機(jī)械密封端面比壓的確定

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上機(jī)械密封端面比壓的確定潤(rùn)滑油作業(yè)部許松濤2007年11月2日專心-專注-專業(yè)機(jī)械密封端面比壓的確定摘要：泵是石油化工企業(yè)最主要和常見(jiàn)的機(jī)械設(shè)備，由于工藝條件的要求，以及人們經(jīng)濟(jì)意識(shí)和環(huán)保意識(shí)的提高，近年來(lái)泵密封的泄漏越來(lái)越受到關(guān)注。泵的密封是防止介質(zhì)從泵軸周圍的間隙處泄漏，或空氣從間隙處侵入泵體。機(jī)械密封作為石化企業(yè)泵最常見(jiàn)的密封形式，占重要地位，機(jī)械密封的端面比壓是影響密封性能和使用壽命的最主要因素之一。文章結(jié)合實(shí)際工作中機(jī)械密封的安裝及維修情況，對(duì)密封的端面比壓在計(jì)算、校核中的一些問(wèn)題進(jìn)行分析，以便于確定壓縮量，能對(duì)機(jī)械密封的使用情況有所改善。關(guān)鍵詞：機(jī)械密封 端

2、面比壓 分析1.機(jī)械密封工作原理及常見(jiàn)結(jié)構(gòu)型式是靠一對(duì)或數(shù)對(duì)垂直于軸作相對(duì)滑動(dòng)的端面在流體壓力和補(bǔ)償機(jī)構(gòu)的彈力（或磁力）作用下保持貼合并配以輔助密封而達(dá)到阻漏的軸封裝置。 1、靜止環(huán)（靜環(huán)）2、旋轉(zhuǎn)環(huán)（動(dòng)環(huán)）3、彈性元件4、彈簧座5、緊定螺釘6、旋轉(zhuǎn)環(huán)輔助密封圈7、防轉(zhuǎn)銷8、靜止環(huán)輔助密封圈9、固定壓蓋圖1機(jī)械密封結(jié)構(gòu)示意圖常用結(jié)構(gòu)如圖1所示。旋轉(zhuǎn)環(huán)和靜止環(huán)往往還可根據(jù)它們是否具有軸向補(bǔ)償能力而稱為補(bǔ)償環(huán)或非補(bǔ)償環(huán)。中流體可能泄漏的途徑有如圖1中的A、B、C、D四個(gè)通道。 C、D泄漏通道分別是靜止環(huán)與壓蓋、壓蓋與殼體之間的密封，二者均屬靜密封。B通道是旋轉(zhuǎn)環(huán)與軸之間的密封，當(dāng)端面摩擦磨損后，它

3、僅僅能追隨補(bǔ)償環(huán)沿軸向作微量的移動(dòng)，實(shí)際上仍然是一個(gè)相對(duì)靜密封。因此，這些泄漏通道相對(duì)來(lái)說(shuō)比較容易封堵。靜密封元件最常用的有橡膠O形圈或聚四氟乙烯V形圈，而作為補(bǔ)償環(huán)的旋轉(zhuǎn)環(huán)或靜止環(huán)輔助密封，有時(shí)采用兼?zhèn)鋸椥栽δ艿南鹉z、聚四氟乙烯或金屬波紋管的結(jié)構(gòu)。 A通道則是旋轉(zhuǎn)環(huán)與靜止環(huán)的端面彼此貼合作相對(duì)滑動(dòng)的動(dòng)密封，它是機(jī)械密封裝置中的主密封，也是決定性能和壽命的關(guān)鍵。因此，對(duì)密封端面的加工要求很高，同時(shí)為了使密封端面間保持必要的潤(rùn)滑液膜，必須嚴(yán)格控制端面上的單位面積壓力，壓力過(guò)大，不易形成穩(wěn)定的潤(rùn)滑液膜，會(huì)加速端面的磨損；壓力過(guò)小，泄漏量增加。所以，要獲得良好的密封性能又有足夠壽命，在設(shè)計(jì)和安裝

