【正文】 dbdbd1d2dbP SPP CP50 課堂小測驗 外流單端面機械密封的端面比壓的計算 雙端面機械密封的端面比壓計算 51 課堂小測驗(參考答案 ) 外流單端面機械密封的端面比壓的計算 52 課堂小測驗(參考答案 ) 53 雙端面機械密封的端面比壓計算 課堂小測驗(參考答案 ) 54 課堂小測驗(參考答案 ) 55 sF Ap ss ??)(4 2122 ddp s ??sp )(42122 ddA ??? （ N） —— 彈簧比壓，彈性元件施加到密封環(huán)帶單位面積上的壓緊力， Pa A—— 密封環(huán)帶面積，（ m2） 其中， d d1分別為密封環(huán)帶外徑和內徑， m 式中 56 pF 外ep ApF ?? )(4212 ddp b ??p外eA外eA )(4 212 dd b ?? ?bd = (N) —— 介質壓力（ Pa） —— 介質壓力作用于補償環(huán)上的有效載荷面積， m2 = —— 平衡直徑，即介質壓力在補償環(huán)輔助密封圈處的有效作用直徑， m 式中 57 1mF ApF m ?? ?1fp 內efp ApF f ?? )(4222 bf ddp ??fp內eA 內eA )(4 222 bdd ?? = (N) —— 封液壓力（ Pa） —— 封液壓力作用于補償環(huán)上的有效載荷面積， m2 = 式中 58 2mF ApF fm ??2 （ N） tF ApFtt ?? 是補償環(huán)輔助密封與相關元件表面的摩擦阻力，其方向與補償環(huán)軸向移動方向相反。當然摩擦熱除與 PV值有關外，還與摩擦系數及端面面積有關。 對于普通機械密封，泄漏量較小，它帶走的熱量可以忽略，那么摩擦熱主要是由軸導入動靜環(huán)，再由動靜環(huán)傳給周圍介質，即： lTAQl?? ?△ T環(huán)端面溫度與周圍介質溫度差 l溫度降方向的壁厚，軸向為環(huán)厚 h，徑向為端面寬度 b。其結果可能造成端面間液膜汽化，惡化潤滑條件，甚至完全處于干摩擦狀態(tài)，這不僅使磨損加劇，還會導致密封環(huán)的熱裂、變形等等。 (1)閉路自沖洗（圖 324， a） 66 端面直接冷卻 將密封腔內的介質引入 主機低壓側，使介質通過密 封腔進行自循環(huán)而帶走摩擦 熱（圖 324， b），這種方法 適用于密封腔壓力與主機工 作壓力比較接近的場合。對于高溫或含固體顆粒的介質，效果較好。 71 間接冷卻 冷卻液不直接與密封面接觸，其效果沒有直接冷卻效果好，但對冷卻液要求不高。使用并圈彈簧時，須注意旋向是否與軸的旋向一致，其判別方法是：面向旋轉環(huán)端面，視轉軸為順時針方向旋轉者用右旋彈簧；反之，用左旋彈簧。 ⑥ 安裝中不允許用工具敲打密封元件。 77 一、高溫條件 當溫度大于 120℃ 時，即認為是高溫。 ④ 在腐蝕性介質中，高溫會加劇金屬密封件的腐蝕。 79 二、低溫條件 低溫工作的介質多屬液化氣體，具有低沸點、低粘度、高蒸汽壓的特點。這樣能保持優(yōu)異的彈性補償和消除種種因素引起的機械振動，使兩密封面緊密貼合保持良好的運動狀態(tài)。 ③ 與大氣隔絕。 81 三、高壓與真空 按照密封術語，壓力在常壓 1MPa稱作低壓；大于 1~3MPa屬于中壓；超過 3~15MPa稱為高壓。 ② 多端面結構 當端面負荷達到 15MPa以上時，僅依靠材料的選擇及結構型式，都會非常危險。 