泵的密封分類及其密封失效的原因分析造成洩漏的原因主要有兩個方面:一是密封面上有間隙。二是密封部位兩側存在壓力差,消除或減小任何一個因素都可以阻止或減小洩漏,達到密封的目的。泵的設計壓力和使用壓力是客觀存在不能減小,所以泵的密封該解決的是消除或減小密封面之間的間隙。這種間隙包括密封面之間的間隙和密封裝置本生内部的間隙。">

點擊:發(fā)布日期:2022/6/29
防止工作(zuo)介質從泵内洩漏(lòu)出來或者防止外(wài)界雜質或空氣侵(qin)入到泵内部的裝(zhuāng)置或措施稱為密(mi)封,被密封的介質(zhi)一般為液體、氣體(tǐ)或粉塵。
造成洩漏(lòu)的原因主要有兩(liang)個方面:一是密封(fēng)面上有間隙。二是(shi)密封部位兩側存(cún)在壓力差,消除或(huò)減小任何一個因(yin)素都可以阻止或(huo)減小洩漏,達到密(mì)封的目的。泵的設(she)計壓力和使用壓(yā)力是客觀存在不(bú)能減小,所以泵的(de)密封該解決的是(shì)消除或減小密封(feng)面之間的間隙。這(zhè)種間隙包括密封(feng)面之間的間隙和(hé)密封裝置本生内(nèi)部的間隙。
泵的密(mì)封裝置主要分兩(liǎng)類:一類為靜密封(fēng),一類為動密封。靜(jìng)密封通常有墊片(piàn)密封、O型圈密封、螺(luó)紋密封等型式。動(dong)密封則主要有軟(ruan)填料密封、油封密(mi)封、迷宮密封、螺旋(xuan)密封、動力密封和(hé)機械密封等。
墊片(piàn)密封
墊片是離心(xin)泵靜密封的基本(běn)元件,使用範圍非(fei)常廣泛。墊片的選(xuan)型主要根據泵輸(shū)送介質、溫度、壓力(li)和腐蝕性等因素(sù)決定。當溫度和壓(yā)力不高時一般選(xuǎn)用非金屬密封墊(niàn)片;中壓高溫時,選(xuan)用非金屬與金屬(shǔ)組合墊片。非金屬(shu)墊片在泵上應用(yong)最為普遍,其材料(liao)一般為紙、橡膠和(hé)聚四氟乙烯。當溫(wen)度不超過120℃,壓力在(zai)1.0Mpa以下時,一般選用(yòng)青殼紙或模造紙(zhi)墊片。如果輸送介(jie)質為油,溫度在-30~110℃時(shí),一般選用耐老化(huà)性能較好的丁晴(qing)橡膠。當輸送介質(zhi)在-50~200℃時,選用氟橡膠(jiāo)更為合适。因為它(ta)除了耐油耐熱外(wai),機械強度大也是(shì)其主要特征。在化(hua)工泵中,由于所輸(shū)送介質具有腐蝕(shí)性,所以一般選用(yong)聚四氟乙烯做為(wéi)墊片材料。随着泵(bèng)使用的領域越來(lai)越廣泛,所輸送介(jiè)質種類也越來越(yue)多,因此在選用墊(nian)片材質時應查閱(yue)相關資料或通過(guò)實驗後再做出正(zhèng)确選擇。
墊片失效(xiao)的原因主要有下(xia)列幾種情況:
1、作用(yong)在密封墊片上的(de)壓力不足。由于密(mì)封面上總是存在(zài)着微觀的凹凸不(bú)平,有時還在密封(feng)面上加工出若幹(gan)環形溝槽,若保證(zheng)密封,就必須對密(mì)封墊片施加足夠(gou)大的壓力,使其發(fa)生彈性或塑性變(biàn)形以填充這些間(jian)隙。各種墊片材質(zhì)的壓緊力大小通(tong)常在密封墊片生(sheng)産廠家樣本或産(chan)品說明書中給出(chu),也可通過實驗決(jue)定。由于裝配時達(da)不到墊片所需的(de)壓緊力或由于在(zai)常期運行中的振(zhèn)動使壓緊螺栓松(song)動而使壓緊力降(jiang)低以及由于墊片(piàn)材質的老化變形(xíng)而喪失原來的彈(dàn)性都會使墊片失(shī)效而産生洩漏。
