化工泵要應(yīng)對(duì)各種酸堿腐蝕、結(jié)晶、溫度變化等惡劣工況,所以在泵閥行業(yè)中屬于技術(shù)含量較高的一種產(chǎn)品。而化工泵運(yùn)行性能其決定性作用的則是化工機(jī)械密封的性能。華力泵業(yè)歷經(jīng)多年潛心研究,把重點(diǎn)放在了密封部件的研發(fā)與創(chuàng)新之上,使之可以應(yīng)對(duì)不同工況,從而提高化工泵整體性能。
機(jī)械密封的摩擦副(密封副)主要由動(dòng)、靜環(huán)組成,有時(shí)還有中間浮動(dòng)環(huán)。
(1)對(duì)摩擦副密封環(huán)的設(shè)計(jì)要求! 根據(jù)機(jī)械密封的工作特點(diǎn)和要求,應(yīng)考慮下列問題:
1)摩擦副(密封副)的材料應(yīng)選用該條件下摩擦和磨損量最少且耐腐蝕的并允許干摩擦(至少允許能在短時(shí)間內(nèi)干摩擦)的材料。
2)選材時(shí)若比壓或pv值超過允許值,則可采用減小面積比(采用平衡型密封)的辦法。但必須注意隨著面積比的減小,密封的可靠性下降,因?yàn)樵诳p隙內(nèi)流體膜壓作用下密封面有開啟失效的可能性。
3)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡可能減小密封面平均直徑,以降低周速和摩擦副溫度。
4)摩擦副中軟材料環(huán)的密封面寬度應(yīng)比硬材料環(huán)窄,以免硬環(huán)對(duì)磨時(shí)陷入軟環(huán)引起密封面剝落或強(qiáng)烈的磨損。軟、硬環(huán)密封面寬度差對(duì)于軸徑為5~150mm 的密封,其值為1~4mm。硬對(duì)硬的摩擦副的環(huán)寬可以相同,也可以不同,因?yàn)槟p極微,不致于互相嵌入。
5)隨著密封寬度的減小,摩擦副內(nèi)摩擦熱減少而使散熱性改善。此外,密封面的磨損也比較均勻,縫隙有效高度也會(huì)隨之而減小。這樣減小密封面寬度比較合理,但是太窄的密封面損壞的危險(xiǎn)性增大(進(jìn)入磨粒、出現(xiàn)擦傷、沖蝕磨損),局部強(qiáng)度下降和承磨突臺(tái)的剛度下降。塑料的導(dǎo)熱性差,寬度對(duì)溫度有影響,因此塑料環(huán)寬應(yīng)小于一般石墨環(huán)。氣體端面密封由于磨粒對(duì)密封面損傷可能性較小,可以比液體端面密封寬度取得小些。但當(dāng)氣體端面密封承載能力較小時(shí),寬度宜取大值。流體動(dòng)壓密封因?yàn)殚_槽,其寬度比普通機(jī)械密封大,流體靜壓密封的寬度比前兩種密封更大,因?yàn)樗怯闪ζ胶夂驮试S泄漏量來確定的。
6)密封環(huán)的斷面形狀和定位方式應(yīng)保證密封面變形量最小,形狀盡可能趨向矩形或方形斷面。脆性材料環(huán)要注意過渡斷面處應(yīng)是均緩過渡,圓角半徑為 1~3mm ,這樣做,強(qiáng)度要比尖角過渡大一倍。
7)摩擦副組裝時(shí)其定位和固裝方式都有所不同,取決于密封的工作參數(shù)和結(jié)構(gòu),可以采用鑲嵌、粘接、箍裝等方式。
8)選擇靜、動(dòng)環(huán)時(shí),考慮動(dòng)環(huán)的給熱系數(shù)比靜環(huán)大,因此考慮動(dòng)環(huán)用導(dǎo)熱率較高的材料制作。改變摩擦副環(huán)的形狀也有利于改善摩擦副的給熱情況并降低摩擦副溫度。例如,在密封面附近開環(huán)形槽。導(dǎo)熱串高的材料做成厚環(huán),其散熱效果將會(huì)改善。
9)摩擦副密封面不垂直對(duì)其工作有不良影響(如安裝、制造、振幅和其它不良因素對(duì)工作有影響),因此必須采用結(jié)構(gòu)和工藝措施保證最小的誤差。動(dòng)環(huán)誤差一般比靜環(huán)大,因此高速下采用靜止式。
10)摩擦副環(huán)上徑向作用力取決于對(duì)中精度、軸與軸套同心度和密封面不垂直度,應(yīng)盡可能減小此力。
(2)對(duì)摩擦副材料的要求
1)機(jī)械強(qiáng)度高———耐壓、耐壓力變形;
2)自潤滑性能好———耐干磨性、耐高負(fù)荷性;
3)材料配對(duì)性能好———磨合性好、無過大的磨損和對(duì)偶腐蝕(組對(duì)材料電位差<250mV);
4)耐磨性好———壽命長;
5)導(dǎo)熱性好———散熱性好;
6)耐熱性好———耐高溫性能好;
7)耐熱沖擊性好———抗熱裂性能好(耐熱沖擊系數(shù)高);
8)耐腐蝕性強(qiáng)———耐腐蝕和耐沖擊;
9)線膨脹系數(shù)小———耐熱變形、尺寸穩(wěn)定性好;
10)加工性能好———切削加工性、成型性能好;
11)氣密性好;
12)密度小。
( 3)動(dòng)、靜環(huán)結(jié)構(gòu) ,圖2-1 所示為幾種動(dòng)環(huán)的結(jié)構(gòu)形式。圖2-1a~d所示為平衡型結(jié)構(gòu);圖 2-1e所示為非平衡型結(jié)構(gòu)。圖2-1a所示為硬面采用壓配裝在環(huán)上并用 O形圈密封,這種結(jié)構(gòu)適用于高壓,其變形量小,但在溫度作用下配合處容易松脫,通常用銷釘防轉(zhuǎn)。圖2-1b所示為復(fù)層結(jié)構(gòu),耐磨性好,易加工,但復(fù)層與基體結(jié)合強(qiáng)度不夠會(huì)掉皮。圖2-1c所示為鑲嵌熱裝結(jié)構(gòu),加工方便,但配合選得不合適,高溫時(shí)易脫落。圖2-1d、e所示為整體結(jié)構(gòu),可以避免上述幾種缺點(diǎn),但全部用硬質(zhì)合金加工較困難且價(jià)格較貴。


圖 2-2所示為幾種靜環(huán)結(jié)構(gòu)形式。圖 2-2a所示為常用的浮動(dòng)型結(jié)構(gòu);圖2-2b所
示為雙 V形圈密封的浮動(dòng)型結(jié)構(gòu),具有補(bǔ)償能力;圖2-2c所示為壓配,采用雙 O形密封圈,中間可供靜環(huán)冷卻;圖2-2d所示為夾持結(jié)構(gòu),既可供靜環(huán)冷卻,又可以減小變形(因?yàn)閯偠容^好),一個(gè)端面磨完后掉過來還可以用另一個(gè)端面;圖2-2e、f 為固定結(jié)構(gòu),分別固定在壓蓋上或軸肩上。