【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 。越大，密封性能也就越好，操作條件波動(dòng)時(shí)，密封仍然可靠。但是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，制造較困難。自緊密封按密封元件變形方式還可以分為軸向自緊密封和徑向自緊密封。按密封材料性能，高壓密封又可分為使密封元件產(chǎn)生塑性變形的塑性密封，使密封元件產(chǎn)生彈性變形的彈性密封。目前，壓力容器常用的密封型式有如下幾種：1）強(qiáng)制密封有平墊密封，卡扎里密封和八角墊密封；2）半自緊密封有雙錐密封；3）自緊密封有楔形密封，五德密封，空心金屬O形環(huán)密封，C形環(huán)密封，B形環(huán)密封，三角墊密封，八角墊密封，平墊自緊密封及橡膠O形圈密封等。九、真空密封真空聯(lián)機(jī)密封性能取決于聯(lián)接處的泄露和真空材料的放氣。對(duì)任何真空系統(tǒng)總希望漏、放氣量與密封形式、密封材料、加工精度及裝配質(zhì)量等諸多因素有關(guān)，故在聯(lián)接處總會(huì)存在一定的漏、放氣量，因此可根據(jù)真空系統(tǒng)工作的性質(zhì)，真空室工作工作應(yīng)力的高低及其出口處抽氣速度的大小提出要求。真空系統(tǒng)中的壓力在高于105Pa真空范圍內(nèi)廣泛使用合成橡膠、環(huán)氧樹脂和塑料。當(dāng)真空度提到壓力107Pa的真空范圍時(shí)，這些密封材料就不能用了，需要應(yīng)用超高真空的密封材料如金或銅作墊圈，而真空殼體不能用軟剛需要改用不銹鋼。超真空氣體內(nèi)的氣體狀態(tài)是動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。系統(tǒng)內(nèi)的壓力極限，一方面與泵的有效抽速有關(guān)，另一方面與來自真空殼體及其內(nèi)部的零部件的氣流量有關(guān)。因雖有系統(tǒng)的有效抽速由于泵有結(jié)構(gòu)尺寸和費(fèi)用的原因，總存在實(shí)際限制。所以，減少氣流量就成為達(dá)到超高真空狀態(tài)的基本設(shè)計(jì)目標(biāo)，成為選擇超高真空材料的主要準(zhǔn)則。作為真空系統(tǒng)內(nèi)部用的材料，要求飽和蒸汽壓低，為了減少慢性解吸和體出氣，要求能耐450℃高溫烘烤，而不降低機(jī)械強(qiáng)度和不發(fā)生化學(xué)和物理損傷。作為真空系統(tǒng)殼體材料，要求能忽略氣體滲透，承受得住大氣壓的壓力，烘烤期間耐空氣侵蝕和不發(fā)生漏氣。此外，要求選用材料，加工制作容易，價(jià)廉易得。對(duì)于真空度低于107Pa的超高真空，雖然天然和合成橡膠是理想的密封圈材料，彈性好，裝配成真空密封后法蘭螺栓受力很小，而且可以多次重復(fù)使用。但由于超高真空系統(tǒng)要求密封圈材料耐250℃烘烤，實(shí)際上可可供選用的幾種橡膠材料都不能滿足要求。真空度更高（即壓力更低）的超高真空，則必須采用金屬密封。真空用橡膠密封圈接觸式真空動(dòng)密封的結(jié)構(gòu)，最常用的有下面幾種類型：1）J型真空用橡膠密封。J型真空用橡膠密封圈工作表面應(yīng)平整光滑，不允許有氣泡雜質(zhì)、凹凸不平等缺陷。2）O型真空用橡膠密封圈。3）骨架型真空用橡膠密封圈4）真空用O形橡膠密封圈金屬密封圈密封的可拆聯(lián)接是超高真空系統(tǒng)中常用的聯(lián)接形式。它是為滿足超高真空要求而必須經(jīng)200～400℃的高溫烘烤除氣而采用的密封方式。