水泵機(jī)械密封原理及材料選擇
發(fā)布時(shí)間：2021-08-30 09:02:12 發(fā)布人：水泵
一. 密封材料的種類及用途
密封材料應(yīng)滿足密封功能的要求。由于被密封的介質(zhì)不同，以及設(shè)備的工作條件不同，要求密封材料的具有不同的適應(yīng)性。對(duì)密封材料的要求一般是：
1. 材料致密性好，不易泄露介質(zhì)。
2. 有適當(dāng)?shù)臋C(jī)械強(qiáng)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(zhì)中能長(zhǎng)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(shù)小，耐磨性好。
7. 具有與密封面結(jié)合的柔軟性。
8. 耐老化性好，經(jīng)久耐用。
9. 加工制造方便，價(jià)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(jī)械密封的工作原理
機(jī)械密封是靠一對(duì)或數(shù)對(duì)垂直于軸作相對(duì)滑動(dòng)的端面在流體壓力和補(bǔ)償機(jī)構(gòu)的彈力（或磁力）作用下保持貼合并配以輔助密封而達(dá)到阻漏的軸封裝置。
三. 機(jī)械密封常用材料的選用
1. 清水、常溫
動(dòng)環(huán)：9Cr18，1Cr13 堆焊鈷鉻鎢，鑄鐵；
靜環(huán)：浸樹脂石墨，青銅，酚醛塑料。
2. 河水（含泥沙）、常溫
動(dòng)環(huán)：碳化鎢；
靜環(huán)：碳化鎢。
3. 海水、常溫
動(dòng)環(huán)：碳化鎢，1Cr13 堆焊鈷鉻鎢，鑄鐵；
靜環(huán)：浸樹脂石墨，碳化鎢，金屬陶瓷。
4. 過熱水100度
動(dòng)環(huán)：碳化鎢，1Cr13 堆焊鈷鉻鎢，鑄鐵；
靜環(huán)：浸樹脂石墨，碳化鎢，金屬陶瓷。
5. 汽油、潤(rùn)滑油、液態(tài)烴，常溫
動(dòng)環(huán)：碳化鎢，1Cr13 堆焊鈷鉻鎢，鑄鐵；
靜環(huán)：浸樹脂或錫銻合金石墨，酚醛塑料。
6. 汽油、潤(rùn)滑油、液態(tài)烴，100度
動(dòng)環(huán)：碳化鎢，1Cr13 堆焊鈷鉻鎢；
靜環(huán)：浸青銅或樹脂石墨。
7.汽油、潤(rùn)滑油、液態(tài)烴，含顆粒
動(dòng)環(huán)：碳化鎢；
靜環(huán)：碳化鎢。
四. 機(jī)械密封安裝、使用技術(shù)要領(lǐng)
1. 設(shè)備轉(zhuǎn)軸的徑向跳動(dòng)應(yīng)≤0.04毫米，軸向竄動(dòng)量不允許大于0.1毫米。
2. 設(shè)備的密封部位在安裝時(shí)應(yīng)保持清潔，密封零件應(yīng)進(jìn)行清洗，密封端面完好無損，防止雜質(zhì)和灰塵帶入密封部位。
3. 在安裝過程中嚴(yán)禁碰擊、敲打，以免使機(jī)械密封摩擦付破損而密封失效。
4. 安裝時(shí)在與密封相接觸的表面應(yīng)涂一層清潔的機(jī)械油，以便能順利安裝。
5. 安裝靜環(huán)壓蓋時(shí)，擰緊螺絲必須受力均勻，保證靜環(huán)端面與軸心線的垂直要求。
6. 安裝后用手推動(dòng)動(dòng)環(huán)，能使動(dòng)環(huán)在軸上靈活移動(dòng)，并有一定彈性。
7. 安裝后用手盤動(dòng)轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)軸應(yīng)無輕重感覺。
8. 設(shè)備在運(yùn)轉(zhuǎn)前必須充滿介質(zhì)，以防止干摩擦而使密封失效。
9. 對(duì)易結(jié)晶、顆粒介質(zhì)，對(duì)介質(zhì)溫度>80℃時(shí)，應(yīng)采取相應(yīng)的沖洗、過濾、冷卻措施，各種輔助裝置請(qǐng)參照機(jī)械密封有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
10. 安裝時(shí)在與密封相接觸的表面應(yīng)涂一層清潔的機(jī)械油，要特別注意機(jī)械油的選擇對(duì)于不同的輔助密封材質(zhì)，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(jī)械密封沖洗方案及特點(diǎn)
沖洗的目的在于防止雜質(zhì)集積，防止氣囊形成，保持和改善潤(rùn)滑等，當(dāng)沖洗液溫度較低時(shí)，兼有冷卻作用。沖洗的方式主要有如下：
1. 內(nèi)沖洗
1.1 正沖洗
（1）特點(diǎn)：利用工作主機(jī)的被密封介質(zhì)，由泵的出口端通過管路引入密封腔。
（2）應(yīng)用：用于清潔流體，p1稍大于p進(jìn)，當(dāng)溫度高或有雜質(zhì)時(shí)，可在管路上設(shè)置冷卻器、過濾器等
1.2 反沖洗
