【正文】 于密封端蓋的零件)外側(cè)(即背向主機(jī)工作腔的一則)的機(jī)械密封。一般說(shuō)來(lái)，對(duì)于這種密封可以直接監(jiān)視其密封端面的磨損情況。且結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖42b。 圖42a 內(nèi)裝式機(jī)械密封 圖42b 外裝式機(jī)械密封 3．背面高壓式機(jī)械密封 補(bǔ)償環(huán)上離密封端面最遠(yuǎn)的背面處于高壓側(cè)的機(jī)械密封，其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖44a。 圖44a 背面式高壓機(jī)械密封 圖44b 背面式低壓機(jī)械密封 4．背面低壓式機(jī)械密封補(bǔ)償環(huán)上離密封端面最遠(yuǎn)的背面處于低壓側(cè)的機(jī)械密封，其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖44b 其他形式的機(jī)械密封主要有：內(nèi)流式機(jī)械密封、外流式機(jī)械密封 、旋轉(zhuǎn)式機(jī)械密封、靜止式機(jī)械密封、多彈簧式機(jī)械密封、平衡式機(jī)械密封和非平衡式機(jī)械密封、雙端面機(jī)械密封和單端面機(jī)械密封等等。 機(jī)械密封的優(yōu)缺點(diǎn)機(jī)械密封是由經(jīng)過(guò)精密加工的零件組成，它是一種性能較好的密封形式。其優(yōu)點(diǎn)如下， 1．密封性好 機(jī)械密封中有動(dòng)環(huán)密封圈、靜環(huán)密封圈及密封端面三處密封部位，其中動(dòng)環(huán)密封封及靜環(huán)密封因二處屬于靜密封，一般密封性較好。密封端面的表面光潔度和平面度都很高，一般處于邊界潤(rùn)滑、半流體潤(rùn)滑狀態(tài)，泄漏很小。機(jī)械密封泄漏量一般在3～5ml／h以下，根據(jù)使用工況要求，／h以下。 2．使用壽命長(zhǎng) 機(jī)械密封密封竭面由自潤(rùn)滑性及耐磨性較好的材料組成，還具有磨損補(bǔ)償機(jī)構(gòu)。因此可連續(xù)使用半年以上，使用較好的可達(dá)一年甚至更長(zhǎng)時(shí)間。 3，不需要經(jīng)常調(diào)整機(jī)械密封在密封流體壓力和彈性力的作用下，即使摩擦副磨損后，密封端面也始終自動(dòng)地保持貼緊。因此，一旦安裝好以后，就不需要經(jīng)常調(diào)整，使用方便，適合連續(xù)化、自動(dòng)化生產(chǎn)。4．摩擦功率消耗小 機(jī)械密封由于摩擦副接觸面積小，又處于半流體潤(rùn)滑或邊界潤(rùn)滑狀況，~。5．軸或軸套不產(chǎn)生磨損軸或軸套與機(jī)械密封動(dòng)環(huán)之間幾乎無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，可重復(fù)使用用，降低零部件的消耗。機(jī)械密封由于具有緩沖功能，因此當(dāng)設(shè)備或轉(zhuǎn)軸在一定范圍內(nèi)振動(dòng)時(shí)，仍能保持良好的密封性能。7．密封參數(shù)高，使用范圍廣當(dāng)合理選擇摩擦副材料及結(jié)構(gòu)，加之適當(dāng)?shù)臎_洗、冷卻等輔助系統(tǒng)的情況下，機(jī)械密封可廣泛適用于各種工況，尤其在解決高溫、低溫、強(qiáng)腐蝕、高速等惡劣工況下的密封時(shí)，更顯示其優(yōu)越性。機(jī)械密封也存在一定的缺點(diǎn)，主要是： ，裝配精度要求高 一般機(jī)械密封有一對(duì)摩擦副組成密封端面。當(dāng)密封參數(shù)較高時(shí)，將由兩對(duì)或幾對(duì)摩擦副組成，加上輔助系統(tǒng)，在結(jié)構(gòu)上較普通的填料密封復(fù)雜。同時(shí)由于裝配精度要求高，安裝時(shí)有一定技術(shù)要求。故對(duì)于初次使用機(jī)械密封的人來(lái)講顯得稍微困難些。2．更換不方便機(jī)械密封零件都是環(huán)形零件，而且這些零件一般不能做成剖分式，因此在更換密封零件時(shí)，就需要部分或全部地拆開(kāi)機(jī)器設(shè)備的傳動(dòng)部分，才能從傳動(dòng)物端取出密封零件。