常用的金屬密封圈的材料有金絲和無氧銅兩種，它們有下列一些性能：金（Au）具有高的化學(xué)穩(wěn)定性，高溫時(shí)不氧化，塑性好，屈服極限比銅或鋁低一倍，在較小的夾緊力下即可產(chǎn)生塑性變形，膨脹系數(shù)為αg=14106cm/cm℃，比不銹鋼的膨脹系數(shù)αs=18106cm/cm℃稍低。金制密封圈雖有良好的密封性能，但在夾緊力的作用下會(huì)發(fā)生顯著的變形硬化，強(qiáng)度增加。為了保證密封圈密封，必須增大加緊力，而過大的加緊力又會(huì)在法蘭表面上引起壓力痕，影響密封性能。因此，用在要求較高而不經(jīng)過裝拆的聯(lián)接，拆開后重新裝配時(shí)需要更換密封圈。由于金的價(jià)格比較貴，它的應(yīng)用受到較大的限制。銅（Cu）的熱膨脹系數(shù)為αs=106cm/cm℃。銅的硬度比較大，銅制密封圈在使用前必須在真空或氫氣中進(jìn)行退火處理，消除內(nèi)應(yīng)力。無氧銅是目前超高真空密封聯(lián)接中常用的密封圈材料。其不足之處是高溫烘烤中與大氣接觸部分會(huì)氧化，因此，在要求高的情況下，將無氧銅的密封圈的表面鍍一層金，使其具有更好的密封性能。作為聯(lián)接用的法蘭盤材料也必須能承受高溫烘烤、抗氧化以及在高溫時(shí)仍有良好的力學(xué)性能。最常用的材料是不銹鋼。法蘭密封表面的粗糙度和尺寸就精度均應(yīng)滿足超高真空密封的要求。采用軟件變形的動(dòng)聯(lián)接密封非金屬軟件變形的動(dòng)聯(lián)接密封金屬軟件變形的動(dòng)聯(lián)接密封真空用的其他密封真空用磁流體密封真空轉(zhuǎn)軸密封具有代表的典型結(jié)構(gòu)是接觸式的威爾遜密封。為了防止軸在高速旋轉(zhuǎn)、下氣體的泄露，只能增加密封接觸界面上的壓力。但是由此而產(chǎn)生的摩擦發(fā)熱問題卻難以解決。因此，研制摩擦損失小，使用壽命長(zhǎng)的新型密封結(jié)構(gòu)已成為真空裝置中應(yīng)當(dāng)解決的重大問題之一。為了解決這一問題，近年來應(yīng)用磁流體進(jìn)行真空轉(zhuǎn)軸動(dòng)密封的技術(shù)已經(jīng)在國(guó)內(nèi)外取得了成功。真空中應(yīng)用磁流體密封的優(yōu)點(diǎn)：1）磁流體密封真空轉(zhuǎn)軸可消除密封件間的接觸所產(chǎn)生的摩擦損失，提高軸的轉(zhuǎn)速（可達(dá)120000r/min），大大減少泄露。107Pa以上。2）磁流體的密封結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，軸與極靴間的間隙較大，因此可不必要求過高的制造精度。3）磁流體在密封空隙中由磁鐵所產(chǎn)生的磁場(chǎng)所固定，因此軸的起動(dòng)和停止較方便。其缺點(diǎn)是磁流體在高溫下難以穩(wěn)定，工作溫度一般在30～120℃之間。軸的過高或過低溫度下工作時(shí)需要采用冷卻或升溫措施，從而使密封結(jié)構(gòu)復(fù)雜化。聯(lián)接接隔板密封利用磁力把動(dòng)力傳遞當(dāng)真空容器中去的密封是在真空容器外、施加一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)1，該磁場(chǎng)帶動(dòng)真空容器內(nèi)鼠籠式轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，即可達(dá)到隔板密封的目的。