83 工作壓力 30MPa，轉速 2023rpm。 88 ① 結構上的考慮：減少端面寬度 b，摩擦產生的熱量降低；將彈簧及其加荷裝置設計成靜止式的結構。 ② 在結構上我們可采用外裝式結構，但輔助密封彈簧卻無法避免與介質接觸。 強腐蝕介質的密封結構實例 91 六、含有固體粒子條件 1．含有固體顆粒的介質容易出現(xiàn)： 雜質進入密封端面間，將會劃傷密封面或破壞液膜的連續(xù)性 雜質在補償環(huán)密封圈處沉積會影響補償環(huán)的浮動性 雜質沉積在彈簧上，將使彈簧失去作用 2．提高含固體粒子條件下機械密封的壽命方法 對降溫結晶性介質，可采用保溫或適當提高操作溫度阻止晶粒生成 采用開式傳動大彈簧結構，減少粒子沉積的影響 采用輔助密封，如成型填料、甩砂環(huán)等 密封環(huán)摩擦副選擇高耐磨材料 沖洗措施 可采用自沖洗和內沖洗，多采用自沖洗，但由于內含固體粒子，因此應附設凈化裝置，對雜質進行分離與過濾，如小型旋流器、過濾器等。 ④ 作為彈簧主要有以下幾種方法解決：彈簧外裝；彈簧保護層；泄漏液隔離采用多端面結構等。 89 五、腐蝕性介質條件 ① 處于腐蝕性介質中的密封元件，不僅要注意每一零件本身的耐蝕性，還應防止兩種材料組合一起時產生的電偶腐蝕。 高速條件下，由于 PcV值大，摩擦功率消耗以及相應產生的摩擦熱也大，易使端面溫度升高，造成液膜汽化出現(xiàn)干摩擦出現(xiàn)干摩擦而加劇磨損。 對于真空用機械密封盡可能造成液膜形成的條件，如采用雙端面結構加封液循環(huán)、外裝單端面結構加油盒潤滑等強化潤滑的措施。 解決問題應從結構型式、材質、冷卻與潤滑等方面作一合適的選擇，選擇的重點是密封型式和材料。 ④ 選擇導熱性和低溫性能好的材料，如石墨、青銅等。若把波紋管置于旋轉運動中，則會加速疲勞破壞。所以低溫用機械密封需要考慮以下幾個方面的問題： 溫度為 0~50℃ 時視為普冷機械密封，當溫度低于 50℃ 時視為深冷機械密封。一般是采取積極的冷卻措施和耐高溫的材料。 ② 當高溫超過一定限度時，浸樹脂石墨中的樹脂碳化析出的硬粒劃傷密封面；浸金屬石墨中的金屬熔化滲出，使密封失效。 75 76 第五節(jié) 特殊工況下機械密封的設計要點 在石油 、 化工生產中 ， 由于所處理的介質非常復雜 ， 介質的特性 、 溫度 、 壓力 、 軸徑 、 軸的轉速等各有差別 。 ⑤ 安裝過程中應保持清潔，特別是旋轉環(huán)和靜止環(huán)密封面及輔助密封圈表面應無雜質、灰塵。 ② 檢查機械密封各零件之配合尺寸、粗糙度、平行度是否符合要求。 (5)局部循環(huán)沖洗 70 靜環(huán)背部冷卻 從靜止環(huán)背部將清水、油等冷卻液直接引入密封環(huán)內表面的一種冷卻方法（圖 326），又稱為急冷法、外沖洗法。 (3)貫通自沖洗 68 端面直接冷卻 利用其它壓力源將沖洗冷卻液注入密封腔內（圖 324， d）。合理的方法就是強化冷卻，使端面摩擦熱及時導出。因此要選擇導熱系數大的材料。顯然機械密封端面的摩擦熱就是以這三種方式傳遞出去的。 （ N） —— 由摩擦阻力引起端面比壓增大或減小的值， Pa 59 因此，端面所受凈閉合力為： ??cFspF 1mF fpF 2mF?tF + 60 因此，端面所受凈閉合力為： ??cFspF 1mF fpF 2mF?tF + )(4 2122 ddp