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機(jī)械密封知識密封知識概論機(jī)械密封課件-資料下載頁

2025-01-08 03:41本頁面
  

【正文】 主要包括沖洗、冷卻、過濾 、封液 裝置等 。 這些裝置同機(jī)械密封配套使用 ,可以大大改善原有的惡劣、苛刻的工況條件,為機(jī)械密封創(chuàng)造一個良好的工作環(huán)境,對 保證機(jī)械密封長久可靠的工作起著重要的作用 。 化學(xué)工業(yè)出版社 2022/2/2 由于密 封介質(zhì) 溫度高或密封端面相互摩擦而 產(chǎn)生 熱量 , 都會使密封端面溫度升高 , 如不采取冷卻措施 ,會導(dǎo)致密封失效或加速密封裝置的損壞,降低其壽命,具體表現(xiàn)如下: ① 密封端面 間 的液膜黏度降低 , 汽化 甚至使液膜失穩(wěn)或破壞,從而加劇密封端 面磨損 , 密封失效 ; ② 使密封環(huán)變形 、熱裂,碳石墨環(huán) 浸漬 劑被燒化或熔化; ③ 加速了 介質(zhì) 對密封零件的腐蝕作用 ; ④ 造成 由 橡膠、塑料等材料 構(gòu)成的密封圈 老化、分解 ; ⑤密封面間介質(zhì)壓力增大,使端面打開而造成泄漏。采取冷卻措施后,可以降低因機(jī)械密封端面摩 擦而產(chǎn)生的熱量和密封腔內(nèi)流體的溫度 , 從而保證機(jī)械密封的正常工作。 而對于易結(jié)晶、易凝固的介質(zhì),則需要采取保溫措施,使介質(zhì)不結(jié)晶、不凝固。 化學(xué)工業(yè)出版社 2022/2/2 被密封介質(zhì) 中的微細(xì)固體顆粒、污垢等雜質(zhì)對機(jī)械密封有極大的危害性。當(dāng)雜質(zhì)進(jìn)入機(jī)械密封端面時 , 會使密封環(huán)端面產(chǎn)生劇烈磨損。雜質(zhì)集結(jié)在密封圈和彈簧周圍 ,會使密封環(huán)失去浮動性 , 彈簧失去彈性 , 造成密封失效 。因此 , 必須采取適當(dāng)?shù)拇胧┘右钥朔蚪档陀绊憽?除從機(jī)械密封本身結(jié)構(gòu)形式及材料選擇上加以考慮外, 很重要的一條就是要采取沖洗和過濾等措施。 沖洗主要是利用被密封介質(zhì)或其它與被密封介質(zhì)相容的有壓力流體 , 引入密封腔 , 進(jìn) 行 不斷循 環(huán), 這樣 , 既可以起到冷卻作用 , 又可以防止雜質(zhì)等沉積。 另一個積極可靠的方法是設(shè)置必要的過濾裝置 , 以清除被密封介質(zhì)及管道中的雜質(zhì) , 保證機(jī)械密封正常的工作。 化學(xué)工業(yè)出版社 2022/2/2 3. 封 堵 隔離 直接密封氣相介質(zhì),高溫、有毒、貴重、易汽化、易結(jié)晶及含固體顆粒液相介質(zhì)具有較大難度,可借助機(jī)械密封系統(tǒng),采用雙端面機(jī)械密封來 更換密封介質(zhì) 。 在雙端 面 機(jī)械密封中 , 需要從外部引入與被密封介質(zhì)相容的密封流體 , 通常稱做 封液 。 封液在密封腔體中不僅有改善潤滑條件和冷卻的作用 ,還起 封 堵 隔離 的作用 。由于封液壓力稍高于被密封介質(zhì)壓力 ,故工作介質(zhì)端密封端面兩側(cè)的壓力差很小 , 密封容易解決 ,且發(fā)生泄漏時 , 只能是封液向設(shè)備內(nèi)漏 , 而不會發(fā)生被密封介質(zhì)外漏。因此 , 它被廣泛用于易燃 、 易爆、有害氣體、強(qiáng)腐蝕介質(zhì)等密封要求嚴(yán)格的場合。為使封液與被密封介質(zhì)之間保持一定的壓力差 , 并當(dāng)介質(zhì)壓力波動時 , 所需壓差仍保持不變 , 則需要有壓力平衡裝置。 化學(xué)工業(yè)出版社 2022/2/2 (二)沖洗 沖洗是一種控制溫度、延長機(jī)械密封壽命的最有效措施。沖洗的 目的 在于帶走熱量、降低密封腔溫度,防止液膜汽化,改善潤滑條件,防止干運(yùn)轉(zhuǎn)、雜質(zhì)沉積和氣囊形成。 