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:發布(bu)日期:2022/6/29
防止工作(zuò)介質從泵内洩(xiè)漏出來或者防(fáng)止外界雜質或(huò)空氣侵入到泵(beng)内部的裝置或(huò)措施稱為密封(feng),被密封的介質(zhi)一般為液體、氣(qi)體或粉塵。
造成(chéng)洩漏的原因主(zhǔ)要有兩個方面(miàn):一是密封面上(shang)有間隙。二是密(mì)封部位兩側存(cún)在壓力差,消除(chú)或減小任何一(yi)個因素都可以(yǐ)阻止或減小洩(xiè)漏,達到密封的(de)目的。泵的設計(ji)壓力和使用壓(yā)力是客觀存在(zài)不能減小,所以(yi)泵的密封該解(jiě)決的是消除或(huo)減小密封面之(zhī)間的間隙。這種(zhǒng)間隙包括密封(feng)面之間的間隙(xì)和密封裝置本(ben)生内部的間隙(xì)。
泵的密封裝置(zhì)主要分兩類:一(yi)類為靜密封,一(yi)類為動密封。靜(jing)密封通常有墊(nian)片密封、O型圈密(mì)封、螺紋密封等(deng)型式。動密封則(ze)主要有軟填料(liao)密封、油封密封(fēng)、迷宮密封、螺旋(xuán)密封、動力密封(feng)和機械密封等(deng)。
墊片密封
墊片(piàn)是離心泵靜密(mì)封的基本元件(jian),使用範圍非常(cháng)廣泛。墊片的選(xuǎn)型主要根據泵(bèng)輸送介質、溫度(du)、壓力和腐蝕性(xing)等因素決定。當(dang)溫度和壓力不(bú)高時一般選用(yong)非金屬密封墊(niàn)片;中壓高溫時(shí),選用非金屬與(yu)金屬組合墊片(piàn)。非金屬墊片在(zài)泵上應用最為(wéi)普遍,其材料一(yi)般為紙、橡膠和(hé)聚四氟乙烯。當(dang)溫度不超過120℃,壓(yā)力在1.0Mpa以下時,一(yī)般選用青殼紙(zhǐ)或模造紙墊片(pian)。如果輸送介質(zhì)為油,溫度在-30~110℃時(shí),一般選用耐老(lao)化性能較好的(de)丁晴橡膠。當輸(shu)送介質在-50~200℃時,選(xuǎn)用氟橡膠更為(wéi)合适。因為它除(chu)了耐油耐熱外(wai),機械強度大也(yě)是其主要特征(zhēng)。在化工泵中,由(you)于所輸送介質(zhì)具有腐蝕性,所(suo)以一般選用聚(jù)四氟乙烯做為(wei)墊片材料。随着(zhe)泵使用的領域(yù)越來越廣泛,所(suǒ)輸送介質種類(lèi)也越來越多,因(yīn)此在選用墊片(piàn)材質時應查閱(yue)相關資料或通(tōng)過實驗後再做(zuo)出正确選擇。
墊(nian)片失效的原因(yin)主要有下列幾(ji)種情況:
1、作用在(zai)密封墊片上的(de)壓力不足。由于(yú)密封面上總是(shi)存在着微觀的(de)凹凸不平,有時(shí)還在密封面上(shang)加工出若幹環(huan)形溝槽,若保證(zheng)密封,就必須對(duì)密封墊片施加(jiā)足夠大的壓力(li),使其發生彈性(xìng)或塑性變形以(yi)填充這些間隙(xì)。各種墊片材質(zhi)的壓緊力大小(xiǎo)通常在密封墊(niàn)片生産廠家樣(yàng)本或産品說明(míng)書中給出,也可(kě)通過實驗決定(ding)。由于裝配時達(da)不到墊片所需(xū)的壓緊力或由(yóu)于在常期運行(háng)中的振動使壓(ya)緊螺栓松動而(ér)使壓緊力降低(dī)以及由于墊片(pian)材質的老化變(bian)形而喪失原來(lái)的彈性都會使(shi)墊片失效而産(chǎn)生洩漏。
