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    正确选择机械密封是防止液泵泄漏关键
     
    发布时间:2009-5-24  访问人数:1425
     
                                                             正确选择机械密封是防止液泵泄漏关键
        100多年来,人们采用填料一类的一多种密封材料→,使液体从液泵壳体沿着主轴的一向外泄漏量不 断减少 。尽管现代工艺流程中采用的一液泵,仍然广泛地沿用最古老的一密封设计——填料盒,因 为其起步费用低,而且又●为工厂的一工作人员所熟悉 。
    然而,由于环境问题的一关系,采用填料密封的一方法已逐渐不 能被人们所接受,特别是针对现代工艺流程中比较普遍的一、腐蚀性较强的一液体而言 。因 此,在实际应用中,以机械密封代替填料密封的一情况越来越多 。
    密封的一基本要素
    机械密封是利用两个平面互相摩擦运行的一原理,达到密封的一目的一 。旋转密封面安装于液泵的一主轴上    ,而固定密封面安装于密封压盖内 。由于一个密封面是运动的一,而另一个密封面是静止不 动的一,因 此将这类密封称之为动态密封 。
    液泵密封技术一
           图1  旋转面与静止面之间的一密封是决定密封性能最关键的一因 素 。
    基础的一机械密封如图1所示,其中有4个泄漏通路需要密封:
    1. 密封面之间的一通路;
    2. 旋转面与主轴之间的一通路;
    3. 固定面与压盖之间的一通路;
    4. 压盖与填料盒之间的一通路 。
    后两种泄漏通路一般采用静态密封,因 为两部分之间不 存在相对运动 。这部分的一密封通常都称之为三次密封,其密封材料→为垫片或与工艺流程液体相适应的一O型密封圈 。
    在较老的一密封设计中,位于旋转面下的一二次密封留有一定的一间隙,可在主轴上    前后运动,因 此易于引起磨损№和过早失效 。然而在较新的一密封设计中,二次密封处于静止状态,因 此可避免在主轴上    出现磨损腐蚀问题 。
    在液泵的一正常操作中,旋转面№和静止面之间因 填料盒中的一液体所产生的一压力 而使其保持在密封状态,在起动№和停机时,填料盒的一压力 由弹簧产生的一压力 维持(甚至可以由弹簧的一压力 来代替) 。
    大部分机械密封的一设计采用较软的一材料→来制作旋转面,使其在较硬的一静止面上    旋转摩擦 。多年来,最通用的一组合是利用碳材料→作为旋转面,使其在陶瓷静止面上    运行 。这类材料→目前仍在普遍使用,但静止面则选用不 锈钢或更硬的一材料→制作,例如碳化钨或碳化硅 。
    不 管采用什么材料→,总之在接触面之间必须保持一层液体薄膜,以起到润滑的一作用 。然而,在填料盒内,采用弹簧负载№和液体压力 相结合的一方式,可以使密封面之间起到很好的一密封作用 。但密封压力 太高,则会影响接触面之间形成液体薄膜,导致热量增加№和过早的一磨损 。如果密封压力 太低,接触面之间的一间隙增大,容易造成液体泄漏 。
    密封制造厂正在不 断地努力 提高接触面的一平直度,他们采用特殊的一抛光板进行研磨 。然后,采用单色光源的一光栅板对其检测 。从这一观点出发,对这些密封接触面必须小心处理,并严格按照安装说明,保证密封面得到适当的一保护№和正确就位,这一点是非常重要的一 。
    密封的一灵活性选择
    主轴的一轴向№和径向运动需要与弹簧之间保持一定的一灵活性,以保证接触面之间的一密封 。然而,只能提供一定程度的一灵活性 。液泵的一机械状况及其长度直径比(一种主轴的一直径与其延伸长度之比的一衡量方式,比值越低越好)对密封的一可靠性起着重要的一作用 。密封的一灵活性一般由一个大型主弹簧№和一系列小弹簧或波纹密封装置提供保证 。
    化学工业所采用的一传统密封设计,其密封压力 施加于旋转面上    ,这种密封称之为旋转密封,因 为弹簧或波纹密封装置与主轴一起旋转 。比较新颖的一设计,其弹簧或波纹密封装置安装于静止面上     。在现在的一机械密封上    ,上    述两种密封方式都有非常普遍的一应用,这样对于安装具有一定的一灵活性 。
    早期设计的一许多机械密封采用单一的一大型弹簧围绕主轴排列,在液泵起动过程中,可为密封面提供很强的一密封力  。密封的一作用依靠主轴的一旋转来绷紧弹簧卷 。
