利用工作主機的被密封介質，由泵的出口端通過管路引入密封腔。
（2）應用：用于清潔流體，p1稍大于p進，當溫度高或有雜質時，可在管路上設置冷卻器、過濾器等
1.2 反沖洗
（1）特點：利用工作主機的被密封介質，由泵的出口端引入密封腔，沖洗后通過管路流回泵入口。
（2）應用：用于清潔流體，且p進<p1<p出，當溫度高或有雜質時，可在管路上設置冷卻器、過濾器等。
1.3 全沖洗
（1）特點：利用工作主機的被密封介質，由泵的出口端通過管路引入密封腔，沖洗后再經管路流回泵入口。p1<p出，當溫度高或有雜質時，可在管路上設置冷卻器、過濾器等。
（2）應用：冷卻效果優于前兩種，用于清潔流體，且p1與p進和p出相接近時。
2. 外沖洗
2.1 特點：引入外系統與被密封介質相容的清潔流體至密封腔進行沖洗。
2.2 應用：外沖洗液壓力應比被密封介質大0.05~0.1MPa，適用于介質為高溫或固體顆粒的場合。沖洗液的流量應保證帶走熱量，還需滿足沖洗的需要，不會產生對密封件的沖蝕。為此，需控制密封腔的壓力和沖洗的流速，一般清潔沖洗液的流速應小于5m/s;含有顆粒的漿狀液體須小于3m/s，為達到上述的流速值，沖洗液與密封腔壓力的差值應<0.5mpa，一般取0.05--0.1mpa，對雙端面機械密封可取0.1~0.2mp.沖洗液進入和排出密封腔的孔口位置，應設置在密封端面附近，且應在靠近動環側，為了防止石墨環被沖蝕或因冷卻不均引起溫差變形，以及雜質堆積和結焦等，可采用切向引入或多點沖洗.必要時，沖洗液可以是熱水或蒸氣。
六. 機械軸封有哪三個密封點，及這三個密封點的密封原理
動環與靜環之間的密封：是靠彈性元件（彈簧、波紋管等）和密封液體壓力在相對運動的動環和靜環的接觸面（端面）上產生一適當的壓緊力（比壓）使兩個光潔、平直的端面緊密貼合；端面間維持一層極薄的液體膜而達到密封的作用。這層膜具有液體動壓力與靜壓力，它起著平衡壓力和潤滑端面的作用。兩端面之所以必須高度光潔平直是為了給端面創造完美貼合和使比壓均勻的條件，這是相對旋轉密封。
七. 機械密封技術的種類
當前采用新材料和工藝的各種機械密封的新技術，進展較快，有下列的機械密封新技術。密封面開槽密封技術近年來，在機械密封的密封端面上開了各種各樣的流槽，以產生流體靜、動壓效應，現在還在不斷更新。
零泄漏密封技術過去總認為接觸式和非接觸式機械密封不可能達到零泄漏（或無泄漏）。以色列利用開槽密封技術，提出零泄漏非接觸式機械端面密封的新概念，并已用于核電站潤滑油泵中。
干運轉氣體密封技術這類密封是將開槽密封技術用于氣體密封。上游泵送密封技術即利用密封面上開流槽將下游少量泄漏流體泵送回上游。
上述幾類密封的結構特點是：采用淺槽，且膜厚和流槽的深均屬微米級，并采用潤滑槽，徑向密封壩和周向密封堰組成密封和承載部分。也可以說開槽密封是平面密封和開槽軸承的結合。其優點是泄漏量小（甚至無泄漏）、膜厚大，消除接觸摩擦、功耗和發熱量小。熱流體動壓密封技術它是利用各種形狀較深的密封面流槽，造成局部熱變形，以產生流體動力楔效應。這種具有流體動壓承載能力的密封，稱之為熱流體動力楔密封。
波紋管密封技術可分為成型金屬波紋管和焊接金屬波紋管機械密封技術。
多端面密封技術分為雙密封、中間環密封、多密封技術。另外還有平行面密封技術、監控密封技術、組合密封技術等。
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