结构型式分类
机械密封按结构型式分类,其基本类型有:
平衡式和非平衡式机械密封:能使介质作用在密封端面上的压力卸荷的为平衡式,不能卸荷的为非平衡式。
内置式和外置式机械密封:弹簧和动环安装在密封箱内与介质接触的密封为内置(装)式密封;弹簧和动环安装在密封箱外不与介质接触的密封为外
置(装)式密封。
静止式和旋转式机械密封:弹簧不随轴一起旋转的密封为静止式密封;弹簧随轴一起旋转的密封为旋转式密封。由于静止式密封的弹簧不受离心力影响,常用于高速机械密封中。
机械密封冲洗方案及特点
冲洗的目的在于防止杂质集积,防止气囊形成,保持和改善润滑等,当冲洗液温度较低时,兼有冷却作用。冲洗的方式主要有如下:
一、内冲洗
1。正冲洗
(1)特点:利用工作主机的被密封介质,由泵的出口端通过管路引入密封腔。
(2)应用:用于清洁流体,p1稍大于p进,当温度高或有杂质时,可在管路上设置冷却器、过滤器等
2。反冲洗
(1)特点:利用工作主机的被密封介质,由泵的出口端引入密封腔,冲洗后通过管路流回泵入口。
(2)应用:用于清洁流体,且p进
3。全冲洗
(1)特点:利用工作主机的被密封介质,由泵的出口端通过管路引入密封腔,冲洗后再经管路流回泵入口。
(2)应用:冷却效果优于前两种,用于清洁流体,且p1与p进和p出相接近时。
二、外冲洗
特点:引入外系统与被密封介质相容的清洁流体至密封腔进行冲洗。
应用:外冲洗液压力应比被密封介质大0.05--0.1MPa,适用于介质为高温或固体颗粒的场合。
冲洗液的流量应保证带走热量,还需满足冲洗的需要,不会产生对密封件的冲蚀。为此,需控制密封腔的压力和冲洗的流速,一般清洁冲洗液的流速应小于5m/s;含有颗粒的浆状液体须小于3m/s,为达到上述的流速值,冲洗液与密封腔压力的差值应<0.5MPa,一般取
0.05--0.1MPa,对双端面机械密封可取0.1--0.2MPa.
冲洗液进入和排出密封腔的孔口位置,应设置在密封端面附近,且应在靠近动环侧,为了防止石墨环被冲蚀或因冷却不均引起温差变形,以及杂质堆积和结焦等,可采用切向引入或多点冲洗。
必要时,冲洗液可以是热水或蒸汽。
设备使用人一定要根据介质的特性,如温度,压力,转速,酸碱性等选择密封材质,选用良好的摩擦副材料可以减轻磨损。如果使用人不能正确的选择密封材质,请和密封厂家技术人员沟通确认,密封材质的选择直接决定密封效果和密封的使用寿命。按耐磨次序材料排列为碳化钨-碳石墨、硬质合金-碳石墨、陶瓷(氧化铝)-碳石墨、喷涂陶瓷-碳石墨、氧化硅陶瓷-碳石墨、高速钢-碳石墨、堆焊硬质合金-碳石墨。
机械密封的腐蚀与防护方法
机械密封出现故障的机会较多,比例较大,常见的损坏形式可分为腐蚀损坏、热损坏和机械损坏三种,由于机械密封特殊的结构形式和千差万别的工作环境,其腐蚀形态也存在多样性的特点。
1.金属环腐蚀
(1)表面均匀腐蚀
如果金属环表面接触腐蚀介质,而金属本身又不耐腐蚀,就会产生表面腐蚀,其现象是泄漏、早期磨损、破坏、发声等。金属表面均匀腐蚀有成膜和无膜两种形态,无膜的金属腐蚀很危险,腐蚀过程以一定的速度进行,这主要是选材错误造成的。成膜的腐蚀,其钝化膜通常具有保护作用的特性,但金属密封环所用材料,如不锈钢、钴、铬合金等其表面的钝化膜在端面摩擦中破坏,在缺氧条件下新膜很难生成,使电偶腐蚀加剧。
(2)应力腐蚀破裂
金属在腐蚀和拉应力的同时作用下,首先在薄弱区产生裂缝,进而向纵深发展,产生破裂,称为应力腐蚀破裂。选用堆焊硬质合金及铸铁、碳化钨、碳化钛等密封环,*出现应力腐蚀破裂。密封环裂纹一般是径向发散型的,可以是一条或多条。这些裂缝沟通了整个密封端面,加速了端面的磨损,使泄漏量增加。
根据断裂力学的观念,材料内部原始裂纹的应力场强因子K1=yσ1a(y—系数)。在开始时由于应力σ1小于临界应力σc,a小于临界裂纹ac,所以腐蚀作用时,由于原始裂纹a的腐蚀扩展,导致K1的增大。当经过一段时间后a=ac及K1=K1c时,断裂就发生了,只有当原始裂纹a足够小,以致于K1<K1c(应力腐蚀破裂)时,材料不会发生应力腐蚀破裂。
①应力的存在。如果堆焊或加工中,残余应力、旋转离心力、摩擦热应力,引起金属环应力σ1大于σ2c,应力破坏就很难避免。②材料。金属密封环材料强度、硬度指标越高,K1c 越低,材料内气孔、夹渣、裂纹越多越长,越易发生应力腐蚀破裂。一般K1(应力腐蚀破裂)=(1/2-1/5)K1c,且随材料强度级别的提高,K1(应力腐蚀破裂)/K1c的比值下降。③磨损。构件表面越光,应力腐蚀破裂敏感性越低。端面磨损使金属表面钝化膜破坏,光洁度降低,促使应力腐蚀破裂的发生。④介质。应力腐蚀破裂,只发生于一些特定的“材料—环境”体系。例如“奥氏体不锈钢—cl”、“碳钢—NO3”。⑤温度。温度越高,氢扩散越快,应力腐蚀破裂加快。密封环端面剧烈摩擦,如果端面比压过大,表面光洁度低,冷却不够,表面润滑不好,摩擦热则加速应力腐蚀破裂的进行。