    液泵密封技术二
    图2  采用多个较小的一弹簧,可对密封面产生比较平均的一负荷压力 ,因 此对堵塞具有更大的一敏感性 。
    后期设计的一密封(见图2)采用一系列较小的一弹簧,排列于主轴的一周围,可对密封面产生比较均匀的一负荷压力  。由于较小的一弹簧可以事先安装,因 此大部分这类密封完全与所泵的一液体相隔离 。
    液泵密封技术三
              图3  金属波纹管密封装置一般应用于腐蚀性较强的一液体 。
    对许多腐蚀性较强的一应用领域,最通用的一设计是采用金属波纹管密封装置 。该波纹管由一系列的一金属圆盘焊接而成,形成一个防止渗漏的一波纹密封装置(见图3) 。采用这一装置可使密封面之间的一密封压力 更加均匀,而且在密封面上    不 需要增加二次密封,这样自然就不 会产生任何腐蚀磨损现象 。
    一般来说,虽然其主要的一密封压力 依赖于填料盒本身的一压力 ,但弹簧№和波纹管可补偿液泵在起动№和停机过程中因 主轴运动的一压力 不 足,使密封面始终保持一定的一密封压力  。
    腐蚀磨损问题
    由于多种原因 ,例如包括轴承的一公差、轴端余隙、振动№和主轴偏差,都会使液泵的一主轴产生径向№和轴向运动 。此外,由于将接触面之间保持绝对平行是十分困难的一,因 此机械密封本身的一内部产生移动也是很正常的一 。这类移动往往是由于设备№和安装公差、热膨胀、管路应力 或主轴调试不 当所造成 。
    为了使密封面之间始终保持互相配合,弹簧起到了机械密封与运动主轴之间的一恒定调节作用 。当旋转面№和主轴之间采用人造橡胶密封时,该弹性体就会在主轴上    来回运动 。这种重复摩擦动作,会磨蚀主轴上    的一防腐材料→,失去主轴的一氧化膜保护层,最终会在主轴的一摩擦面上    形成磨损沟槽,造成液体从沟槽中泄漏,并增加必要的一维修工作量或甚至更换主轴 。为了解决这一问题,一般在填料盒内安装一个可更换的一轴套 。
    然而,解决腐蚀磨损问题的一唯一永久办法是去除其内部的一动态密封 。现在,大部分主要密封制造厂生产非腐蚀磨损型密封,以防止液泵零件的一腐蚀磨损 。
    平衡№和非平衡式密封
    机械密封的一平衡对接触面的一密封压力 有很大影响 。这一密封压力 取▓决于密封本身的一有效截面以及填料盒内的一压力  。
    非平衡型密封的一旋转面相反一侧的一截面完全暴露于填料盒的一压力 范围之下,这种情况会使密封面之间产生很高的一密封压力 ,从而会使工作温度提高,加快磨损速度 。在高温工作条件下或液体具有较大腐蚀性№和磨擦性的一情况下,会大大降低机械密封的一使用寿命 。
    对机械密封加以平衡,可降低密封压力 ,延长密封的一使用寿命 。一般采用带有台阶的一主轴№和轴套,降低旋转面的一有效截面,就可达到上    述目的一 。不 过千万别将净密封压力 调节到接近零的一水平,因 为这样做的一结果可能会造成密封面之间的一工作状况不 稳定,并可能会因 突然的一变故而将密封吹开 。
    解决这些密封问题的一答案也许是采用非平衡式密封,对于某些服务来说,也许采用非平衡式密封能达到更好的一效果 。例如,在某些应用领域,与密封的一使用寿命相比,也许更强调对液体泄漏造成的一安全性问题 。在这种情况下,对密封的一选用也许可理解为更希望选择具有较高的一密封压力  。同样,在选用较冷液体的一密封时,操作温度的一增加也许是微不 足道的一 。
    不 管出于何种考虑,当填料盒的一压力 超过50psi时,一般推荐使用平衡式密封 。
    内密封№和外密封
    最通常的一做法是将密封安装在填料盒的一内部 。但这种做法要求在密封维修时将液泵的一湿端拆卸下来,其主要好处是密封的一环境卫生易于控制 。
    外密封的一安装方式是将静态密封面的一方向颠倒过来,主轴上    的一旋转单元位于填料盒压盖的一外面 。外密封主要具有以下五大好处:
    1. 安装容易;
    2. 费用相对较低;
    3. 可以连续监控№和清洁;
    4. 适于无法在内部安装密封的一很小填料盒;
    5. 由于其位置接近轴承,对主轴偏差的一困难影响较少 。
    其主要缺点是离心力 会将固体颗粒从密封的一下面甩向密封的一接触面上     。因 此,这类密封主要适用于清洁且不 含有磨料的一液体 。