2、墊片材(cai)質内部組織或(huò)厚度不均勻,以(yi)及使用了帶有(you)裂縫或折皺的(de)紙闆,使墊片本(ben)身形成了間隙(xi),當作用在墊片(pian)上的力使墊片(piàn)所産生的彈性(xing)變形不足以完(wan)全填充這些間(jian)隙時,洩漏也就(jiu)不可避免了。
3、墊(nian)片的材質與所(suǒ)輸送的介質不(bú)相适應。由于泵(bèng)所輸送化工産(chǎn)品化學性質的(de)多樣性,以及為(wei)提高燃油的燃(rán)燒值或改變其(qí)燃燒後的生成(cheng)物而在燃油中(zhōng)增加入了一些(xie)少量的添加劑(jì)後而使燃油的(de)某些性質發生(sheng)變化,所以選擇(ze)和輸送介質相(xiàng)适的墊片材質(zhì)并非易事,因而(ér)也經常發生由(you)于不相适應而(er)使墊片發生侵(qin)蝕而産生洩漏(lou)的現象。
O型圈密(mì)封
泵中常用的(de)是橡膠O型圈。由(you)于其形狀十分(fen)簡單,因而制造(zào)容易,成本低廉(lián),不論O型圈的整(zhěng)體尺寸有多大(da),其截面尺寸都(dou)很小(隻有幾毫(hao)米)所以重量輕(qīng),消耗材料少,使(shi)用方法簡單,安(ān)裝、拆卸方便,更(geng)為突出的優點(dian)還在于O形圈具(jù)有良好的密封(fēng)能力,使用範圍(wéi)很寬。靜密封工(gong)作壓力可達100MPa以(yǐ)上,動密封也可(kě)達30Mpa。适用溫度為(wéi)-60~200℃,可滿足多種介(jie)質的使用要求(qiu)。因此在泵的設(shè)計中得到越來(lai)越廣泛的應用(yong)。
O形密封圈安裝(zhuāng)在溝槽和被密(mì)封面之間,有一(yī)定壓縮量,由此(cǐ)産生的反彈力(lì)給予被密封的(de)光滑面和溝槽(cao)底面以初始的(de)壓縮應力。從而(er)起到密封作用(yong)。當被密封的液(ye)體壓力增大時(shí),O形圈的變形也(yě)随之增大,從而(ér)傳遞給密封面(mian)的壓力也增大(dà),密封的作用也(yě)增大。這就是O形(xing)密封圈具有良(liang)好密封能力的(de)原因。
O形密封圈(quan)雖然密封可靠(kao),但如果不注意(yì)使用條件,也會(hui)發生洩漏,通常(cháng)有以下幾種情(qíng)況:
1、裝O形圈的溝(gou)槽尺寸超差,尤(yóu)其是深度尺寸(cùn)過大時,使O形圈(quan)安裝後壓縮變(biàn)形量不足而影(yǐng)響密封能力。一(yī)般O形圈安裝後(hòu)壓縮變形量應(ying)在18%~22%之間,截面尺(chǐ)寸大時壓縮相(xiang)對變形量較小(xiǎo),而截面尺寸較(jiào)小時壓縮相對(duì)變形量則較大(dà)。
2、O形密封圈的公(gōng)稱尺寸與實際(ji)安裝尺寸相差(cha)太多,形成O形圈(quan)在拉伸後截面(miàn)尺寸縮小的狀(zhuàng)況下工作,造成(cheng)壓縮變形量不(bú)足而産生洩漏(lou)。
3、O形密封圈在安(an)裝時,由于密封(feng)面的進口沒有(you)光滑的倒角或(huò)倒圓而将O形圈(quān)劃傷而産生洩(xiè)漏。
4、O形密封圈的(de)材質不适用于(yu)密封介質而被(bèi)侵蝕後失效。5、O形(xíng)密封圈使用時(shi)間太久後老化(hua)變質,彈性降低(dī)後而失效,所以(yi)在設備大修時(shí)一般都将O形圈(quan)更換。
另外,O形密(mi)封圈的硬度,溝(gou)槽和密封面的(de)粗糙度也影響(xiang)O形密封圈的密(mì)封效果。
螺紋密(mi)封
