【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 7靜環(huán)； 5一推環(huán)； 6一彈簧； 7緊定螺釘； 8彈簧座； 8靜環(huán)密封圈； 9防轉(zhuǎn)銷(xiāo) 9一防轉(zhuǎn)銷(xiāo) ? 內(nèi)裝式可使泵軸長(zhǎng)度減小，但彈簧直接與介質(zhì)接觸，外裝式正好相反。在常用的外裝式結(jié)構(gòu)中，動(dòng)環(huán)與靜環(huán)接觸端面上所受介質(zhì)作用 力和彈簧力的方向相反，當(dāng)介質(zhì)壓力有波動(dòng)或升高時(shí)，若彈簧力余量不大，就會(huì)出現(xiàn)密封不穩(wěn)定；而 ? 當(dāng)介質(zhì)壓力降低時(shí)，又因彈簧力不變 ,使端面上受力過(guò)大，特別是在低壓?jiǎn)?dòng)時(shí)，由于摩擦副尚未形成液膜，端面上受力過(guò)大容易磨傷密封面。所以外裝式適用于介質(zhì)易結(jié)晶、有腐蝕性、較黏稠和壓力較低的場(chǎng)合。 ? 內(nèi)裝式的端面比壓隨介質(zhì)壓力的升高而升高，密封可靠，應(yīng)用較廣。 ②非平衡型與平衡型 ? 非平衡型與平衡型在端面密封中，介質(zhì)施加于密封端面上的載荷情況，可用載荷系數(shù)久表示，如圖 1— 23所示。載荷系數(shù) K為介質(zhì)壓力的作用面積與密封端面面積之比， ③單端面與雙端面機(jī)械密封 ? 單端面與雙端面機(jī)械密封動(dòng)環(huán)與靜環(huán)組成摩擦副，有一對(duì)摩擦副的稱為單端面機(jī)械密封，如圖 1— 20所示，有兩個(gè)摩擦副的稱為雙端面機(jī)械密封，如圖 l— 21所示。與單端面密封相比，雙端面密封有更好的可靠性，適用范圍更廣，可以完全防止被密封介質(zhì)的外泄漏，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，造價(jià)高。 (3)機(jī)械密封 零件材料 ? 正確合理地選擇機(jī)械密封裝置中的各零件材料，是保證密封效果，延長(zhǎng)使用壽命的重要條件。材料必須滿足設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)中的工作條件，具有較高的強(qiáng)度、剛度、耐蝕性、耐磨性和良好的加工性。 ? 在一對(duì)摩擦副中，不用同一材料制造動(dòng)環(huán)和靜環(huán)，以免運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)生咬合現(xiàn)象。通常是動(dòng)環(huán)材質(zhì)硬，靜環(huán)材質(zhì)軟，即硬 — 軟配對(duì)。常用的金屬材料有鑄鐵、碳鋼、鉻鋼、鉻鎳鋼、青銅、碳化鎢等，非金屬材料有石墨浸漬巴氏合金、石墨浸漬樹(shù)脂、填充聚四氟乙烯、酚醛塑料、陶瓷等。 ? 輔助密封圈一般用各種橡膠、聚四氟乙烯、軟聚氯乙烯塑料等。 ? 彈簧常用材料有磷青銅、彈簧鋼及不銹鋼。 (4)冷卻沖洗 ? 由于機(jī)械密封本身的工作特點(diǎn)，動(dòng)靜環(huán)的端面在工作中相互摩擦，不斷 ? 產(chǎn)生摩擦熱，使端面溫度升高，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使摩擦副間的液膜汽化，造成干摩擦，使摩擦副嚴(yán)重磨損，溫度升高還使輔助密封圈老化，失去彈性，動(dòng)靜環(huán)產(chǎn)生變形。