4、機(jī)械密封時(shí)，一定要保證端面單位面積壓力值即端面比壓在最適當(dāng)?shù)姆秶?。機(jī)械密封的結(jié)構(gòu)型式很多,分類方法也各有差別,通常是根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行分類。機(jī)械密封的分類主要是根據(jù)摩擦副的對(duì)數(shù)，彈簧與介質(zhì)接觸與否，介質(zhì)在端面上引起的比壓情況，彈簧的個(gè)數(shù)，彈簧的運(yùn)轉(zhuǎn)和靜止，以及介質(zhì)的泄漏方向等來(lái)加以區(qū)別，以便合理的選擇機(jī)械密封的結(jié)構(gòu)型式，最大限度的發(fā)揮其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作特性，滿足長(zhǎng)期穩(wěn)定、安全、可靠的密封性能。機(jī)械密封的結(jié)構(gòu)型式有以下幾種： 單端面與雙端面。單端面系在密封結(jié)構(gòu)中僅有一對(duì)摩擦副，雙端面即在密封結(jié)構(gòu)中有兩對(duì)摩擦副，且兩對(duì)摩擦副處于相同封液壓力作用下。雙端面適用范圍比較廣，適用于強(qiáng)腐蝕、高溫、帶懸浮顆粒及

5、纖維的介質(zhì)、氣體介質(zhì)、易燃易爆介質(zhì)、易揮發(fā)粘度低的介質(zhì)、高真空、貴重物料及要求介質(zhì)與空氣隔絕切允許內(nèi)漏的情況；單端面只適用于一般場(chǎng)合，理論上單端面不可能完全消除介質(zhì)的泄漏，但單端面與其它輔助裝置并用時(shí)也能起到良好的密封作用，且其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在制造和拆裝上較容易，因而使用很普遍。 內(nèi)裝式與外裝式。內(nèi)裝式是彈簧置于工作介質(zhì)之內(nèi)；外裝式是置于工作介質(zhì)之外。外裝式的特點(diǎn)是機(jī)械密封零件不與介質(zhì)接觸且暴露在設(shè)備外，便于觀察及維修安裝。但是由于外裝式的介質(zhì)作用力與彈簧作用力相反，當(dāng)介質(zhì)壓力有波動(dòng)時(shí)，彈簧力余量可能調(diào)節(jié)不及時(shí)，會(huì)出現(xiàn)密封不穩(wěn)定以致產(chǎn)生泄漏。一般情況下內(nèi)裝式的介質(zhì)泄漏方向與離心力方向相反，泄漏情況

6、較外裝式為好，內(nèi)裝式受力情況較好，端面比壓較小，容易形成液膜，切端面比壓隨介質(zhì)壓力增大而增大，因而增加了密封的可靠性，使用較普遍。 平衡型與非平衡型。根據(jù)介質(zhì)壓力在端面上所引起的比壓的卸載情況，可將密封分為平衡型與非平衡型，不卸荷的稱非平衡型；卸荷的稱平衡型。 單彈簧與多彈簧。單彈簧又稱大彈簧，即是在密封裝置中僅有一個(gè)彈簧與軸同心安裝；多彈簧又稱小彈簧，即是在密封裝置中有數(shù)個(gè)彈簧沿圓周均勻分布。一般負(fù)荷輕而且大量生產(chǎn)的密封以采用單彈簧為佳，少量生產(chǎn)且在嚴(yán)格的條件下使用時(shí)，則多采用多彈簧。 旋轉(zhuǎn)式與靜止式。旋轉(zhuǎn)式即是彈簧裝置隨軸轉(zhuǎn)動(dòng)；靜止式即是彈簧裝置不轉(zhuǎn)動(dòng)。一般的機(jī)械密封都采用旋轉(zhuǎn)式，因?yàn)閺椈?/p>

7、裝置及軸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，徑向尺寸小。高轉(zhuǎn)速情況下，彈簧及其它零件產(chǎn)生的離心力很大，動(dòng)平衡要求高。 內(nèi)流式與外流式。介質(zhì)沿半徑方向從端面外周向內(nèi)漏者稱內(nèi)流式；介質(zhì)沿半徑方向從端面內(nèi)周向外泄漏者稱外流式。內(nèi)流式的泄漏方向與離心力方向相反，離心力阻礙著流體的泄漏，因而內(nèi)流式泄漏量比外流式小。對(duì)于有固體顆粒的情況尤其應(yīng)該采用內(nèi)流式，這樣可防止固體顆粒進(jìn)入摩擦面。2.端面比壓及計(jì)算中的問(wèn)題 端面比壓即密封兩端面上單位面積所受到的壓力，端面比壓是衡量密封性能的重要參數(shù)，端面比壓過(guò)大，將造成摩擦面發(fā)熱，磨損加劇和功率消耗增加；比壓過(guò)小，易于泄漏，密封破壞。對(duì)端面比壓的要求有： 端面比壓不能小于端面間液膜的反壓力