3．排除故障不方使當(dāng)機(jī)械密封運(yùn)轉(zhuǎn)不正常時(shí)，采取應(yīng)急措施因難，這時(shí)最好馬上停止運(yùn)行進(jìn)行處理。 4．價(jià)格較貴 機(jī)械密封選材嚴(yán)格，加工制造梢度高，工藝路線長(zhǎng)，造價(jià)較高，與普通填料密封相比，一次性投資大。第5章 F919系列抽風(fēng)機(jī)軸封設(shè)計(jì)改進(jìn) 抽風(fēng)機(jī)軸封性能以及軸承箱的泄漏分析 抽風(fēng)機(jī)軸封性能分析風(fēng)機(jī)的軸封形式一般為機(jī)械密封或填料密封。圖51為羅茨鼓風(fēng)機(jī)用機(jī)械密封示意圖。圖51 羅茨鼓風(fēng)機(jī)用機(jī)械密封機(jī)械密封屬于接觸式密封，在機(jī)械密封中，由于摩擦和攪拌產(chǎn)生熱量會(huì)使密封面溫度升高，加之有的零部件在生產(chǎn)工藝使用條件中有的要求較高，從而比較容易發(fā)生密封元件磨損甚至失效，例如會(huì)出現(xiàn)密封面間介質(zhì)氣化、密封環(huán)變形、熱磨損，甚至由于溫度變化引起熱沖擊和熱裂等。同時(shí)，密封材料的耐溫?zé)嵝阅芤灿刑囟ǖ臏囟确秶拗?，加之彈性元件的彈性也?huì)受到溫度變化的影響，從而降低了密封效果。填料密封也屬于接觸式密封，優(yōu)點(diǎn)是更換方便、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉，缺點(diǎn)是對(duì)材料要求較高、泄露量相對(duì)較大，還要經(jīng)常維修。另外以下原因也會(huì)造成抽風(fēng)機(jī)軸封的泄漏：（1）軸承透蓋與軸之間的密封屬于動(dòng)密封，對(duì)于動(dòng)密封來(lái)說(shuō)，密封效能提高就比較困難。（2）風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速比較高，一般都大于1450r/min，對(duì)于高速旋轉(zhuǎn)的軸來(lái)說(shuō)，密封元件磨損較快，密封效果不好。（3）如果采用接觸式密封，密封元件和高速運(yùn)行的軸之間會(huì)產(chǎn)生摩擦發(fā)熱，不僅會(huì)損壞密封元件，還會(huì)由于發(fā)熱損壞軸和軸承。（4）風(fēng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，風(fēng)葉的振動(dòng)通過(guò)軸傳遞給軸承座，會(huì)加劇密封元件的磨損，特別是在軸承座的風(fēng)葉側(cè)，由于遠(yuǎn)離動(dòng)力源（電動(dòng)機(jī)），振動(dòng)的幅度較大，密封元件的磨損加劇。（5）風(fēng)機(jī)在使用過(guò)程中，由于風(fēng)葉的磨損的不均勻性，會(huì)出現(xiàn)風(fēng)葉不平衡，在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中遠(yuǎn)端會(huì)出現(xiàn)擺動(dòng)，使軸承座密封件快速失效，甚至損壞軸承。圖52為填料密封簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)示意圖。圖 52 填料密封示意圖1填料；2轉(zhuǎn)軸；3填料函；4壓蓋；5液封函 抽風(fēng)機(jī)軸承箱泄漏分析因此無(wú)論抽風(fēng)機(jī)的軸封選擇機(jī)械密封還是填料密封形式，都會(huì)存在一定量的泄漏，隨著使用時(shí)間的累積和化工生產(chǎn)工藝條件的變化，軸封的材料會(huì)進(jìn)一步被腐蝕，磨損量也會(huì)隨著增大，泄漏量也隨之增加。具有腐蝕性的氣體通過(guò)密封間隙進(jìn)入軸承箱，對(duì)軸承箱箱體和軸產(chǎn)生腐蝕。腐蝕性氣體進(jìn)入軸承箱后，由于溫度、壓力等條件的變化，會(huì)凝聚成具有腐蝕性的液體，這些液體附著在軸上，對(duì)軸的腐蝕速度進(jìn)一步加快。