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机械密封的基本概念
发布日期:2010-03-23

 

机械密封的基本概念:
    机械密封是指由至少一对垂直于旋转轴线的端面在流体压力和补偿机构弹力(或磁力)的作用下以及辅助密封的配合下保持贴合并相对滑动而构成的防止流体泄漏的装置。补偿环的辅助密封为金属波纹管的称为波纹管机械密封。
机械密封的组成:
主要有以下四类部件。
    a、主要密封件:动环和静环。
    b、辅助密封件:密封圈。
    c、压紧件:弹簧、推环。
    d、传动件:弹箕座及键或固定螺。 机封工作应注意问题:
1、安装时注意事项
    a、要十分注意避免安装中所产生的安装偏差
    (1)上紧压盖应在联轴器找正后进行,螺栓应均匀上支,防止压盖端面偏斜,用塞尺检查各点,其误差不大于0、05毫米。
    (2)检查压盖与轴或轴套外径的配合间隙(即同心度),四周要均匀,用塞尺检查各点允差不大于0、01毫米。
    b、弹簧压缩量要按规定进行,不允许有过大或过小现象,要求误差2、00毫米。过大会增加端面比压,另速端面磨损。过小会造成比压不足而不能起到密封作用。
    c、动环安装后髯保证能在轴上灵活移动,将动环压向弹簧后应能自动弹回来。
2、拆卸时注意事项
    a、在拆卸机械密封时要仔细,严禁动用手锤和扁铲,以免损坏密封元件。可做一对钢丝勾子,在对自负盈亏方向伸入传动座缺口处,将密封装置拉出。如果结垢拆卸不下时,应清洗干净后再进行拆卸。
    b、如果在泵两端都用机械密封时,在装配,拆卸过程中互相照顾,防止顾此失彼。
    c、对运行过的机械密封,凡有压盖松动使密封发生移动的情况,则动静环零件必须更换,不应重新上紧继续使用。因为在之样楹动后,摩擦副原来运转轨迹会发生变动,接触面的密封性就很容易遭到破坏。
机封正常运行和维护问题:
1、启动前的准备工作及注意事项
    a、全面检查机械密封,以及附属装置和管线安装是否齐全,是否符合技术要求。
    b、机械密封启动前进行静压试验,检查机械密封是否有泄漏现象。若泄漏较多,应查清原因设法消除。如仍无效,则应拆卸检查并重新安装。一般静压试验压力用2~3公斤/平方厘米。
    c、按泵旋向盘车,检查是否轻快均匀。如盘车吃力或不动时,则应检查装配尺寸是否错误,安装是否合理。
2、安装与停运
    a、启动前应保持密封腔内充满液体。对于输送凝固的介质时,应用蒸气将密封腔加热使介质熔化。启动前必须盘车,以防止突然启动而造成软环碎裂。
    b、对于利用泵外封油系统的机械密封,应先启动封油系统。停车后最后停止封油系统。
    c、热油泵停运后不能马上停止封油腔及端面密封的冷却水,应待端面密封处油温降到80度以下时,才可以停止冷却水,以免损坏密封零件。
3、运转
    a、泵启动后若有轻微泄漏现象,应观察一段时间。如连续运行4小时,泄漏量仍不减小,则应停泵检查。
    b、泵的操作压力应平稳,压力波动不大于1公斤/平方厘米。
    c、泵在运转中,应避免发生抽空现象,以免造成密封面干摩擦及密封破坏。
    d、密封情况要经常检查。运转中,当其泄漏超过标准时,重质油不大于5滴/分,轻质油不大于10/分,如2-3日内仍无好转趋势,则应停泵栓查密封装置。

油封的选择、装配与安装

    油封按轴的旋转线速度高低分类,油封可分为低速油封(小于6m/s)和高速油封(大于6m/s)。按油封所能承受的压力高低分类,可分为常压型油封和耐压型油封。按油封的结构及密封原理分类,可分为标准型油封和动力回流型油封。另外,按构成油封组件材质分类,又可分为有骨架型油封和无骨架型油封;有弹簧型油封和无弹簧型油封。
一:油封的选择:
    与其他密封件的选择原则类似,选择油封也要根据密封介质和工作条件,选择油封类型和材料。工作条件主要考虑使用压力、工作线速度、工作温度范围。
    选择油封的材料时,必须考虑材料对工作介质的相容性、对工作温度范围的适应性和唇缘对旋转轴高速旋转时的跟随能力。一般油封工作时其唇缘的温度高于工作介质温度20~50℃,在选择油封材料时应予注意。详情请参照:橡胶种类及一般特性表
    在同一直径条件下,不同材料制造的油封,适应轴面旋转线速度的能力不同,其关系如下图所示。油封使用的线速度范围一般小于15m/s.
    普通油封的使用压力一般不超过0.05MPa。当工作压力超过这个值时应选用耐压型油封。
    油封的工作范围与油封使用的材料有关:材料为丁晴橡胶(NBR)时为-40~120℃,亚力克橡胶(ACM)-30~180℃,氟橡胶(FPM)-25~300℃。
二、油封与轴的装配设计
1、油封及座孔的要求
    (1)要保证油封座孔与旋转轴的同轴度.
    (2)采用外骨架油封时应注意选择热膨胀系数与座孔材质相近的金属牌号的材料制作骨架,以确保油封装配后的牢靠性和可拆性.
    (3)油封座孔的内径公差及表面粗糙度.应符合表1要求.
    (4)为保证密封效果,油封的外径和圆度应满足表2要求.
表1 油封座孔及旋转轴的加工精度和粗糙度