這種密封裝置的特點(diǎn)：1）磁聯(lián)接隔板密封對(duì)真空容器內(nèi)的真空條件沒有顯著影響，同其他幾種動(dòng)密封相比，其真空可靠性大。2）運(yùn)動(dòng)件與真空容器壁不相接觸，在傳遞運(yùn)動(dòng)過程中隔板或隔離圈筒除承受壓力差外，不承受其他載荷，從而可以保證磁聯(lián)接隔板密封的可靠性。3）真空容器內(nèi)的“污染”，僅取決于運(yùn)動(dòng)部件本身的結(jié)構(gòu)元件，特別是摩擦部件的放氣及隔板的透氣性。磁聯(lián)接隔板密封結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題：1）外磁鐵應(yīng)盡量接近真空器的內(nèi)壁；2）隔離平板或隔離圈筒應(yīng)用非磁性材料制造；3）傳遞運(yùn)動(dòng)的鐵芯形狀與磁鐵的形狀相適應(yīng)，而且容器壁或真空室內(nèi)的其他零件應(yīng)保證鐵芯運(yùn)動(dòng)方向；4）為了減少放氣和摩擦建議用包著玻璃的鐵芯；5）磁場(chǎng)強(qiáng)度和磁鐵與鐵芯的距離應(yīng)選擇使它們運(yùn)動(dòng)時(shí)與容器壁或容器內(nèi)的水銀、銦等的沖擊不大。十、離心、停車和全封閉密封離心封閉離心密封的結(jié)構(gòu)型式離心密封是利用回轉(zhuǎn)體帶動(dòng)流體使之產(chǎn)生離心力以克服泄露的裝置，其密封能力來源于機(jī)器軸的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)密封元件所做的功，因此它屬于一種動(dòng)力密封。離心密封的特點(diǎn)：它沒有直接接觸的摩擦副，可以采用較大的密封間隙，因此能密封含有固相雜質(zhì)的介質(zhì)，磨損小，壽命長(zhǎng)，若設(shè)計(jì)合理可以做到接近于零泄露。但是這種密封所能克服的壓差小，亦即密封的減壓能力低。離心密封的功率消耗大，甚至可達(dá)泵有效功率的1/3。此外，由于它是一種動(dòng)力密封，所以一停車立即喪失密封功能，為此必須輔以停車密封。離心密封的減壓能力背葉片密封如果工作輪后蓋板上無葉片，亦即為光滑盤時(shí)，則處于后蓋板與泵殼間隙腔中的液體將以工作輪角速度的ω/2的旋轉(zhuǎn)。此時(shí)，間隙空腔中的壓力沿徑向按拋物線規(guī)律分布，如圖105中的壓力將沿ABEKG分布，也就是說，軸封處的壓力降低了。停車密封停車密封是動(dòng)力密封的重要組成部分。當(dāng)部件旋轉(zhuǎn)頻率降低或停車時(shí)，動(dòng)力密封失去密封能力，只有依靠停車密封阻止流體泄漏。某些液封和氣封液帶有停車密封，以便停車后將封液、封氣系統(tǒng)關(guān)閉。停車密封的結(jié)構(gòu)類型有多種，其中應(yīng)用最廣的是離心式停車密封，此外還有壓力調(diào)節(jié)式停車密封，脹胎式停車密封等。典型的離心式停車密封結(jié)構(gòu)，泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)靠背葉片的離心作用密封。停車時(shí)，在彈簧力推動(dòng)下，使泵軸向左滑移而將錐套填料抵緊，阻止泄漏。起動(dòng)后離心子甩開，其抓部拔動(dòng)軸肩使軸左移，將錐套與填料密封脫開，是密封面不受磨損。壓力調(diào)節(jié)式停車密封與螺旋密封組合的壓力調(diào)節(jié)式密封，停車時(shí)，可在軸上移動(dòng)的螺旋套，在彈簧力推動(dòng)下，是其臺(tái)階端面與機(jī)殼端面壓緊而密封。