2、墊(nian)片材質内部組織(zhī)或厚度不均勻,以(yi)及使用了帶有裂(liè)縫或折皺的紙闆(pan),使墊片本身形成(chéng)了間隙,當作用在(zai)墊片上的力使墊(nian)片所産生的彈性(xing)變形不足以完全(quán)填充這些間隙時(shí),洩漏也就不可避(bì)免了。
3、墊片的材質(zhi)與所輸送的介質(zhi)不相适應。由于泵(bèng)所輸送化工産品(pǐn)化學性質的多樣(yàng)性,以及為提高燃(ran)油的燃燒值或改(gǎi)變其燃燒後的生(shēng)成物而在燃油中(zhōng)增加入了一些少(shǎo)量的添加劑後而(ér)使燃油的某些性(xing)質發生變化,所以(yǐ)選擇和輸送介質(zhì)相适的墊片材質(zhi)并非易事,因而也(yě)經常發生由于不(bu)相适應而使墊片(pian)發生侵蝕而産生(sheng)洩漏的現象。
O型圈(quan)密封
泵中常用的(de)是橡膠O型圈。由于(yú)其形狀十分簡單(dan),因而制造容易,成(chéng)本低廉,不論O型圈(quan)的整體尺寸有多(duō)大,其截面尺寸都(dou)很小(隻有幾毫米(mǐ))所以重量輕,消耗(hao)材料少,使用方法(fǎ)簡單,安裝、拆卸方(fang)便,更為突出的優(you)點還在于O形圈具(jù)有良好的密封能(neng)力,使用範圍很寬(kuān)。靜密封工作壓力(lì)可達100MPa以上,動密封(feng)也可達30Mpa。适用溫度(du)為-60~200℃,可滿足多種介(jie)質的使用要求。因(yīn)此在泵的設計中(zhong)得到越來越廣泛(fan)的應用。
O形密封圈(quān)安裝在溝槽和被(bèi)密封面之間,有一(yī)定壓縮量,由此産(chǎn)生的反彈力給予(yu)被密封的光滑面(miàn)和溝槽底面以初(chū)始的壓縮應力。從(cong)而起到密封作用(yong)。當被密封的液體(ti)壓力增大時,O形圈(quān)的變形也随之增(zēng)大,從而傳遞給密(mi)封面的壓力也增(zēng)大,密封的作用也(yě)增大。這就是O形密(mi)封圈具有良好密(mi)封能力的原因。
O形(xing)密封圈雖然密封(fēng)可靠,但如果不注(zhù)意使用條件,也會(huì)發生洩漏,通常有(yǒu)以下幾種情況:
1、裝(zhuang)O形圈的溝槽尺寸(cun)超差,尤其是深度(dù)尺寸過大時,使O形(xíng)圈安裝後壓縮變(biàn)形量不足而影響(xiǎng)密封能力。一般O形(xing)圈安裝後壓縮變(bian)形量應在18%~22%之間,截(jié)面尺寸大時壓縮(suō)相對變形量較小(xiao),而截面尺寸較小(xiao)時壓縮相對變形(xing)量則較大。
2、O形密封(fēng)圈的公稱尺寸與(yǔ)實際安裝尺寸相(xiàng)差太多,形成O形圈(quān)在拉伸後截面尺(chǐ)寸縮小的狀況下(xià)工作,造成壓縮變(bian)形量不足而産生(sheng)洩漏。
3、O形密封圈在(zai)安裝時,由于密封(feng)面的進口沒有光(guāng)滑的倒角或倒圓(yuan)而将O形圈劃傷而(ér)産生洩漏。
4、O形密封(fēng)圈的材質不适用(yòng)于密封介質而被(bèi)侵蝕後失效。5、O形密(mi)封圈使用時間太(tai)久後老化變質,彈(dan)性降低後而失效(xiao),所以在設備大修(xiū)時一般都将O形圈(quan)更換。
另外,O形密封(feng)圈的硬度,溝槽和(hé)密封面的粗糙度(dù)也影響O形密封圈(quan)的密封效果。
螺紋(wen)密封
