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密封基础知识(四)

作者:admin  来源:本站  发表时间:2011-6-28 14:33:51  点击:1063
  基础知识——螺旋密封
  螺旋密封应用于许多尖端技术部门,如气冷堆压缩机密封、增殖堆钠泵密封等。有时也用于减速机高速轴密封。它的最大优点是密封偶件之间既使有较大的间隙,也能有效的起密封作用。如设计合理,其使用寿命可达无限大。由于可以从材料上作广泛的选择,且制造上极其容易,当压差不大时,螺旋密封功率耗损和发热都很小,用冷却水套散热已足够。螺旋密封往往需要辅以停车密封,这样就使结构复杂,并加大了尺寸,故常使应用受到限制。螺旋密封可用于高温、深冷、腐蚀和带有颗粒等的液体,密封条件苛刻,密封效果良好。
  13.1螺旋密封的密封机理
  螺旋密封的轴表面开有螺旋槽,而孔为光表面,这同迷宫密封的开槽情况是一致的,所以可以把螺旋密封看成是迷宫密封的一种特殊型式,称为螺旋迷宫。但是,螺旋迷宫的齿是连续的,不象前述的各种迷宫的齿是连续的齿。由于齿的连续性,通过齿的介质的流动状态发生变化。螺旋槽不再作为膨胀室产生旋涡来消耗流动能量,而是作为推进装置与介质发生能量交换,产生所谓的“泵送作用”,并产生泵送压头,与被密封介质的压力相平衡,即压力差p=0,从而阻止泄露。所以在密封机理上与迷宫密封略有不同。但是,介质在通过间隙时会有一部分越过齿顶留过,而不沿槽向流动,即有透气效应,这和迷宫密封中的情况是一样的。
  根据螺旋结构,螺旋密封的密封机理又稍有区别。
  单段螺旋,它利用螺旋杆泵原理,利用螺旋的泵送作用,把沿泄露间隙的介质推赶回去,以实现密封。它适用于密封液体或气液混合物,无须外加封液,常用于轴承封油。须注意的,螺旋的赶油方向需与油的泄露方向相反,否则,不但不能实现密封,反而会导致泄露量急剧增加。
  两段旋向相反的螺旋,将封液挤向中间,形成液封。液封的压力稍大于或等于被密封介质的压力,即能实现密封。常用于密封气体或密封真空。
  两段旋向相反的螺旋在高旋转频率下将气体向两侧排出,使中间形成高真空陷阱以实现密封。这种密封可用作真空密封。
  从理论上讲,螺旋密封的间隙小则对确保密封越有利。如果间隙大,则液体介质不能同时附着于轴的表面上。假设液体介质仅附着于孔壁而与轴分离,则螺旋密封不起推赶介质的作用,即密封失效。但是,间隙太小,又怕轴与孔壁相碰。为避免产生密封金属偶件的摩擦与,磨损,可在孔壁表面涂上一层石墨。
  13.2迷宫螺旋密封
  迷宫螺旋密封在工业上使用还是不久以前的事,它与螺旋密封的不同之处在于:在轴表面车制了螺旋槽,在密封的孔上也车制成螺套,而且具有与轴相反的螺纹旋向,使轴与螺套间的流动形成强烈的紊流。此外,迷宫螺旋密封的螺旋运动速度要比螺杆密封的高,它在紊流工况下用于低粘度液体。螺旋密封一般用于层流工况下大粘度液体(如粘度大于水的液体)。
  工作原理:在螺杆与螺套之间的工作空间内,液体位于螺套两齿面和螺杆两齿面所围成的若干个蜂窝状的空间内。螺杆与螺套表面间的缝隙呈带凹槽的环形柱面。液体通过这些螺纹时形成旋涡,方向与流出方向相反。由于螺杆绕流液体的动量交换结果,螺杆将能量传给液体。螺旋和螺套与液体相互作用,其结果在通过螺杆与螺套之间间隙的名义分界面上产生摩擦力。液体中产生的摩擦力就在螺杆与螺套之间产生了压力。
  基础知识——机械密封
  14.1机械密封的工作原理
  机械密封又称端面密封(MechanicalSeal),是旋转轴用动密封。机械密封性能可靠,泄露量小,使用寿命长,功耗低,毋须经常维修,且能适应于生产过程自动化和高温、低温、高压、真空、高速以及各种强腐蚀性介质、含固体颗粒介质等苛刻工况的饿密封要求。
  机械密封是靠一对或几对垂直于轴作相对滑动的端面在流体压力和补偿机构的弹力(或磁力)作用下保持接合并配以辅助密封而达到的阻漏的轴封装置。
  机械密封与软填料密封比较如下:
  优点:
  1)密封可靠,在长期运转中密封状态很稳定,泄露量很小,其泄露约为软填料密封的1%;
  2)使用寿命长,在油、水介质中一般可达1~2年或更长,在化工介质中一般能工作半年以上;
  3)擦功率消耗小,其摩擦功率仅为软填料密封的10%~50%;
  4)轴或轴套基本上不磨损;
  5)维修周期长,端面磨损后可自动补偿,一般情况下不需经常性维修;
  6)抗振性好,对旋转轴的振动以及轴对密封腔的偏斜不敏感;
  7)适用范围广,机械密封能用于高温、低温、高压、真空、不同旋转频率,以及各种腐蚀介质和含磨粒介质的密封。
  缺点:
  1)较复杂,对加工要求高;
  2)安装与更换比较麻烦,要求工人有一定的技术水平;
  3)发生偶然性事故时,处理较困难;
  4)价高。
  机械密封前的准备工作:
  1)检查机械密封的型号、规格是否符合设计图纸的要求,所有零件(特别是密封面、辅助密封圈)有无损伤、变形、裂纹等现象,若有缺陷,必须更换或修复。
  2)检查机械密封各零件的配合尺寸、粗糙度、平行度是否符合设计要求。
  3)使用小弹簧机械密封时,应检查小弹簧的长短和刚性是否相同。
  4)检查主机的窜动量、摆动量和挠度是否符合技术要求,密封腔是否符合安装尺寸,密封端盖与轴是否垂直,一般要求:轴窜动量不大于±0.5mm;轴摆动量(旋转环密封圈处)不大于0.06mm;轴最大挠度不大于0.05mm;密封端盖与垫片接触平面对中心线的不垂直度允许差0.03~0.05mm。
  5)应保持清洁,特别是旋转环和静止环密封面及辅助密封圈表面应无杂质、灰尘。不允许用不清洁的布擦拭密封面。
  6)允许用工具敲打密封元件,以防止密封件被损坏。
  14.2机械密封材料
  摩擦副材料
  根据统计,机械密封的泄露大约有80%~95%是由于密封端面,摩擦副造成的。除了要保持密封面平行之外,主要是摩擦副的材料问题。
  摩擦材料应具备下列条件:
  1)机械强度高,能耐压和耐压力变形;
  2)具有耐干磨性,耐高载荷性,自润滑性好;
  3)配对材料的磨合性好,无过大的磨损和对偶腐蚀;
  4)耐磨性好,寿命长;
  5)导热性和散热性好;
  6)耐高温性好;
  7)抗热裂性好;
  8)耐腐蚀性强;
  9)线膨胀系数小,能耐热变形和尺寸稳定性好;
  10)切削加工性好,成型性能好;
  11)气密性好;
  12)密度小。
  (刊载完毕)

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