（1）特點(diǎn)：利用工作主機(jī)的被密封介質(zhì)，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(yīng)用：用于清潔流體，且p進(jìn)<p1<p出，當(dāng)溫度高或有雜質(zhì)時(shí)，可在管路上設(shè)置冷卻器、過濾器等。
1.3 全沖洗
（1）特點(diǎn)：利用工作主機(jī)的被密封介質(zhì)，由泵的出口端通過管路引入密封腔，沖洗后再經(jīng)管路流回泵入口。p1<p出，當(dāng)溫度高或有雜質(zhì)時(shí)，可在管路上設(shè)置冷卻器、過濾器等。
（2）應(yīng)用：冷卻效果優(yōu)于前兩種，用于清潔流體，且p1與p進(jìn)和p出相接近時(shí)。
2. 外沖洗
2.1 特點(diǎn)：引入外系統(tǒng)與被密封介質(zhì)相容的清潔流體至密封腔進(jìn)行沖洗。
2.2 應(yīng)用：外沖洗液壓力應(yīng)比被密封介質(zhì)大0.05~0.1MPa，適用于介質(zhì)為高溫或固體顆粒的場(chǎng)合。沖洗液的流量應(yīng)保證帶走熱量，還需滿足沖洗的需要，不會(huì)產(chǎn)生對(duì)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(yīng)小于5m/s;含有顆粒的漿狀液體須小于3m/s，為達(dá)到上述的流速值，沖洗液與密封腔壓力的差值應(yīng)<0.5mpa，一般取0.05--0.1mpa，對(duì)雙端面機(jī)械密封可取0.1~0.2mp.沖洗液進(jìn)入和排出密封腔的孔口位置，應(yīng)設(shè)置在密封端面附近，且應(yīng)在靠近動(dòng)環(huán)側(cè)，為了防止石墨環(huán)被沖蝕或因冷卻不均引起溫差變形，以及雜質(zhì)堆積和結(jié)焦等，可采用切向引入或多點(diǎn)沖洗.必要時(shí)，沖洗液可以是熱水或蒸氣。
六. 機(jī)械軸封有哪三個(gè)密封點(diǎn)，及這三個(gè)密封點(diǎn)的密封原理
動(dòng)環(huán)與靜環(huán)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(duì)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)環(huán)和靜環(huán)的接觸面（端面）上產(chǎn)生一適當(dāng)?shù)膲壕o力（比壓）使兩個(gè)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(dá)到密封的作用。這層膜具有液體動(dòng)壓力與靜壓力，它起著平衡壓力和潤(rùn)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(chuàng)造完美貼合和使比壓均勻的條件，這是相對(duì)旋轉(zhuǎn)密封。
七. 機(jī)械密封技術(shù)的種類
當(dāng)前采用新材料和工藝的各種機(jī)械密封的新技術(shù)，進(jìn)展較快，有下列的機(jī)械密封新技術(shù)。密封面開槽密封技術(shù)近年來，在機(jī)械密封的密封端面上開了各種各樣的流槽，以產(chǎn)生流體靜、動(dòng)壓效應(yīng)，現(xiàn)在還在不斷更新。
零泄漏密封技術(shù)過去總認(rèn)為接觸式和非接觸式機(jī)械密封不可能達(dá)到零泄漏（或無泄漏）。以色列利用開槽密封技術(shù)，提出零泄漏非接觸式機(jī)械端面密封的新概念，并已用于核電站潤(rùn)滑油泵中。
干運(yùn)轉(zhuǎn)氣體密封技術(shù)這類密封是將開槽密封技術(shù)用于氣體密封。上游泵送密封技術(shù)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(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：采用淺槽，且膜厚和流槽的深均屬微米級(jí)，并采用潤(rùn)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(jié)合。其優(yōu)點(diǎn)是泄漏量?。ㄉ踔翢o泄漏）、膜厚大，消除接觸摩擦、功耗和發(fā)熱量小。熱流體動(dòng)壓密封技術(shù)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(chǎn)生流體動(dòng)力楔效應(yīng)。這種具有流體動(dòng)壓承載能力的密封，稱之為熱流體動(dòng)力楔密封。
波紋管密封技術(shù)可分為成型金屬波紋管和焊接金屬波紋管機(jī)械密封技術(shù)。
多端面密封技術(shù)分為雙密封、中間環(huán)密封、多密封技術(shù)。另外還有平行面密封技術(shù)、監(jiān)控密封技術(shù)、組合密封技術(shù)等。
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