部位

直径公差

表面粗糙度/mm

Ra≤

Rz≤

座孔

无骨架油封

H11

3.2

12.5

骨架油封

H9或H8

1.6

6.3

旋转轴

h9或f9

0.8~0.4

3.2~1.6

表2 油封外径和圆度公差

油封外径D

外径公差

圆度公差

外骨架式

内骨架式

外骨架式

内骨架式

< 50

+0.20
+0.08

+0.30
+0.15

0.18

0.25

50~80

+0.23
+0.09

+0.35
+0.20

0.25

0.35

80~120

+0.25
+0.10

+0.35
+0.20

0.30

0.50

120~180

+0.28
+0.12

+0.45
+0.25

0.40

0.65

180~300

+0.35
+0.15

+0.45
+0.25

外径的0.25%

0.80

300~400

+0.45
+0.20

+0.55
+0.30

外径的0.25%

0.10


2、旋转轴的设计要求
    旋转轴的表面硬度一般取30~40HRC。油封安装时,为获得适当的初始径向力,应保证唇缘对旋转轴的过盈量要求,其值如表3:油封唇对轴的过盈量

轴径

油封唇的过盈量

轴径

油封唇的过盈量

< 30

0.5 ~ 0.9

80 ~ 120

0.8 ~ 1.3

30 ~ 50

0.6 ~ 1.0

120 ~ 180

0.9 ~ 1.4

50 ~ 80

0.7 ~ 1.2

180 ~ 220

1.0 ~ 1.5

油封在使用过程中的偏心量应加以严格控制,以确保密封效果,偏心量见表4:
表4 油封允许偏心量

轴径

带弹簧油封

不带弹簧油封

轴偏心量

安装偏心量

轴偏心量

安装偏心量

>25

0.20

0.15

0.10

0.10

25 ~ 65

0.30

0.20

0.15

0.10

< 65

0.40

0.25

0.20

0.15

三、油封的安装和使用    

    油封是精密元件,装配与保管不当回影
响使用性能.保管油封要防止灰尘、生锈和变形,油封不能受阳光直接照射,更不能受挤压。安装在轴上的油封,要防止轴和油封座槽生锈。装、拆油封时要注意下列事项:
    (1)油封安装时,应涂敷油液或润滑油.并将轴端和轴肩倒圆.
    (2)安装油封时,一定要使唇缘端朝向被密封的油液一侧,切忌反向装配.
    (3)油封装入座孔时,应采用专用工具推入,防止位置偏斜.
    (4)油封唇缘通过的螺纹,键槽,花键等处应采取各种措施来防止唇缘损伤,并用专用工具装配.

油封用主要橡胶种类与特长













温度范围(°C)注(2)

特   长

温度

温度

丁腈橡胶
(NBR)

-40

+125

耐矿物油,耐磨性好,在油封中使用得最多但不能使用于酮类及酯类极性溶剂中。

氢化丁腈橡胶
(HNBR)

-25

+140

保持丁腈橡胶密封的特性,耐热性、耐油性及耐候性比丁腈橡胶优良。

丙烯酸酯橡胶
(ACM)

-25

+150

保持与丁腈橡胶同样好的耐油性、耐热性比硅橡胶稍差,但耐候性优良,耐碱性与耐水性比丁睛橡胶及其他橡胶要差些。

硅橡胶
(VMQ)

-60

+225

兼有优良耐热性、耐寒性叫但耐候性但耐碱性与耐水性比其他橡胶差一些。

氟橡胶
(FKM)

-20

+250

具有超过硅橡胶耐热性,优良耐油性和耐化学药品性相配合。在各种橡胶中是油封用橡胶性能平衡良的品种。

乙烯-丙烯橡胶
(EPDM)

-40

+125

耐水性、耐极性溶剂性、耐无机药品性及耐候性优良封用橡胶。但耐油性差。

丁苯橡胶
(SBR)

-45

+100

耐极性溶剂性、耐水性优良的封用橡胶。
但耐油性差。

聚四氟乙烯
(PTFE)

-65

+260

耐热性、耐寒性、耐化学药品性及耐候性良,低摩擦系数的油封用材料。
但比橡胶的弹性差。

纤维

-50

+160

以合成纤维为主要原料,比向来的毛毡材料的耐热性、耐松散性优良的材料。

丁腈
橡胶

氢化丁腈橡胶

丙烯酸
酯橡胶

硅橡胶

氯橡胶

乙烯丙
烯橡胶

丁笨
橡胶

聚四氟
乙烯

发动机油

SAE#30

%3
 

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