為了消除這些不良影響，保證機(jī)械密封的正常工作，延長(zhǎng)使用壽命，故要求對(duì)不同工作條件采取適當(dāng)?shù)睦鋮s措施，以將摩擦熱及時(shí)帶走。常用的冷卻措施有沖洗法和冷卻法。 a、沖洗法利用密封液體或其他低溫液體沖洗密封端面，帶走摩擦熱并防止雜質(zhì)顆粒積聚。在被輸送液體溫度不高，雜質(zhì)含量較少的情況下，由泵的出口將液體引入密封腔沖洗密封端面，然后再流回泵體內(nèi)，使密封腔內(nèi)液體不斷更新，帶走摩擦熱。當(dāng)被輸送液體溫度較高或含有較多雜質(zhì)時(shí)，可在沖洗回路中裝冷卻器或過(guò)濾器，也可以從外部引入壓力相當(dāng)?shù)某孛芊庖?。常用的沖洗冷卻機(jī)械密封裝置的結(jié)構(gòu)如圖l— 24所示。 ? b、冷卻法分為直接冷卻和間接冷卻。直接冷卻是用低溫冷卻水直接與摩擦副內(nèi)徑接觸，冷卻效果好。缺點(diǎn)是冷卻水硬度高時(shí)，水垢堆積在軸上會(huì)使密封失效。并且要有防止冷卻水向大氣一側(cè)泄漏的措施，因此，使用受到限制。 ? 間接冷卻常采用靜環(huán)背部引入冷卻水結(jié)構(gòu)，如圖 1— 25所示。也可采用密封腔外加冷卻顯著，話用于輸送高溫液體。 圖 124沖洗冷卻機(jī)械密封裝置 圖 1— 25靜環(huán)背部引入冷卻水 圖 1— 26密封腔外加冷卻水套 （五）、軸向力平衡裝置 1．軸向力及危害性 ? 離心泵工作時(shí)，由于葉輪兩側(cè)液體壓力分布不均勻，如圖 12— 27所示，而產(chǎn)生一個(gè)與軸線平行的軸向力，其方向指向葉輪入口。此外，當(dāng)液體從軸向流入葉輪，然后又立即轉(zhuǎn)為徑向進(jìn)入葉片間的流道時(shí)，由于軸向動(dòng)量的突然變化，產(chǎn)生作用于葉輪的軸向沖力。但是，這個(gè)力比較小，并被壓力差引起的軸向力抵消，一般可不考慮。 ? 由于軸向力的存在，使泵的整個(gè)轉(zhuǎn)子發(fā)生向葉輪吸人口的竄動(dòng)，引起泵的振動(dòng)，軸承發(fā)熱，并使葉輪入口外緣與密封環(huán)產(chǎn)生摩擦，嚴(yán)重時(shí)使泵不能正常工作，甚至損壞機(jī)件。尤其是多級(jí)泵，軸向力的影響更為嚴(yán)重。因此必須平衡軸向力以限制轉(zhuǎn)子的軸向竄動(dòng)。 圖 l— 27離心泵軸向力示意圖 2．平衡裝置 (1)單級(jí)泵的平衡裝置 ? ①葉輪上開(kāi)平衡孔如圖 1— 28 (a)所示，可使葉輪兩側(cè)的壓力基本上得到平衡。但由于液體通過(guò)平衡孔有一定阻力，所以仍有少部分軸向力不能完全平衡，并且會(huì)使泵的效率有所降低，這種方法主要優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，多用于小型離心泵。 ? ②泵體上裝平衡管如圖 1— 28 (b)所示，將葉輪背面的液體通過(guò)平衡管與泵入口處液體相連通來(lái)平衡軸向力。這種方法比開(kāi)平衡孔優(yōu)越，它不干擾泵入口液體流動(dòng)，效率相對(duì)較高。 (a)開(kāi)平衡孔 (b)接平衡管 (c)葉輪背面帶平衡葉片 ? ③采用雙吸葉輪雙吸葉輪的外形和液體流動(dòng)方向均為左右對(duì)稱，所以理論上不會(huì)產(chǎn)生軸向力，但由于制造質(zhì)量及葉輪兩側(cè)液體流動(dòng)的差異，仍可能有較小的軸向力產(chǎn)生，由軸承承受。 ? ④采用平衡葉片如圖 l— 28 (c)所示，在葉輪輪盤(pán)的背面裝有若干徑向葉片。當(dāng)葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，它可以推動(dòng)液體旋轉(zhuǎn)，使葉輪背面靠葉輪中心部分的液體壓力下降，下降的程度與葉片的尺寸及葉片與泵殼的間隙大小有關(guān)。此法的優(yōu)點(diǎn)是除了可以減小軸向力以外，還可以減少軸封的負(fù)荷；對(duì)輸送含固體顆粒的液體，則可以防止懸浮的固體顆粒進(jìn)入軸封。但對(duì)易與空氣混合而燃燒爆炸的液體，不宜采用此法。 (2)多級(jí)泵的平衡裝置 ? 分段式多級(jí)離心泵的軸向力是各級(jí)葉輪軸向力的疊加，其數(shù)值很大，不可能完全由軸承來(lái)承受，必須采取有效的平衡措施。 ? ①葉輪對(duì)稱布置將離心泵的每?jī)蓚€(gè)葉輪以相反方向?qū)ΨQ地安裝在同一泵軸上，使每?jī)蓚€(gè)葉輪所產(chǎn)生的軸向力互相抵消，如圖 1— 29所示。這種方案流道復(fù)雜，造價(jià)較高。當(dāng)級(jí)數(shù)較多時(shí)，由于各級(jí)泄漏情況不同和各級(jí)葉輪輪毅直徑不相同，軸向力也不能完全平衡，往往還需采用輔助平衡裝置。 圖 1— 29葉輪對(duì)稱布置圖 ? ②平衡盤(pán)裝置因分段式多級(jí)離心泵葉輪沿一個(gè)方向裝在軸上，其總的軸向力很大，常在末級(jí)葉輪后面裝平衡盤(pán)來(lái)平衡軸向力。平衡盤(pán)裝置由裝在軸上的平衡盤(pán)和固定在泵殼上的平衡環(huán)組成，如圖 130所示。 在平衡盤(pán) 5與平衡環(huán) 4之間有一軸向間隙 b，在平衡盤(pán) 5與平衡套 3之間有一徑向間隙 b0，平衡盤(pán) 5后面的平衡室與泵的吸人口用管子連通，這樣徑向間隙前的壓力是末級(jí)葉輪背面的壓力P2，平衡盤(pán)后的壓力是接近吸入口的壓力 Pl。泵啟動(dòng)后由多級(jí)泵末級(jí)葉輪流出來(lái)的高壓液體流過(guò)徑向間隙 b0，壓力下降到 P‵ ，由于壓力 P‵ ＞ Pl，就有壓力 P‵ 一 Pl作用在平衡盤(pán) 5上，這個(gè)力就是平衡力，方向與作用在葉輪上的軸向力相反。 ? 離心泵工作時(shí)，當(dāng)葉輪上的軸向力大于平衡盤(pán) 5上的平衡力時(shí)，泵的轉(zhuǎn)子就會(huì)向吸入方向竄動(dòng)，使平衡盤(pán) 5的軸向間隙 b0減小，增加液體的流體阻力，因而減少了泄漏量。泄漏量減少后，液體流過(guò)徑向間隙 b0的壓力降減小，從而提高了平衡盤(pán) 5前面的壓力 p‵ ，即增加了平衡盤(pán) 5上的平衡力。隨著平衡盤(pán) 5向左移動(dòng)，平衡力逐漸增加，當(dāng)平衡盤(pán) 5移動(dòng)到某一個(gè)位置時(shí)，平衡力與軸向力相等，達(dá)到平衡。 ? 同樣，當(dāng)軸向力小于平衡力時(shí)，轉(zhuǎn)子將向右移動(dòng)，移動(dòng)一定距離后軸向力與平衡力將達(dá)到新的平衡。