根據(jù)沖洗液的來源和走向,沖洗可分為外沖洗、自沖洗和循環(huán)沖洗。 化學(xué)工業(yè)出版社 2022/2/2 ( 1)外沖洗 利用外來沖洗液注入密封腔,實現(xiàn)對密封的沖洗稱為外沖洗。 沖洗液應(yīng)是與被密封介質(zhì)相容的潔凈液體,沖洗液的壓力應(yīng)比密封腔內(nèi)壓力高 ?。 這種沖洗方式用于被密封介質(zhì)溫度較高,容易汽化,腐蝕性強(qiáng),雜質(zhì)含量較高的場合。 化學(xué)工業(yè)出版社 2022/2/2 ( 2)自沖洗 利用被密封介質(zhì)本身來實現(xiàn)對密封的沖洗稱為自沖洗,適用于密封腔內(nèi)的壓力小于泵出口壓力,大于泵進(jìn)口壓力的場合。具體有正沖洗、反沖洗和全沖洗。 ①正沖洗 。利用泵內(nèi)部壓力較高處(通常是泵出口)的液體作為沖洗液來沖洗密封腔 。 這是最常用的沖洗方法。為了控制沖洗量,要求密封腔底部有節(jié)流襯套,管路上裝孔板。 化學(xué)工業(yè)出版社 2022/2/2 ② 反沖洗 從密封腔引出密封介質(zhì)返回泵內(nèi)壓力較低處(通常是泵入口處),利用密封介質(zhì)自身循環(huán)沖洗密封腔。 這種方法常用于密封腔壓力與排出壓力差極小的場合。 化學(xué)工業(yè)出版社 2022/2/2 ③ 全沖洗 從泵高壓側(cè)(泵出口)引入密封介質(zhì),又從密封腔引出密封介質(zhì)返回泵的低壓側(cè)進(jìn)行循環(huán)沖洗。 這種沖洗又叫貫穿沖洗。對于低沸點液體要求在密封腔底部裝節(jié)流襯套,控制并維持密封腔壓力。 化學(xué)工業(yè)出版社 2022/2/2 ( 3)循環(huán)沖洗 利用循環(huán)輪(套)、壓力差、熱虹吸等原理實現(xiàn)沖洗液循環(huán)使用的沖洗方式稱為循環(huán)沖洗 。 利用裝在軸(軸套)上的循環(huán)輪的泵送作用,使密封腔內(nèi)介質(zhì)進(jìn)行循環(huán),帶走熱量,此法適用于泵進(jìn)、出口壓差很小的場合,一般熱水泵采用它,可以降低密封腔和軸封的溫度。 化學(xué)工業(yè)出版社 2022/2/2 沖洗液流量按密封裝置的熱平衡核算原理確定。常規(guī)機(jī)械密封裝置的沖洗液量可按密封件軸徑規(guī)格確定,見表 310。 化學(xué)工業(yè)出版社 2022/2/2 (三)冷卻 當(dāng)密封裝置依靠自然散熱不能維持密封腔工作允許溫度時,以及采用熱介質(zhì)進(jìn)行自沖洗時,應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)制冷卻。冷卻是溫度調(diào)節(jié)設(shè)施中的重要組成部分,是經(jīng)常采用的一種輔助設(shè)施,對及時導(dǎo)出機(jī)械密封的摩擦熱及減少高溫介質(zhì)的影響有很大作用。冷卻可分為直接冷卻和間接冷卻兩種。 前面介紹的沖洗實質(zhì)上是一種直接冷卻 。 化學(xué)工業(yè)出版社 2022/2/2 1. 間接冷卻 間接冷卻有密封腔夾套冷卻、靜環(huán)外周冷卻、軸套冷卻和換熱器冷卻等方式。換熱器冷卻中有密封腔內(nèi)置式換熱器和外置式冷卻器、蛇(盤)管冷卻器、套管冷卻器、翅片冷卻器以及缺水地帶用的蒸發(fā)冷卻器。常用的傳熱介質(zhì)是水、蒸汽和空氣。 圖 339 夾套、靜環(huán)外周及軸套冷卻示意圖 a— 夾套冷卻; b— 靜環(huán)外周冷卻; c— 軸套冷卻 化學(xué)工業(yè)出版社 2022/2/2 間接冷卻的效果比直接冷卻要差一些,但冷卻液不與介質(zhì)接觸,不會被介質(zhì)污染,可以循環(huán)使用,同時也可以與其它冷卻措施配合在一起,實現(xiàn)綜合冷卻。 對于密封易結(jié)晶、易凝固的液體介質(zhì),有時需要加熱或保溫。密封高黏度介質(zhì),在啟動前需要預(yù)熱,以便減少啟動轉(zhuǎn)矩。對于實現(xiàn)間接冷卻的結(jié)構(gòu),同樣可以用來實現(xiàn)加熱或保溫。 