積聚在軸承箱箱體內(nèi)的液體對(duì)箱體也有較大的腐蝕性，如果不及時(shí)排出，箱體的使用壽命會(huì)大幅縮短。對(duì)于生產(chǎn)中經(jīng)常用的抽風(fēng)機(jī)而言，其軸承座上蓋與底座之間的密封屬于靜密封，而軸與軸承座前后透蓋之間的密封屬于動(dòng)密封。在生產(chǎn)實(shí)際中，軸承座上蓋與底座之間的靜密封出現(xiàn)漏油現(xiàn)象一般比較好處理，通常采用加石棉墊、涂密封膠等方式就能實(shí)現(xiàn)密封。而軸與軸承座透蓋之間的動(dòng)密封比較難處理，表現(xiàn)為密封件使用壽命短，密封不可靠，不僅造成潤(rùn)滑油嚴(yán)重浪費(fèi)，而且污染設(shè)備和地面。軸承箱箱體密封一般采用填料密封，不能保證絕對(duì)的密封性能，箱體內(nèi)的腐蝕性氣體會(huì)有小部分泄漏。隨著抽風(fēng)機(jī)軸封處泄漏到風(fēng)機(jī)軸承箱箱體氣體的增加，箱體內(nèi)壓力增大，氣體的泄漏進(jìn)一步增大。大量的腐蝕性氣體逸出會(huì)產(chǎn)生空氣污染，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工作人員身體健康造成傷害。抽風(fēng)機(jī)軸承箱內(nèi)的潤(rùn)滑油泄漏一方面造成環(huán)境的污染，另一方面如果不及時(shí)處理，可能造成因軸承缺油而燒壞。因此需要一種新的技術(shù)方法來(lái)及時(shí)排出由軸封處泄漏的腐蝕性氣體和潤(rùn)滑油，以保證抽風(fēng)機(jī)的正常運(yùn)行，增加風(fēng)機(jī)使用壽命。 應(yīng)用負(fù)壓密封原理對(duì)F919系列抽風(fēng)機(jī)進(jìn)行軸封改進(jìn) 抽風(fēng)機(jī)軸承箱負(fù)壓密封原理根據(jù)抽風(fēng)機(jī)軸封特性以及風(fēng)機(jī)相關(guān)設(shè)備的具體特點(diǎn)，綜合考慮經(jīng)濟(jì)、實(shí)用等因素，提出了一種能有效解決抽風(fēng)機(jī)軸封泄漏問(wèn)題的新方法—負(fù)壓密封法。抽風(fēng)機(jī)軸承箱的泄漏尤其是風(fēng)機(jī)主軸處動(dòng)密封的泄漏一直是高壓風(fēng)機(jī)運(yùn)行存在主要問(wèn)題。應(yīng)用負(fù)壓密封原理，把風(fēng)機(jī)入口處產(chǎn)生的負(fù)壓通過(guò)管路引入軸承箱內(nèi)，使軸承箱內(nèi)產(chǎn)生一定負(fù)壓。利用油腔內(nèi)的負(fù)壓效應(yīng)對(duì)軸承箱進(jìn)行密封，將軸承箱通過(guò)導(dǎo)管與風(fēng)機(jī)入口適當(dāng)位置連通，則軸承箱油腔相對(duì)與外界處于微負(fù)壓。使軸承箱箱體內(nèi)的氣體和液體通過(guò)導(dǎo)管導(dǎo)出，靠微負(fù)壓導(dǎo)流至風(fēng)機(jī)入口處，從而大幅降低腐蝕性氣體對(duì)軸承以及軸承箱箱體的腐蝕，降低軸承箱內(nèi)的壓力，最大程度的減少有害氣體的泄漏，減少因?yàn)榛瘜W(xué)反應(yīng)和物理原因而發(fā)生的腐蝕性氣體液化。降低抽風(fēng)機(jī)運(yùn)行成本。從而以較簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)抽風(fēng)機(jī)軸封泄漏的優(yōu)化。根據(jù)氣體流動(dòng)的伯努利方程有： =常數(shù) （51）式中: v—— —空氣流動(dòng)的速度m/s。H—— —位置高度m。κ—— —等焓指數(shù), 對(duì)于干空氣κ=。ρ—— —標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下空氣密度kg/m3。p—— —空氣壓力Pa。hf—— —阻力損失m。在風(fēng)機(jī)入口的外側(cè), 空氣的壓力為一個(gè)大氣壓p, 空氣的流動(dòng)速度V0≈0。 而在風(fēng)機(jī)的入口通道內(nèi), 空氣有較高的流速V1, 流速的提高必然引起壓力的降低, 即在風(fēng)機(jī)的入口通道內(nèi)存在負(fù)壓區(qū)。