螺紋密封在(zài)泵上一般有兩(liǎng)種形式,一種是(shi)螺紋聯接墊片(piàn)密封,一種是螺(luó)紋加填充濟密(mi)封,二者皆用于(yu)小直徑螺紋連(lian)接的密封場合(he)。螺紋聯接墊片(pian)密封的密封件(jiàn)是墊片,而螺紋(wén)隻起提供壓緊(jin)力的作用。密封(feng)的效果除了墊(nian)片的本身性能(neng)外。密封面的粗(cū)糙度以及與螺(luo)紋孔的相對幾(ji)何位置精度對(dui)密封效果影響(xiǎng)也很大。于由密(mì)封墊片在擰緊(jǐn)螺紋時不僅承(cheng)受壓緊力,還承(chéng)受扭矩,使墊片(piàn)産生變形甚至(zhi)損壞,因此,當墊(niàn)片為非金屬時(shi),一般隻适用于(yú)壓力不高的場(chǎng)合,如果墊片為(wéi)金屬則适用壓(ya)力可達30Mpa以上。
泵(beng)上經常使用的(de)絲堵,則是另一(yī)種螺紋密封形(xing)式。由于考慮到(dào)絲堵制造的經(jing)濟性,一般單靠(kao)螺紋的配合不(bu)能起到密封作(zuo)用,往往用生膠(jiāo)帶,密封膠等填(tian)充物填充螺紋(wen)的密封間隙。其(qi)承壓能力取決(jue)于螺紋的制造(zao)精度和材質,與(yu)絲堵和螺紋孔(kong)的配合形式沒(méi)有關系。螺紋孔(kǒng)與絲堵無論采(cǎi)用“錐對錐”還是(shì)“柱對錐”,密封效(xiao)果相同,隻是使(shi)用地域不同而(er)已。我國目前兩(liǎng)種形式同等采(cai)用。影響密封效(xiào)果的常見原因(yin)是在加工螺紋(wen)底孔時尺寸偏(piān)大,使螺紋牙形(xíng)變短,牙頂變寬(kuān),造成密封面減(jian)小,當密封壓力(lì)升高後産生洩(xie)漏,甚至将絲堵(dǔ)壓出。由于填充(chōng)物被密封介質(zhì)腐蝕而産生洩(xie)漏的現象在化(huà)工行業的用泵(beng)中也時有發生(shēng),因此對填充物(wù)的選擇也是密(mì)封考慮的因素(sù)之一。
填料密封(feng)
将富有壓縮性(xìng)和回彈性的填(tián)料放入填料函(han)内,依靠壓蓋的(de)軸向壓緊力轉(zhuan)化為徑向密封(fēng)力,從而起到密(mi)封作用。這種密(mì)封方法稱為填(tián)料密封,這種填(tian)料稱為密封填(tián)料。由于填料密(mi)封結構形式簡(jiǎn)單,更換方便、價(jia)格低廉、适應轉(zhuǎn)速、壓力、介質寬(kuan)泛而在泵的設(she)計中得到普遍(biàn)采用。輸送常溫(wen)介質時,填料密(mi)封一般都設有(you)填料環,其或與(yu)泵的高壓腔相(xiàng)通,或外接具有(you)一定壓力的液(yè)體介質,可起到(dao)冷卻、潤滑、密封(feng)或沖洗作用。由(yóu)于填料密封是(shì)一種接觸密封(feng),因此必然存在(zài)磨擦和磨損問(wèn)題。而磨擦和磨(mó)損的大小,主要(yào)決定于填料壓(ya)蓋的壓緊力。壓(yā)力大可提高密(mì)封效果,但卻會(huì)加大動力消耗(hào)和軸套的磨損(sǔn),反之則會産生(sheng)較大洩漏。因此(cǐ)應根據洩漏量(liang)大小和洩漏介(jiè)質的溫度對壓(yā)蓋的壓緊力進(jìn)行調整,必要時(shi)應對填料進行(hang)更換或補充。填(tian)料密封的合理(lǐ)洩漏一般為12-14ml/min。當(dāng)從外界引入液(ye)體時,應保證這(zhe)種液體有良好(hǎo)的化學穩定性(xing),既不污染泵所(suo)輸送的介質,又(yòu)不與介質發生(sheng)反應産生沉澱(dian)物和固體微粒(lì),還應與填料有(yǒu)良好的浸漬性(xing)和持久的保持(chí)性,這樣就能起(qi)到良好和持久(jiu)的密封效果。
動(dòng)力密封
副葉輪(lún)加停車密封泵(bèng)在運轉時,副葉(yè)輪所産生的壓(ya)頭平衡了主葉(yè)輪出口高壓液(ye)體,從而實現密(mi)封。停車時,副葉(yè)輪不起作用,因(yīn)此必須同時配(pèi)備停車密封裝(zhuāng)置解決停車時(shi)可能産生的洩(xie)漏。