圖 340 蛇管和翅片冷卻示意圖 化學(xué)工業(yè)出版社 2022/2/2 2. 急冷或阻封 向密封端面的低壓側(cè)注入液體或氣體被稱為急冷或阻封,具有冷卻密封端面(注入蒸汽時則為保溫),隔絕空氣或濕氣,防止或清除沉淀物,潤滑輔助密封,熄滅火花,稀釋和回收泄漏介質(zhì)等功能。 為了防止注入流體的泄漏,需要采用輔助密封,如襯套密封、油封或填料密封。急冷或阻封流體一般用水、蒸汽或氮?dú)?。液體的壓力通常為 ?,進(jìn)出口的溫差控制在 3?5℃ 為宜。 化學(xué)工業(yè)出版社 2022/2/2 圖 341為典型機(jī)械密封系統(tǒng)配管接口,其中包含急冷(阻封)接口及密封急冷液的輔助密封。 圖 341 機(jī)械密封系統(tǒng)配管接口 1— 密封腔; 2— 底襯套; 3— 軸套; 4— 補(bǔ)償環(huán)組件; 5— 非補(bǔ)償環(huán)組件; 6— 輔助密封裝置或節(jié)流襯套; 7— 端蓋 F— 沖洗液接口; Q— 急冷液接口; D— 排液接口; V— 排氣接口 化學(xué)工業(yè)出版社 2022/2/2 (四)封液系統(tǒng) 雙端面機(jī)械密封須有封液,對大氣側(cè)端面進(jìn)行冷卻、潤滑,對介質(zhì)側(cè)端面進(jìn)行液封。封液的壓力必須高于介質(zhì)壓力,一般高 ?。封液系統(tǒng)有以下幾種。 1. 利用虹吸的封液系統(tǒng) 該系統(tǒng)利用密封腔的壓力和虹吸罐的位差,保證封液與介質(zhì)間具有穩(wěn)定壓差。由于溫差相應(yīng)地有了密度差而造成熱虹吸封液循環(huán)供給系統(tǒng)。為了產(chǎn)生良好的封液循環(huán),罐內(nèi)液位可以比密封腔高出 1?2m(不允許管路上有局部阻力),系統(tǒng)循環(huán)液體量為 ?3L(即在密封腔和管路內(nèi)的液體量),罐的容量通常為循環(huán)液體量的 5倍。 化學(xué)工業(yè)出版社 2022/2/2 內(nèi)置泵送機(jī)構(gòu)通常為螺旋輪,此外,冷卻器和封液系統(tǒng)構(gòu)成一整體。利用虹吸自然循環(huán)的封液系統(tǒng)在功耗小于 時有效,而利用泵送機(jī)構(gòu)的強(qiáng)制循環(huán)封液系統(tǒng)功率消耗可達(dá) 4kW時有效。通過冷卻器的水溫為 20℃ ,出密封腔液溫不超過 60℃ 。 化學(xué)工業(yè)出版社 2022/2/2 化學(xué)工業(yè)出版社 2022/2/2 化學(xué)工業(yè)出版社 2022/2/2 (五)雜質(zhì)過濾 ?密封介質(zhì)中往往會由于介質(zhì)本身(如漿液、油漿等)含有固體顆粒、易結(jié)晶、結(jié)焦等性質(zhì),在一定工作條件下出現(xiàn)固體顆粒,還有一些特殊用途泵的密封(如塔底泵、釜底泵的密封)在系統(tǒng)中有殘渣、鐵銹、污垢,甚至于安裝時有殘留雜物,都會給機(jī)械密封帶來較大的危害。 ?除去固體顆粒等雜質(zhì)是機(jī)械密封系統(tǒng)的一種基本功能,可采用過濾器或旋液分離器來除去系統(tǒng)中的雜質(zhì)。 ?機(jī)械密封系統(tǒng)用過濾器有濾網(wǎng)過濾器,磁環(huán)加濾網(wǎng)過濾器,適用于固體成分密度接近或小于密封流體的情況,其分離精度為 10?100?m,但易堵塞,應(yīng)并聯(lián)兩臺使用。加磁環(huán)的過濾器能除去磁性微粒。 化學(xué)工業(yè)出版社 2022/2/2 ?旋液分離器(旋流器)是利用離心沉降原理來分離固體顆粒(顆粒密度大于密封流體的密度)的器件。含有固體顆粒的流體沿切向進(jìn)入旋液分離器后,由于存在壓差,流體沿錐形內(nèi)表面高速流動,形成沿錐形腔的旋渦。在旋渦產(chǎn)生的離心力的作用下,密度比流體大的微小顆粒被拋向錐形壁面,然后逐漸沉積到位于錐頂?shù)某隹谔?,成泥漿狀排除。分離后清潔的液體從旋液分離器的上部出口流出.其分離精度可達(dá)微米級。 