由于慣性，運(yùn)動(dòng)著的轉(zhuǎn)子不會(huì)立刻停止在新的平衡位置上，而是繼續(xù)移動(dòng)促使平衡破壞，造成轉(zhuǎn)子向相反方向移動(dòng)的條件。 ? 泵在工作時(shí)，轉(zhuǎn)子永遠(yuǎn)也不會(huì)停止在某一位置，而是在某一平衡位置左右軸向竄動(dòng)。當(dāng)泵的工作點(diǎn)改變時(shí)，轉(zhuǎn)子會(huì)自動(dòng)地移到另一平衡位置進(jìn)行軸向竄動(dòng)。由于平衡盤(pán)有自動(dòng)平衡軸向力的特點(diǎn)，因而得到廣泛應(yīng)用。 圖 12— 30多級(jí)泵的平衡盤(pán)裝置 l末級(jí)葉輪； 2尾段； 3平衡套； 4一平衡環(huán)； 5一平衡盤(pán)； 6接吸入口的管孔 (六 )、轉(zhuǎn)子的不平衡 ? 動(dòng)不平衡 如果在一個(gè)轉(zhuǎn)子上，能夠綜合出兩個(gè)大小相等、方向相反，但不在同一直徑的不平衡重量，則轉(zhuǎn)子在靜止時(shí)雖然能獲得平衡， — 但在旋轉(zhuǎn)時(shí)就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)不平衡的力偶，這力偶不能在靜力狀態(tài)下確定，而只能在轉(zhuǎn)子動(dòng)態(tài)下確定，故稱為動(dòng)不平衡狀態(tài)，如圖 131 b所示。 ? 動(dòng)不平衡狀態(tài)一般常出現(xiàn)在長(zhǎng)度與直徑之比 (L／ D)較大的 (即柱狀的 )轉(zhuǎn)子上，如多級(jí)離心泵、高速泵、離心機(jī)、水環(huán)泵、電動(dòng)機(jī)和離心式壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)子等。 1． 動(dòng)不平衡 2． 混合不平衡 ? 混合不平衡 如果在一個(gè)轉(zhuǎn)子上，既有靜不平衡：又有動(dòng)不平衡，這就稱為混合不平衡狀態(tài)，如圖 131c所示。這種混合不平衡狀態(tài)是最普遍的一種不平衡的狀態(tài)，它多半產(chǎn)生在長(zhǎng)度和直徑較大的轉(zhuǎn)子上。 為了消除轉(zhuǎn)子上的不平衡力或不平衡力偶所引起的有害的影響，必須精確地測(cè)定出不平衡重量所在的方位和大小，然后設(shè)法用平衡重來(lái)平衡之。這種操作過(guò)程就稱為轉(zhuǎn)子找平衡，一般可以分為靜平衡和動(dòng)平衡兩種方法。 ? 通常凡是需要找動(dòng)平衡的轉(zhuǎn)于，最好都預(yù)先找好靜平衡，然后再找動(dòng)平衡。反之，凡是已經(jīng)找好動(dòng)平衡的轉(zhuǎn)子，就不需要再找靜平衡，因?yàn)閯?dòng)平衡的精度比靜平衡來(lái)得高。 靜平衡 ? 靜平衡原理 凡是可以在靜止?fàn)顟B(tài)下測(cè)定轉(zhuǎn)子不平衡重量所在的方位，同時(shí)又能確定平衡重應(yīng)加的位置和大小，這種找平衡的方法稱為靜平衡。 ? 靜平衡是根據(jù)靜力平衡的原理來(lái)找平衡的。找靜平衡時(shí)，一般是先測(cè)定不平衡重量 G或△ G的方位，然后在其相反方向上，選擇一個(gè)適當(dāng)?shù)奈恢眉由弦欢ㄖ亓康钠胶庵?Qo來(lái)平衡之，如圖 12— 32所示。此時(shí)，不平衡重和平衡重應(yīng)滿足以下力矩平衡方程 (即兩者的重徑積或