螺紋密封在(zài)泵上一般有兩種(zhong)形式,一種是螺紋(wen)聯接墊片密封,一(yī)種是螺紋加填充(chōng)濟密封,二者皆用(yong)于小直徑螺紋連(lian)接的密封場合。螺(luó)紋聯接墊片密封(feng)的密封件是墊片(pian),而螺紋隻起提供(gòng)壓緊力的作用。密(mì)封的效果除了墊(niàn)片的本身性能外(wài)。密封面的粗糙度(du)以及與螺紋孔的(de)相對幾何位置精(jing)度對密封效果影(ying)響也很大。于由密(mi)封墊片在擰緊螺(luó)紋時不僅承受壓(ya)緊力,還承受扭矩(jǔ),使墊片産生變形(xing)甚至損壞,因此,當(dāng)墊片為非金屬時(shí),一般隻适用于壓(ya)力不高的場合,如(rú)果墊片為金屬則(ze)适用壓力可達30Mpa以(yǐ)上。
泵上經常使用(yong)的絲堵,則是另一(yī)種螺紋密封形式(shi)。由于考慮到絲堵(dǔ)制造的經濟性,一(yī)般單靠螺紋的配(pei)合不能起到密封(feng)作用,往往用生膠(jiāo)帶,密封膠等填充(chōng)物填充螺紋的密(mi)封間隙。其承壓能(néng)力取決于螺紋的(de)制造精度和材質(zhi),與絲堵和螺紋孔(kǒng)的配合形式沒有(you)關系。螺紋孔與絲(sī)堵無論采用“錐對(duì)錐”還是“柱對錐”,密(mi)封效果相同,隻是(shì)使用地域不同而(er)已。我國目前兩種(zhǒng)形式同等采用。影(ying)響密封效果的常(cháng)見原因是在加工(gōng)螺紋底孔時尺寸(cun)偏大,使螺紋牙形(xing)變短,牙頂變寬,造(zào)成密封面減小,當(dāng)密封壓力升高後(hou)産生洩漏,甚至将(jiang)絲堵壓出。由于填(tián)充物被密封介質(zhi)腐蝕而産生洩漏(lòu)的現象在化工行(háng)業的用泵中也時(shi)有發生,因此對填(tián)充物的選擇也是(shi)密封考慮的因素(su)之一。
填料密封
将(jiang)富有壓縮性和回(huí)彈性的填料放入(ru)填料函内,依靠壓(ya)蓋的軸向壓緊力(li)轉化為徑向密封(fēng)力,從而起到密封(feng)作用。這種密封方(fāng)法稱為填料密封(feng),這種填料稱為密(mì)封填料。由于填料(liào)密封結構形式簡(jiǎn)單,更換方便、價格(gé)低廉、适應轉速、壓(yā)力、介質寬泛而在(zài)泵的設計中得到(dào)普遍采用。輸送常(chang)溫介質時,填料密(mi)封一般都設有填(tián)料環,其或與泵的(de)高壓腔相通,或外(wai)接具有一定壓力(li)的液體介質,可起(qǐ)到冷卻、潤滑、密封(feng)或沖洗作用。由于(yu)填料密封是一種(zhong)接觸密封,因此必(bì)然存在磨擦和磨(mó)損問題。而磨擦和(he)磨損的大小,主要(yào)決定于填料壓蓋(gài)的壓緊力。壓力大(dà)可提高密封效果(guo),但卻會加大動力(lì)消耗和軸套的磨(mó)損,反之則會産生(shēng)較大洩漏。因此應(yīng)根據洩漏量大小(xiǎo)和洩漏介質的溫(wen)度對壓蓋的壓緊(jǐn)力進行調整,必要(yao)時應對填料進行(háng)更換或補充。填料(liào)密封的合理洩漏(lou)一般為12-13ml/min。當從外界(jiè)引入液體時,應保(bǎo)證這種液體有良(liáng)好的化學穩定性(xing),既不污染泵所輸(shu)送的介質,又不與(yǔ)介質發生反應産(chan)生沉澱物和固體(ti)微粒,還應與填料(liao)有良好的浸漬性(xing)和持久的保持性(xìng),這樣就能起到良(liáng)好和持久的密封(fēng)效果。
動力密封