化學(xué)工業(yè)出版社 2022/2/2 第四節(jié) 機(jī)械密封的選擇、使用及維修 一、機(jī)械密封的選擇 外部公用工程 主要因素 裝備特點 介質(zhì)性質(zhì) 操作條件 密封標(biāo)準(zhǔn) 其它因素 化學(xué)工業(yè)出版社 2022/2/2 ( 1)過程裝備的特點 ?過程裝備的特點對機(jī)械密封的選擇有重要影響。必須考慮過程裝備的 重要程度、種類、規(guī)格、安裝和運(yùn)行方式 等。 ?不同類型的過程裝備要求選擇不同類型的機(jī)械密封。比較典型的有泵用機(jī)械密封、釜用機(jī)械密封、壓縮機(jī)用機(jī)械密封等。 ( 2)被密封介質(zhì)的性質(zhì) 有化學(xué)性質(zhì)、物理性質(zhì)及危險性等。 ①化學(xué)性質(zhì) ?密封部件材料要能耐介質(zhì)的腐蝕。 腐蝕性較弱的介質(zhì),通常選用內(nèi)裝式機(jī)械密封。對于強(qiáng)腐蝕性介質(zhì),由于彈簧選材較困難,可選用外裝式或聚四氟乙烯波紋管式機(jī)械密封。 化學(xué)工業(yè)出版社 2022/2/2 ?介質(zhì)的揮發(fā)特性 。 在輸送易揮發(fā)性介質(zhì)時,應(yīng)考慮如何保持密封面的液相潤滑。當(dāng)有汽化危險時,過程裝備的主密封應(yīng)采用平衡式結(jié)構(gòu)和低摩擦系數(shù)的密封面材料,以減少摩擦熱量,并采用導(dǎo)熱性能良好的材質(zhì),以便將摩擦產(chǎn)生的熱量迅速傳離可能汽化的區(qū)域,同時應(yīng)盡可能提供良好的沖洗方式和沖洗流程。 ?易燃、易爆、有毒、有害介質(zhì), 為了保證介質(zhì)不外漏,一般應(yīng)采用有封液(隔離液)的雙端面結(jié)構(gòu)。 ② 物理性質(zhì) 選擇機(jī)械密封時需要重點考慮的介質(zhì)物理性質(zhì)有飽和蒸氣壓、凝固點、結(jié)晶或聚合點、黏度、密度、固體顆粒、溶解的固體。 化學(xué)工業(yè)出版社 2022/2/2 ③ 危險性 ?危險性分為三類:毒性、可燃性和易爆性、腐蝕性。 ?對介質(zhì)的危險性必須進(jìn)行充分評估,根據(jù)對潛在危險的評估情況,提出密封的選型要求,并對過程裝備及現(xiàn)場公用工程進(jìn)行改造。在關(guān)鍵設(shè)備、安全標(biāo)準(zhǔn)和密封選擇者的改造措施等方面,需要密封制造廠、過程裝備制造廠、密封件的最終用戶之間很好地合作與協(xié)商。 化學(xué)工業(yè)出版社 2022/2/2 ( 3)操作條件 包括壓力、速度、溫度、密封腔體、壽命、泄漏等。 ①壓力 ?密封腔的壓力 p決定著選擇單級密封還是多級密封;選擇非平衡式機(jī)械密封,還是平衡式機(jī)械密封。也決定著安裝的某些方面,如端蓋結(jié)構(gòu)、循環(huán)方式、清潔沖洗液注入壓力、雙端面機(jī)械密封用封液的注入壓力等。 ?當(dāng)介質(zhì)黏度高、潤滑性能好, p≤,或低黏度、潤滑性較差的介質(zhì), p≤,通常選用非平衡式結(jié)構(gòu)。 p值超過上述范圍時,應(yīng)考慮選用平衡式結(jié)構(gòu)。 ?當(dāng) p?15MPa時,一般單端面平衡式結(jié)構(gòu)很難達(dá)到密封要求,此時可選用串聯(lián)式多端面密封。 化學(xué)工業(yè)出版社 2022/2/2 ② 速度 ?當(dāng)轉(zhuǎn)速超過 4500r/min,或圓周平均線速度 v超過 20m/s時,通常選擇靜止式結(jié)構(gòu)。在密封界面上邊界潤滑條件起主要作用時,必須注意選擇密封面的材料。另外,許多密封面材料的抗拉強(qiáng)度低,在高速情況下必須考慮對密封環(huán)的有效支撐,不能在無支撐的條件下使用。 ?壓力和速度的乘積 pv值,也會對密封的選擇產(chǎn)生較大的影響。不同類型、不同結(jié)構(gòu)的密封具有不同的 pv極限值,考慮
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