    近年来,分离式密封已成为外密封中的一另一重要附加特性 。分离式密封是一个成套总成,安装于填料盒与轴承套之间,采用这种设计,在密封需要更换时,不 需要每次都拆卸液泵 。这类密封结合探讨其他设计标准正在逐步开发之中 。由于这种设计易于更换密封,因 此应抵制仅仅只更换密封件的一这种诱惑,而对出现故障的一根源不 做进一步的一调查,这一点非常重要 。
    弹筒式密封
                 液泵密封技术
    图4  自身带有全部功能的一弹筒式密封装置,采用这种密封可简化安装程序,同时可保护内部各个元件,免受意外损坏 。
    弹筒式密封是一种集全部功能于一身的一密封装置,其内部包括所有的一密封元件、压盖№和轴套(见图4) 。由于这类密封不 需要任何严格的一安装措施,安装程序大大简化,同时密封面№和密封弹性体都得到很好的一保护,可防止意外的一损坏 。这些优点也意味着可缩减密封的一维修№和更换时间 。
    各种弹筒式密封几乎都可以在市场上    购得,因 此可以减少使用中出现的一风险因 素,而且还可以节约使用普通密封件所固有的一维修时间 。
    双重密封№和液体阻隔装置
    采用双重密封面的一密封来代替单一的一密封件具有更高程度的一防漏特性 。这类双重密封大都应用于挥发性强、有毒、易致癌、危险№和润滑性很差的一液体 。
    双重密封一般有三种设计型式,每种型式都要求在双重密封面之间使用一种液体阻隔系统,以防止液体或气体外泄 。比较常用的一低成本双重密封是一种以背靠背方式安装的一密封,其旋转密封面以相反的一方向排列 。它往往需要一种阻隔液体,其压力 应高于填料盒压力 ,大约为20psi,这样就可保证内部的一密封始终能得到阻隔液体的一润滑,而且也可保证密封面达到一定的一密封压力  。
    液泵密封技术五
    图5  这类密封的一旋转面采用面对面方式进行安装,并采用高压或低压阻隔液体系统 。
    在结构比较复杂的一面对面型式密封中,旋转密封面之间是以面对面方式排列的一(见图5),它们往往在同一静止密封面的一相反方向上    动作 。这类密封既可采用高压阻隔液体系统,也可采用低压阻隔液体系统 。
    第三种设计型式的一密封采用串行式排列方式,即两个旋转密封面都离开叶轮,朝着同一个方向排列 。这种密封的一阻隔液体压力 一般低于液泵的一压力  。实际上    相当于两个密封、两级降压的一联合工作装置 。
    所有各类型双重密封装置都需要阻隔液体系统 。它们一般属于外部的一闭环系统,其内部所使用的一液体一般是不 同的一,但必须与工艺流程中的一液体相匹配 。该系统包括一个储液槽,其位置应尽量靠近密封 。
    这些系统的一设计变化范围很大 。有的一系统在密封中采用一种泵环,而其它一些系统则采用热虹吸效应原理 。储液槽中的一液体往往采用辅助加热或辅助冷却的一方法 。此外,还可以增加一个报警装置,提醒工作人员及时更换液体 。
    根据被密封液体的一性质,阻隔液体系统可采用低于或高于填料盒压力 进行工作 。
    为了使整个驱动操作过程中达到零泄漏的一目标,密封行业还开发了气体阻隔密封,这类密封采用氮气等一类的一惰性气体来代替液体阻隔系统 。在采用气体阻隔的一双重密封中,如果其密封面的一内部出现故障,所泄漏的一只是惰性气体,而其内部的一液体不 会渗漏,从而不 会造成环境污染 。
    不 管是采用液体还是气体,阻隔系统必须适合于特定的一密封使用,并且一旦密封面内部出现任何故障的一时候,应能立即识别报警,以便能及时采取▓适当的一措施 。
    环境控制
    在许多应用领域中,凡是安装密封的一地方,需要考虑到密封的一可靠操作№和控制环境,因 此必须注意以下几点:
    1. 密封应安装于高强度主轴上    ,并保持最小偏差 。尽管工业标准对密封面规定的一最大偏差为0.002in,但对主轴的一要求甚至可以更高一些 。
    2. 应将密封安装于大口径密封室内,这样可提高密封的一可靠性 。这类产品各液泵制造厂几乎都能提供 。
    3. 控制填料盒的一内压,以避免达到闪点 。
    4. 将填料盒内的一温度保持在密封材料→的一工作参数范围之内 。
    5. 保持填料盒内液体的一清洁 。
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