如果把風(fēng)機(jī)軸承箱與風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)通道連接起來(lái), 就會(huì)產(chǎn)生由風(fēng)機(jī)軸承箱向風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口的空氣流動(dòng), 直到風(fēng)機(jī)軸承箱內(nèi)的壓力與風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口壓力平衡為止。由于風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口一直保持負(fù)壓, 所以風(fēng)機(jī)軸承箱內(nèi)也是負(fù)壓。 抽風(fēng)機(jī)軸封泄漏改進(jìn)方案為了把風(fēng)機(jī)軸承箱與風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口連接起來(lái), 必須在軸承箱上蓋上打孔或利用原有通氣孔。在風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口設(shè)置一個(gè)通風(fēng)出口, 中間用管路相連。抽風(fēng)機(jī)軸封設(shè)計(jì)改進(jìn)初步方案如圖53。抽風(fēng)機(jī)負(fù)壓軸封結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)圖54。圖 53 抽風(fēng)機(jī)軸封泄漏改進(jìn)方案圖54 抽風(fēng)機(jī)負(fù)壓軸封結(jié)構(gòu)示意圖1電機(jī)；2聯(lián)軸器；3軸承箱；4傳動(dòng)軸；5收集盒；6號(hào)通孔；7填料密封；8葉輪；9抽風(fēng)機(jī)機(jī)殼；10抽氣管；11抽風(fēng)機(jī)入口管；12抽液管；13負(fù)壓調(diào)節(jié)表；14二號(hào)通孔 風(fēng)機(jī)軸承箱內(nèi)負(fù)壓的計(jì)算軸承箱內(nèi)負(fù)壓值與風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口的負(fù)壓以及連結(jié)管的阻力有關(guān)。根據(jù)氣體的伯努利方程式和相關(guān)條件作如下假設(shè):(1)式中的H取值為0。(2)管路阻力損失hf忽略不計(jì)。（1）計(jì)算風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口處的負(fù)壓根據(jù)以上假設(shè), 分別取風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口外側(cè)和進(jìn)風(fēng)口處作為兩個(gè)計(jì)算截面。氣體的伯努利方程式(1)簡(jiǎn)化為: (52)式中： v1—風(fēng)速m/s；p1—進(jìn)風(fēng)口內(nèi)側(cè)風(fēng)壓Pa；p0—進(jìn)風(fēng)口外側(cè)風(fēng)壓Pa,p = pa；ρ—空氣密度kg/m3，ρ= kg/m3；κ—等熵指數(shù)，對(duì)空氣κ=；假設(shè)風(fēng)機(jī)的流量為Q m3/min；風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)口面積為S mm2。則 (m/s) (53)把式（53）和κ=（52），求解后得到 (Pa) (54)所以軸承箱內(nèi)的負(fù)壓為： (55) 由于本次設(shè)計(jì)選取F9—19系列風(fēng)機(jī)的基本參數(shù)的選取為：轉(zhuǎn)速為2900r/min,流量為900m3/h,全壓為3500Pa。,二氧化氮的密度為=所以可得： = = (56)把（56）所得的結(jié)果帶入（55）得： （57）考慮到如果負(fù)壓過(guò)大可能造成軸承箱內(nèi)潤(rùn)滑油無(wú)法到達(dá)軸承內(nèi)! 