副葉輪密封(fēng)結構簡單、密封(feng)可靠、使用壽命(ming)長,運轉中可實(shí)現滴水不漏,因(yīn)此在輸送含雜(za)質介質的泵上(shang)經常采用。副葉(ye)輪良好的密封(feng)效果是有條件(jiàn)的,即工作壓力(lì)不允許超過允(yǔn)許的工作壓力(li)。一旦超過,會産(chǎn)生嚴重的洩漏(lòu)。工作壓力變化(huà)的主要原因是(shì)泵吸入口的壓(ya)力變化,因此采(cǎi)用副葉輪密封(feng)的泵,必須對泵(beng)的進口壓力做(zuò)出嚴格的規定(ding),否則密封便會(huì)失效。由于停車(che)密封的形式很(hen)多,失效後也容(rong)易發現,,本文不(bú)再贅述。
螺旋密(mì)封
螺旋密封也(yě)是動力密封的(de)一種形式,它是(shì)在旋轉的軸上(shang)或者在軸的包(bāo)容套上加工出(chū)螺旋槽,軸和套(tào)之間充有密封(feng)介質。軸的旋轉(zhuan)使螺旋槽産生(sheng)類似于泵的輸(shū)送作用,從而阻(zǔ)止密封液的洩(xiè)漏。其密封能力(li)的大小與螺旋(xuán)角度、螺距、齒寬(kuān)、齒高、齒的作用(yong)長度以及軸與(yu)套之間的間隙(xi)大小有關。由于(yu)密封之間不發(fā)生磨擦,因而壽(shou)命長,但由于結(jie)構空間的限制(zhi),其螺旋長度一(yi)般較短,因而其(qi)密封能力也受(shou)到局限。在泵降(jiang)速使用時,其密(mi)封效果則會大(da)打折扣。
迷宮密(mì)封
在設計合理(lǐ),加工精良,裝配(pei)完好、轉速較高(gao)時,迷宮密封效(xiào)果很好。但在實(shi)際應用中,因此(cǐ)而産生的洩漏(lou)卻很多,分析其(qí)原因主要有:
1、密(mi)封副(如軸和軸(zhóu)承壓蓋)配合間(jiān)隙太大,而此間(jian)隙與密封效果(guǒ)成反比。配合面(miàn)粗糙,明顯的螺(luó)旋狀車刀痕在(zai)有些情況下也(ye)加大了洩漏趨(qu)勢。
2、軸承室内潤(run)滑油注入量太(tai)多,其溢出壓力(li)超過了密封阻(zǔ)力。
3、油窗或油位(wèi)計安裝位置有(you)誤,誤導了人們(men)對油室内潤滑(huá)油量的正确判(pan)斷。
4、運轉中油溫(wēn)的升高使其粘(zhan)度降低,增加了(le)洩漏的可能。
5、回(huí)油槽或回油孔(kǒng)尺寸偏小,或受(shòu)到其它障礙,使(shi)被阻滞的液體(ti)不能順利返回(hui)而造成洩漏。
油(you)封密封
油封是(shi)一種自緊式唇(chún)狀密封,其結構(gou)簡單,尺寸小,成(chéng)本低廉,維護方(fang)便,阻轉矩較小(xiao),既能防止介質(zhi)洩漏,也能防止(zhi)外部塵土和其(qi)它有害物質侵(qin)入,而且對磨損(sun)有一定的補償(chang)能力,但不耐高(gao)壓,所以一般用(yòng)在低壓場合。油(yóu)封應安裝在制(zhì)造精度為h8~h9,表面(mian)粗糙度為1.6~0.8μm且經(jing)過表面硬化處(chù)理的軸上。密封(fēng)介質不應含有(you)固體微粒和雜(zá)質,否則會造成(chéng)油封和軸的迅(xùn)速磨損而使密(mì)封失效。
機械密(mì)封
機械密封是(shi)現代泵軸封的(de)主要方法,雖然(ran)利用它實現完(wán)全不洩漏不大(da)容易,但是達到(dào)微小的,令人完(wan)全可以接受的(de)洩漏量卻是完(wan)全可能的。但在(zai)泵的運行中卻(què)經常出現令人(rén)尴尬的局面,那(na)麼機械密封失(shi)效的原因是什(shí)麼呢?