8、，否則密封面會(huì)打開(kāi)。 端面比壓不能小于端面間溫度升高時(shí)的物料或沖洗介質(zhì)的飽和蒸氣壓，否則介質(zhì)開(kāi)始蒸發(fā)。 使液體薄膜在允許泄漏量最小的條件下保持在摩擦面上起潤(rùn)滑作用。 要計(jì)算端面比壓首先必須分析兩端面間介質(zhì)壓力的分布規(guī)律，下圖是一般內(nèi)裝式密封的壓力分布簡(jiǎn)圖：圖2 端面間壓力分布圖首先分析液膜形成的推開(kāi)力R：密封面上半徑r處的壓力。假設(shè)摩擦副內(nèi)壓力按直線分布，則： 代入上式得到：得到：令 則 對(duì)軸徑=50150毫米，接觸面寬度為5毫米算出。 在一定范圍內(nèi)取，產(chǎn)生的誤差是不大的。就有：其次進(jìn)行動(dòng)環(huán)受力分析，見(jiàn)下圖圖3 內(nèi)裝式（部分）平衡型密封動(dòng)環(huán)受力圖壓緊力： 推開(kāi)力： 輔助密封圈上產(chǎn)生的與動(dòng)環(huán)運(yùn)動(dòng)

9、方向相反的摩擦力數(shù)值不大，在此計(jì)算中忽略不計(jì)。所以動(dòng)環(huán)上所受的合力：所以端面比壓： 將各值代入，得到：令：為載荷系數(shù)，它表示介質(zhì)產(chǎn)生的比壓加到摩擦副上的載荷程度。當(dāng)1時(shí)為非平衡型；當(dāng)01時(shí)為部分平衡型；當(dāng)0時(shí)為全平衡型。對(duì)于平衡型或者部分平衡型密封，要使1，必須有，因此當(dāng)軸在密封安裝處沒(méi)有軸肩時(shí)，需要一個(gè)尺寸、材質(zhì)等方面合乎要求的軸套來(lái)滿足這個(gè)條件。根據(jù)以上公式，要計(jì)算或者校核密封的端面比壓，需要的數(shù)據(jù)有：密封介質(zhì)的壓力，公斤/厘米2；彈簧比壓，公斤/厘米2；密封環(huán)接觸端面外徑，厘米；密封環(huán)接觸端面內(nèi)徑，厘米；軸（套）徑，厘米；其中：、為實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)，即針對(duì)具體的泵，可以測(cè)量得出。的值可以由廠

10、家提供，不過(guò)多彈簧密封時(shí)還要考慮彈簧并聯(lián)時(shí)彈性系數(shù)的計(jì)算。而的數(shù)值，對(duì)于一般單端面機(jī)械密封的離心泵可以認(rèn)為是泵的入口壓力，對(duì)于雙端面的密封，科研認(rèn)為是中間密封罐的壓力，對(duì)于某些采用自體密封的泵，就要根據(jù)引出管的位置來(lái)確定了，如入口、某級(jí)葉輪或者出口壓力，一般入口和出口的壓力較易得到，當(dāng)引出管從多級(jí)泵的某一級(jí)葉輪引出時(shí)，情況就比較麻煩，需要實(shí)測(cè)或者安裝壓力表來(lái)得到具體數(shù)值了。以上是計(jì)算或者核算機(jī)械密封端面比壓的方法，端面比壓的重要性每個(gè)人都知道，有實(shí)際經(jīng)驗(yàn)顯示，如果機(jī)械密封安裝合適，在較長(zhǎng)的使用周期中，不會(huì)或者很少泄漏，而正確選擇摩擦副材料和比壓的機(jī)械密封可以使用25年，最長(zhǎng)有用到9年以上的。但是在實(shí)際工作中，可能由于各種原因，一般密封都會(huì)在不太理想的周期內(nèi)出現(xiàn)問(wèn)題，其中一個(gè)重要的原因就是端面比壓的確定不準(zhǔn)，所以其計(jì)算顯得尤其重要，而確