空氣彈簧機械密封的結構原理

本文主要介紹了機械密封結構原理，分析了機械密封失效和泄漏的原因，總結了正確安裝和使用機械密封以延長(cháng)其使用壽命的經(jīng)驗和方法。

1、前言

機械密封（密封件）是在流體壓力、補償機構的彈力（或磁力）的作用下，通過(guò)保持至少一對垂直于旋轉軸線(xiàn)的端面來(lái)防止流體泄漏的裝置。輔助密封件，以防止流體泄漏。

機械密封結構（典型結構原理見(jiàn)圖1）主要由靜環(huán)（靜環(huán)）1、動(dòng)環(huán)（動(dòng)環(huán)）2、彈性元件3、彈簧座4、緊定螺釘5、動(dòng)環(huán)輔助密封環(huán)6、靜環(huán)輔助密封環(huán)等部件，防轉銷(xiāo)7固定在壓蓋9上，防止靜環(huán)轉動(dòng)。

2、機械密封失效泄漏原因分析

化工設備使用的機械密封種類(lèi)很多，型號不一，但主要有五個(gè)泄漏點(diǎn)：

①軸套與軸之間的密封；②動(dòng)環(huán)與軸套之間的密封；③動(dòng)靜環(huán)之間的密封；④靜環(huán)與靜環(huán)座之間的密封；⑤端蓋與泵體的密封。機械密封中流體泄漏的可能途徑如圖1中A、B、C、D四個(gè)通道所示。

2.1 動(dòng)靜環(huán)端面磨損導致機械密封泄漏

不管是哪種類(lèi)型的機械密封，其最主要的特點(diǎn)是密封面是一個(gè)垂直于旋轉軸線(xiàn)的端面，即將極漏的軸向密封改為不易泄漏的端面密封。因此，機械密封失效的主要形式是靜環(huán)與動(dòng)環(huán)之間的磨損失效。動(dòng)、靜環(huán)端面摩擦副主要靠彈簧推力壓縮，防止泄漏。動(dòng)靜環(huán)壓得越緊，泄漏的可能性就越小，但它們之間的摩擦力也會(huì )增加。動(dòng)靜環(huán)接觸端鏡面在較大的摩擦作用下會(huì )很快磨損，最終不漏氣。

2.2 工藝條件不穩定、安裝不良導致機械密封泄漏

工藝條件不穩定、安裝不良引起的振動(dòng)、設備抽真空汽化的瞬間切斷都會(huì )使機械密封動(dòng)、靜環(huán)之間的液膜被破壞，使機械密封在“干態(tài)”下運行” 沒(méi)有潤滑，密封圈溫度迅速升高。有的直接被燒毀，有的在泵恢復正常工作狀態(tài)后迅速冷卻，造成熱沖擊和破裂。沖洗液和沖洗條件不佳也會(huì )引起熱沖擊，導致密封環(huán)出現徑向裂紋，加劇動(dòng)、靜環(huán)的磨損失效。同時(shí)，當石墨環(huán)超過(guò)使用溫度時(shí)，其表面會(huì )析出晶體空氣彈簧動(dòng)靜剛度比調整 機械密封的結構原理、失效分析及壽，溫度較高的摩擦副附近會(huì )發(fā)生碳化。它的顆粒進(jìn)入摩擦副，使動(dòng)、靜環(huán)迅速磨損。

2.3 機械密封的密封圈失效也是密封泄漏的主要原因

動(dòng)、靜環(huán)密封件裝配歪斜；與密封件配合的軸或軸套表面不夠光滑，或配合尺寸太??；密封件與密封介質(zhì)發(fā)生物理或化學(xué)反應、腐蝕、變形、老化等，都會(huì )導致泄漏。

2.4 裝配不當導致機械密封泄漏

機械密封裝配前，機械密封部件不干凈，部件有磕碰或劃傷；集會(huì )不到位；彈簧偏壓，緊固螺釘未擰緊；拆卸過(guò)程中的損壞等，都是造成機械密封過(guò)早失效的原因。

2.5 機械密封選擇和設計不當引起的機械密封泄漏

由于化工廠(chǎng)工藝介質(zhì)特性的多樣性，機械密封設計選擇不當，密封端壓力小或大，或密封材料收縮大，都容易造成機械密封失效并造成其泄漏。

3、解決方案

根據以上分析，應采取以下措施和保養方法來(lái)延長(cháng)機械密封的使用壽命。

3.1 彈簧壓縮調整

調節彈簧的壓縮量就是調節機械密封端面的比壓，是關(guān)系到密封性能和使用壽命的重要參數，與密封的結構、彈簧的大小有關(guān)和介質(zhì)的壓力。端面比壓過(guò)大空氣彈簧動(dòng)靜剛度比調整 機械密封的結構原理、失效分析及壽，會(huì )損壞摩擦副；比壓太小，容易漏氣。一個(gè)合適的范圍通常由制造商給出，數值一般為3~6kg/cm2。彈簧的自由長(cháng)度 A、彈簧剛度 K（單元被壓縮的載荷）和所需的比壓力 P 都是制造商給出的參數。壓縮后的大小為B，則P/(AB)=k，得到B=AP/k，這是安裝和壓縮后彈簧的尺寸。如果安裝后彈簧尺寸過(guò)大，可在彈簧座和彈簧之間增加調節墊的厚度。如果尺寸太小，調整厚度會(huì )減少。調整墊的厚度用千分尺測量。