副(fù)葉輪加停車密封(feng)泵在運轉時,副葉(yè)輪所産生的壓頭(tou)平衡了主葉輪出(chū)口高壓液體,從而(er)實現密封。停車時(shi),副葉輪不起作用(yong),因此必須同時配(pèi)備停車密封裝置(zhi)解決停車時可能(néng)産生的洩漏。
副葉(ye)輪密封結構簡單(dan)、密封可靠、使用壽(shòu)命長,運轉中可實(shi)現滴水不漏,因此(ci)在輸送含雜質介(jie)質的泵上經常采(cai)用。副葉輪良好的(de)密封效果是有條(tiao)件的,即工作壓力(li)不允許超過允許(xu)的工作壓力。一旦(dàn)超過,會産生嚴重(zhong)的洩漏。工作壓力(lì)變化的主要原因(yīn)是泵吸入口的壓(yā)力變化,因此采用(yong)副葉輪密封的泵(bèng),必須對泵的進口(kou)壓力做出嚴格的(de)規定,否則密封便(bian)會失效。由于停車(che)密封的形式很多(duo),失效後也容易發(fa)現,,本文不再贅述(shù)。
螺旋密封
螺旋密(mi)封也是動力密封(feng)的一種形式,它是(shi)在旋轉的軸上或(huò)者在軸的包容套(tao)上加工出螺旋槽(cáo),軸和套之間充有(yǒu)密封介質。軸的旋(xuán)轉使螺旋槽産生(shēng)類似于泵的輸送(sòng)作用,從而阻止密(mi)封液的洩漏。其密(mi)封能力的大小與(yu)螺旋角度、螺距、齒(chi)寬、齒高、齒的作用(yòng)長度以及軸與套(tào)之間的間隙大小(xiao)有關。由于密封之(zhī)間不發生磨擦,因(yin)而壽命長,但由于(yú)結構空間的限制(zhì),其螺旋長度一般(bān)較短,因而其密封(fēng)能力也受到局限(xiàn)。在泵降速使用時(shí),其密封效果則會(hui)大打折扣。
迷宮密(mi)封
在設計合理,加(jiā)工精良,裝配完好(hao)、轉速較高時,迷宮(gōng)密封效果很好。但(dàn)在實際應用中,因(yin)此而産生的洩漏(lòu)卻很多,分析其原(yuan)因主要有:
1、密封副(fu)(如軸和軸承壓蓋(gài))配合間隙太大,而(ér)此間隙與密封效(xiao)果成反比。配合面(miàn)粗糙,明顯的螺旋(xuán)狀車刀痕在有些(xiē)情況下也加大了(le)洩漏趨勢。
2、軸承室(shi)内潤滑油注入量(liang)太多,其溢出壓力(lì)超過了密封阻力(lì)。
3、油窗或油位計安(ān)裝位置有誤,誤導(dao)了人們對油室内(nèi)潤滑油量的正确(que)判斷。
4、運轉中油溫(wēn)的升高使其粘度(du)降低,增加了洩漏(lòu)的可能。
5、回油槽或(huò)回油孔尺寸偏小(xiǎo),或受到其它障礙(ài),使被阻滞的液體(tǐ)不能順利返回而(ér)造成洩漏。
油封密(mi)封
油封是一種自(zì)緊式唇狀密封,其(qí)結構簡單,尺寸小(xiao),成本低廉,維護方(fang)便,阻轉矩較小,既(jì)能防止介質洩漏(lou),也能防止外部塵(chen)土和其它有害物(wù)質侵入,而且對磨(mó)損有一定的補償(chang)能力,但不耐高壓(yā),所以一般用在低(dī)壓場合。油封應安(ān)裝在制造精度為(wei)h8~h9,表面粗糙度為1.6~0.8μm且(qiě)經過表面硬化處(chù)理的軸上。密封介(jie)質不應含有固體(tǐ)微粒和雜質,否則(zé)會造成油封和軸(zhóu)的迅速磨損而使(shǐ)密封失效。
機械密(mi)封
機械密封是現(xiàn)代泵軸封的主要(yao)方法,雖然利用它(ta)實現完全不洩漏(lou)不大容易,但是達(da)到微小的,令人完(wan)全可以接受的洩(xie)漏量卻是完全可(kě)能的。但在泵的運(yùn)行中卻經常出現(xiàn)令人尴尬的局面(mian),那麼機械密封失(shi)效的原因是什麼(me)呢?