必要時(shí)在軸承箱上蓋上安裝一個(gè)壓力調(diào)節(jié)閥! 以使負(fù)壓可控。油位允許高度：對(duì)于軸承孔最低點(diǎn)由于靜密封不好而產(chǎn)生的泄漏問(wèn)題! 只要泄漏點(diǎn)淤積的油液高度H產(chǎn)生的壓強(qiáng)小于負(fù)壓!靜密封就不會(huì)泄漏。 理論上無(wú)泄漏的條件為其中為潤(rùn)滑油的比重，N/。H===65mm。而一般在軸承孔的油位不會(huì)高于此值。填料寬度， 對(duì)于機(jī)器： （~） 對(duì)于閥門(mén)： （~） 填料高度（或長(zhǎng)度），對(duì)于機(jī)器： (6~8) 對(duì)于閥門(mén)： (5~8) 盤(pán)根長(zhǎng)度計(jì)算公式： (軸徑+盤(pán)根寬) 泄漏率： （58）上式中：為邊界靜止時(shí)同軸環(huán)形間隙中的體積流量軸徑填料高度二氧化氮的粘度軸承箱內(nèi)的負(fù)壓盤(pán)根長(zhǎng)度軸徑D=50mm，所以： B=14mm =98mm 經(jīng)過(guò)計(jì)算得抽風(fēng)機(jī)的泄漏量為： （59） = = 由于抽風(fēng)機(jī)的泄漏會(huì)對(duì)空氣造成必要的污染所以要求硝酸工業(yè)用抽風(fēng)機(jī)達(dá)到零泄漏的標(biāo)準(zhǔn)，所以合理的接管直徑是關(guān)鍵的問(wèn)題。由公式： 式中=, = 得到 =有圓的面積公式： 得到: 所以:=16mm接管的半徑為16mm。 壓力調(diào)節(jié)閥的選取 壓力調(diào)節(jié)閥簡(jiǎn)介考慮到如果負(fù)壓過(guò)大可能造成軸承箱內(nèi)潤(rùn)滑油無(wú)法到達(dá)軸承內(nèi)，需要在軸承箱上蓋上安裝一個(gè)壓力調(diào)節(jié)閥! 以使負(fù)壓可控。選取合適的壓力調(diào)節(jié)閥對(duì)抽風(fēng)機(jī)的正常運(yùn)作具有重要作用壓力調(diào)節(jié)閥亦稱自力式平衡閥、流量控制閥、流量控制器、動(dòng)態(tài)平衡閥、流量平衡閥，是一種直觀簡(jiǎn)便的流量調(diào)節(jié)控制裝置，管網(wǎng)中應(yīng)用流量調(diào)節(jié)閥可直接根據(jù)設(shè)計(jì)來(lái)設(shè)定流量，閥門(mén)可在氣液作用下，自動(dòng)消除管線的剩余壓頭及壓力波動(dòng)所引起的流量偏差，無(wú)論系統(tǒng)壓力怎樣變化均保持設(shè)定流量不變，該閥這些功能使管網(wǎng)流量調(diào)節(jié)一次完成，把調(diào)網(wǎng)工作變?yōu)楹?jiǎn)單的流量分配，有效的解決管網(wǎng)的水力失調(diào)。 壓力調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)與工作原理（1）壓力調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)壓力調(diào)節(jié)閥按其結(jié)構(gòu)和用途的不同種類很多，大多選用正作用、直通、單座等百分比調(diào)節(jié)閥，其標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)為ZMAP，主要由氣室、薄膜、推力盤(pán)、彈簧、推桿、調(diào)節(jié)螺母、閥位標(biāo)尺、閥桿、閥芯、閥座、填料函、閥體、閥蓋和支架等組成。壓力調(diào)節(jié)閥外形圖如圖54。圖 54 壓力調(diào)節(jié)閥壓力閥內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖55。圖 55 壓力調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)圖（2） 壓力調(diào)節(jié)閥工作原理：當(dāng)氣室輸入了信號(hào)壓力之后，薄膜產(chǎn)生推力，使推力盤(pán)向下移動(dòng)，壓縮彈簧，帶動(dòng)推桿、閥桿和閥芯向下移動(dòng)，閥芯離開(kāi)了閥座，從而使壓縮空氣流通。當(dāng)信號(hào)壓力維持