3.2 動(dòng)環(huán)密封嚴密

動(dòng)環(huán)密封圈過(guò)緊是有害無(wú)益的。首先，它增加了密封環(huán)和軸套之間的磨損并過(guò)早泄漏。二是增加了動(dòng)環(huán)軸向調整和運動(dòng)的阻力，在工況變化頻繁時(shí)不能及時(shí)調整；三是彈簧容易因過(guò)度疲勞而損壞；四是動(dòng)環(huán)密封變形，影響密封效果。為保證動(dòng)環(huán)的浮動(dòng)，其內徑比軸徑大0.5～1mm，以補償軸的振動(dòng)和撓度，但間隙不宜過(guò)大，否則會(huì )造成動(dòng)環(huán)密封卡死。破壞機械密封的機械性能。

3.3靜環(huán)密封嚴密

靜環(huán)密封圈基本處于靜止狀態(tài)，相對緊的密封效果會(huì )更好，但過(guò)緊會(huì )導致：一是靜環(huán)密封變形過(guò)大，影響密封效果；其次空氣彈簧動(dòng)靜剛度比調整，靜環(huán)材料多為石墨，一般較脆。用力過(guò)大很容易造成斷裂；第三，安裝拆卸困難，很容易損壞靜環(huán)。因此，靜環(huán)的內徑一般比軸徑大1~2mm空氣彈簧動(dòng)靜剛度比調整，密封環(huán)的密封性要在涂上潤滑劑后用雙手用力壓入。手可以輕按就太松，不能用力就太緊。

3.4 密封新舊更換

相對而言，使用新機械密封的效果比舊機械密封好，但新機械密封的質(zhì)量或材料選擇不當，配合尺寸誤差大，會(huì )影響密封效果。在聚合和深滲透介質(zhì)中，如果靜環(huán)沒(méi)有過(guò)度磨損（當密封面出現裂紋、拐角、劃痕、麻點(diǎn)、飛邊和偏磨損時(shí)，稱(chēng)為過(guò)度磨損），最好不要更換。由于靜環(huán)在靜環(huán)座內長(cháng)時(shí)間處于靜止狀態(tài)，聚合物和雜質(zhì)沉積為一個(gè)整體，具有較好的密封效果。

3.5 拆裝維修

一旦機械密封泄漏，不要急于拆卸和修理。有時(shí)密封可能不會(huì )損壞。只需調整工作條件或適當調整密封即可消除泄漏。如調整彈簧的壓縮量，消除運行設備的振動(dòng)，清除使彈簧失去彈性的水垢，動(dòng)靜環(huán)摩擦副上的水垢等。這不僅避免了浪費，解決了實(shí)際問(wèn)題，也驗證了自己的故障判斷能力，積累了維修經(jīng)驗，提高了維修質(zhì)量。

3.6 安裝

機械密封是精密零件，對制造和安裝精度的要求非常嚴格。裝配不當會(huì )影響密封性能，縮短使用壽命。

  3.7 集裝式機械密封的安裝

對于集裝式機械密封，出廠(chǎng)前已對機械密封壓縮進(jìn)行了調整空氣彈簧動(dòng)靜剛度比調整，并進(jìn)行了機械操作試驗。因此，在我們現場(chǎng)安裝時(shí)，不允許拆卸機械密封或重新調整機械密封的壓縮量。

3.8 波紋管機械密封的安裝

對于波紋管機械密封，安裝前先用煤油檢查波紋管的泄漏情況，確認波紋管完好無(wú)泄漏后再安裝波紋管。同時(shí)，由于波紋管機械密封的波紋管容易損壞，安裝過(guò)程中一定要小心。

 

       3.9 嚴格的工藝操作和工藝指標控制

在調節流量和啟停泵時(shí)，避免了喘振、泵抽空、沖洗液斷流等現象。過(guò)濾密封介質(zhì)中的雜質(zhì)，合理采用自平衡沖洗或外強制循環(huán)沖洗，改善沖洗和冷卻條件，同時(shí)加大沖洗系統節流孔的孔徑，增加沖洗液量，保證沖洗液的穩定充足供應，改善機械密封的潤滑和散熱，防止機械密封因過(guò)熱而燒焦、開(kāi)裂、開(kāi)裂、結晶析出，延長(cháng)機械密封的使用壽命。

3.10 機械密封的選擇

選用機械密封時(shí)，必須向機械密封生產(chǎn)廠(chǎng)家提供詳細的工藝參數和設備運行的技術(shù)要求空氣彈簧動(dòng)靜剛度比調整 機械密封的結構原理、失效分析及壽，以免因選用的機械密封不適合現場(chǎng)工況而降低其使用壽命。

4。結論

綜上所述，只要嚴格按照機械密封的技術(shù)要求進(jìn)行安裝、維護和使用，不僅可以達到良好的密封效果，而且可以大大延長(cháng)機械密封的使用壽命。