1、械密封的材質(zhì)選擇不合适。機械(xie)密封的材質與所(suǒ)輸送的介質不相(xiang)匹配。在工作時,密(mi)封元件很快被腐(fu)蝕,溶解或磨損,因(yin)而失去密封能力(li)。所以根據輸送介(jiè)質的性質而選擇(zé)機械密封的材質(zhi)是保證其密封功(gong)能和正常壽命的(de)先決條件。
2、機械密(mì)封的沖洗狀況不(bú)符合設計要求。在(zai)輸送易結晶或有(yǒu)細小顆粒的介質(zhi)時,必須有一定壓(ya)力和一定流量的(de)沖洗液進行沖洗(xi),否則其結晶體或(huò)者微粒會加速密(mi)封副的磨損,以及(jí)影響密封副磨損(sun)後的自動補償而(er)發生洩漏。所以根(gen)據輸送介質的性(xing)質不僅要配置相(xiang)應的沖洗管路,更(geng)要安裝有監控和(hé)調節功能的儀表(biao)和裝置,保證沖洗(xǐ)液的壓力和流量(liang)滿足設計要求,才(cái)能維持機封的正(zheng)常工作,這一點往(wǎng)往被用戶所忽視(shì)。
3、每種機械密封所(suo)能承受的壓力是(shì)有限度的,由于對(dui)密封腔内的壓力(lì)測算不準,造成密(mi)封腔内的壓力超(chao)過了機械密封所(suo)能承受的壓力而(er)産生洩漏,也是常(chang)見的密封失效原(yuan)因之一。
4、機械密封(feng)的工作溫度不能(neng)超過其規定值。在(zai)有冷卻管路的設(she)計中,往往由于冷(lěng)卻介質的流量不(bú)足而使冷卻效果(guo)降低;在沒有冷卻(què)管路的設計中,密(mi)封腔内經常由于(yu)窩存空氣而造成(chéng)機械密封處于幹(gàn)磨擦狀态。這兩種(zhong)情況都會使機械(xiè)密封的運動密封(fēng)副工作溫度過高(gao)而加快磨損,導緻(zhì)密封失效。
5、在使用(yong)單彈簧的機械密(mi)封時,忽略彈簧的(de)旋轉方向與泵轉(zhuan)子轉動方向的正(zhèng)确組合也時有發(fa)生。或設計時沒有(yǒu)說明,或裝配時的(de)疏忽,沒有做到因(yīn)為轉子的旋轉而(ér)使機械密封的彈(dàn)簧力加大而是相(xiang)反,結果造成動環(huán)和靜環磨擦副的(de)壓力不足而形成(chéng)洩漏。
6、軸承的嚴重(zhong)磨損或損壞,使泵(bèng)軸産生嚴重的軸(zhou)向竄動,也是機械(xie)密封洩漏的原因(yin)之一。随着科學的(de)技術的發展,新的(de)密封形式和密封(feng)材料陸續出現,其(qí)必然對泵的密封(feng)技術産生直接的(de)影響和推動。長壽(shou)命、零洩漏的泵類(lei)産品會在越來越(yuè)多的場合得到推(tui)廣和應用。

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