運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，兩段反向的螺旋使間隙中的粘性流體在端面處形成壓力峰，作用于螺旋軸的臺(tái)階端面處使其與殼體端面脫離接觸。帶有滑閥的停車、密封。當(dāng)壓差缸卸壓，片彈簧推移的滑閥與軸肩接緊而實(shí)現(xiàn)停車密封。全封閉密封全封閉密封全封閉密封是將系統(tǒng)內(nèi)外的泄露通道全部隔斷，或者將工作機(jī)和動(dòng)機(jī)置于同一密閉系統(tǒng)內(nèi)，可以完全杜絕介質(zhì)向外泄露。全封閉密封沒有一般動(dòng)密封存在的摩擦、磨損、潤(rùn)滑以及流體通過密封面的流動(dòng)即泄露問題，是一種特殊類型的密封。在密封劇毒、放射性和稀有貴重物質(zhì)等方面以及在其實(shí)驗(yàn)和產(chǎn)生中，全封閉密封都有重要用途。十一、浮環(huán)密封浮動(dòng)環(huán)密封簡(jiǎn)稱浮環(huán)密封，用于離心壓縮機(jī)、氫冷氣輪發(fā)電機(jī)、離心泵等軸封。在中、高壓離心壓氣機(jī)中可供選擇的密封方式有：機(jī)械密封、迷宮密封和填料密封。但由于氣體的散熱和潤(rùn)滑條件不如液體，所以填料密封只有小型、低速才用，而機(jī)械密封在周速大于40m/s溫度高于200℃以后也很難適應(yīng)，只有迷宮密封和浮環(huán)密封是最常用的兩種方式。浮環(huán)密封有下列優(yōu)點(diǎn)：1）密封結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，只有幾個(gè)形狀簡(jiǎn)單的環(huán)、銷、彈簧等零件。多層浮動(dòng)環(huán)也只有這些簡(jiǎn)單零件的組合，比機(jī)械密封零件少。2）對(duì)機(jī)器的運(yùn)行狀態(tài)并不敏感，有穩(wěn)定密封性能。3）的密封件不產(chǎn)生磨損，密封可靠，維護(hù)簡(jiǎn)單、檢修方便。4）因密封件材料為金屬，固耐高溫。5）浮環(huán)可以多個(gè)并列使用，組成多層浮動(dòng)環(huán)，能有效的密封10MPa以上的高壓。6）能用于10000～20000r/min的高速旋轉(zhuǎn)流體機(jī)械，尤其使用于氣體壓縮機(jī)，其許用速度高達(dá)100m/s以上，這是其他密封所不能比擬的。7）只要采用耐腐蝕金屬材料或里襯耐腐蝕的非金屬材料（如石墨）作浮動(dòng)環(huán)，可以用于強(qiáng)腐蝕介質(zhì)的密封。8）因密封間隙中是液膜，所以摩擦功率極小，在、使機(jī)器有較高的效率。浮環(huán)密封的缺點(diǎn)：密封件的制造精度要求高，環(huán)的不同心度和端面的不垂直度和表面不粗糙度對(duì)密封性能有明顯的影響。此外，這種密封對(duì)液體不能做到封嚴(yán)不漏。對(duì)氣體雖然可做到封嚴(yán)，但需要一套復(fù)雜而昂貴的自動(dòng)化供油系統(tǒng)。浮環(huán)密封機(jī)理浮環(huán)密封屬于流阻型非接觸式動(dòng)密封，是依靠密封間隙內(nèi)的流體阻力效應(yīng)而達(dá)到阻漏目的。由于存在間隙，避免了固體摩擦，適用于高速情況，即可封堵液體，也可封堵氣體，但泄露量較大，某些情況下還須配置比較復(fù)雜的密封輔助系統(tǒng)。浮動(dòng)環(huán)浮環(huán)密封裝置的結(jié)構(gòu)有多種型式，其主要型式有：寬環(huán)和窄環(huán)、光滑環(huán)和開口環(huán)、液膜和干式浮動(dòng)環(huán)。