1、械密封的(de)材質選擇不合(hé)适。機械密封的(de)材質與所輸送(song)的介質不相匹(pǐ)配。在工作時,密(mì)封元件很快被(bèi)腐蝕,溶解或磨(mó)損,因而失去密(mì)封能力。所以根(gēn)據輸送介質的(de)性質而選擇機(ji)械密封的材質(zhi)是保證其密封(fēng)功能和正常壽(shòu)命的先決條件(jiàn)。
2、機械密封的沖(chòng)洗狀況不符合(he)設計要求。在輸(shu)送易結晶或有(yǒu)細小顆粒的介(jie)質時,必須有一(yi)定壓力和一定(dìng)流量的沖洗液(yè)進行沖洗,否則(zé)其結晶體或者(zhě)微粒會加速密(mi)封副的磨損,以(yǐ)及影響密封副(fù)磨損後的自動(dòng)補償而發生洩(xiè)漏。所以根據輸(shu)送介質的性質(zhi)不僅要配置相(xiang)應的沖洗管路(lu),更要安裝有監(jian)控和調節功能(neng)的儀表和裝置(zhì),保證沖洗液的(de)壓力和流量滿(man)足設計要求,才(cái)能維持機封的(de)正常工作,這一(yī)點往往被用戶(hu)所忽視。
3、每種機(ji)械密封所能承(chéng)受的壓力是有(you)限度的,由于對(duì)密封腔内的壓(ya)力測算不準,造(zào)成密封腔内的(de)壓力超過了機(jī)械密封所能承(chéng)受的壓力而産(chǎn)生洩漏,也是常(chang)見的密封失效(xiào)原因之一。
4、機械(xie)密封的工作溫(wēn)度不能超過其(qí)規定值。在有冷(leng)卻管路的設計(jì)中,往往由于冷(leng)卻介質的流量(liàng)不足而使冷卻(que)效果降低;在沒(mei)有冷卻管路的(de)設計中,密封腔(qiāng)内經常由于窩(wō)存空氣而造成(cheng)機械密封處于(yú)幹磨擦狀态。這(zhè)兩種情況都會(hui)使機械密封的(de)運動密封副工(gong)作溫度過高而(er)加快磨損,導緻(zhi)密封失效。
5、在使(shi)用單彈簧的機(ji)械密封時,忽略(lue)彈簧的旋轉方(fang)向與泵轉子轉(zhuan)動方向的正确(que)組合也時有發(fa)生。或設計時沒(mei)有說明,或裝配(pèi)時的疏忽,沒有(yǒu)做到因為轉子(zǐ)的旋轉而使機(jī)械密封的彈簧(huáng)力加大而是相(xiang)反,結果造成動(dong)環和靜環磨擦(cā)副的壓力不足(zú)而形成洩漏。
6、軸(zhóu)承的嚴重磨損(sǔn)或損壞,使泵軸(zhóu)産生嚴重的軸(zhóu)向竄動,也是機(jī)械密封洩漏的(de)原因之一。随着(zhe)科學的技術的(de)發展,新的密封(fēng)形式和密封材(cai)料陸續出現,其(qi)必然對泵的密(mi)封技術産生直(zhí)接的影響和推(tuī)動。長壽命、零洩(xie)漏的泵類産品(pin)會在越來越多(duo)的場合得到推(tui)廣和應用。
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