寬環(huán)的寬度相對(duì)其直徑來說較大，其比例l/D=～。這種環(huán)的特點(diǎn)在于工作時(shí)作用在此環(huán)上的流體動(dòng)力要比窄環(huán)大，并且不需用對(duì)正中心的附件。在一定的壓差和泄露量之下，其數(shù)目可以比窄環(huán)少些，這樣，密封裝置的結(jié)構(gòu)可以簡(jiǎn)化，并便于裝拆和檢修。寬環(huán)的缺點(diǎn)在于環(huán)的兩側(cè)會(huì)有較大的壓差，這樣，作用在環(huán)端面上的壓力也就較大，在自由浮動(dòng)時(shí)所須克服的端面摩擦力較大，即浮動(dòng)較為困難。窄環(huán)的寬度相對(duì)其直徑較小，其比例l/D=～。窄環(huán)與軸的間隙較小，工作時(shí)，間隙中形成的流體動(dòng)力較小，因此其自動(dòng)同心的能力較差，大多用橡膠O型圈來幫助對(duì)正中心。由于采用這種輔助措施，偏心度較小，停車時(shí)間也較少，這樣，雖然環(huán)窄，泄露量卻不大。窄環(huán)也可以不用O形圈定位，而改用彈簧。環(huán)在彈簧力的作用下，壓在隔離環(huán)端面上。當(dāng)密封液的壓力降低時(shí)，環(huán)仍可以保持它的對(duì)正中心位置。由于作用在每個(gè)窄環(huán)上的壓力差比寬環(huán)小，所以環(huán)作用在隔離環(huán)端面上的壓力也就小，即窄環(huán)容易浮動(dòng)。光滑環(huán)和開口環(huán)光滑環(huán)的內(nèi)孔是光滑的；開槽環(huán)的內(nèi)孔全長(zhǎng)開槽或部分開槽。由于光滑環(huán)與軸表面的間隙中水力摩擦較小，使用中回出現(xiàn)較大的泄露量。開槽環(huán)的內(nèi)孔加工有許多道環(huán)形槽，與軸的間隙中水力摩擦較大，在同樣的壓差和同樣的寬度下，泄露量要比光滑環(huán)小，特別是在高轉(zhuǎn)速下可以作到完全不漏，液膜形成也很穩(wěn)定，能有效的起到密封作用。所以，對(duì)于高速轉(zhuǎn)軸，開槽環(huán)比光滑環(huán)好，如將光滑浮環(huán)密封與機(jī)械密封作比較，在低速時(shí)機(jī)械密封的泄露量少些，高速下則光滑環(huán)少些，因此，高速轉(zhuǎn)動(dòng)密封宜用光滑環(huán)。但是，當(dāng)旋轉(zhuǎn)頻率太高時(shí)，由于密封油的粘性阻滯作用，密封油會(huì)發(fā)熱。為了散熱，常常有意保持一定的泄露量。而泄露量除與環(huán)的形式有關(guān)外，還與運(yùn)動(dòng)速度、油的特性、入口油溫和大氣溫度等有關(guān)。液膜和干式浮動(dòng)環(huán)浮動(dòng)密封既可密封液體，也可密封氣體。用以阻止液體泄露的稱為液膜浮環(huán)密封；用于阻止氣體泄露的稱為干式浮環(huán)密封，因?yàn)楦…h(huán)通常石墨等固體自潤(rùn)滑材料制造，故又稱石墨浮環(huán)密封。石墨浮環(huán)密封：波形片彈簧的彈力及氣體壓力使各浮動(dòng)環(huán)的一個(gè)端面分別與各隔離環(huán)的一個(gè)端面緊密貼合，組阻止氣體沿徑向泄露，并靠端面的摩擦力防止環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)通過浮動(dòng)環(huán)密封沿軸向漏出的少量氣體由排漏空排出，或引至主機(jī)的氣體進(jìn)口。石墨浮環(huán)密封的工作間隙不是定值，而是隨摩擦發(fā)熱狀況而自行調(diào)整，故有“熱自調(diào)間隙密封”之稱。16