机械密封技术简介
一、机械密封结构
机械密封安装后,依靠弹簧的弹力,以克服补偿环辅助密封圈与轴之间的摩擦阻力,使补偿环端面紧紧地贴住非补偿环的端面。此时,有初始闭合力存在。当主机开始工作时,密封腔充满了压力流体,而产生更强有力的轴向推力,使密封端面贴合更紧密。由于端面的平面度高和粗糙度小,在压力流体的作用下,相对滑动的端面间便出现了边界摩擦或半液体摩擦状态,足以防止压力流体的明显泄漏,实现了主密封。
机械密封的结构多种多样,最常用的结构如下图所示:
二、机械密封特点
1.密封性好:机械密封的泄漏量通常可控制在3-5mL/h;与填料、螺旋等密封相比,泄漏量少得多。6.抗振性强,缓冲性好:由于波纹管式和全补偿式机械密封的发展,使机械密封具有更好的抗振性,从而保证了它在恶劣工况下使用的可靠性。
7.性能参数高,使用范围广:选择适当结构形式和匹配的摩擦副材料,并完善密封系统,就能使机械密封广泛用于各种工况,如高温、低温;高速、低速;高压、真空;强腐蚀;无宏观泄漏等工况。
同时机械密封也存在一些缺点,主要是:
①结构复杂:不同工况要使用不同结构形式,品种多且要用不同材料制成。
②装配稍难,更换不变,特别是运转不正常时,采取应急措施较困难。
③价格较贵:机械密封的价格往往是填料、油封等密封价格的数倍、数十倍,以总体经济效益相比,却并非如此。
三、先进的机械密封技术
为了满足机械密封向零逸出、高可靠性、长寿命、低磨损的方向发展的要求,出现了采用新材料和新工艺的各种机械密封技术。目前先进的机械密封应用技术主要有密封端面改形技术、控制平衡比密封技术、组合密封技术和可控机械密封技术。
1.密封端面改形技术
密封端面改形技术就是通过在密封端面上开各种形式的槽来改善端面间的润滑情况,从而实现机械密封的长寿命运行,它是当今机械密封领域的高新技术。
2.干运转气体密封技术
干运转气体密封是将开槽密封技术用于=气体密封,属于非接触密封。其作用原理可用图1来说明:在干气密封的一个密封环端面外侧加工有均匀分布的2.5 ~ 10 μ m的动压槽,当动环旋转时,流体动压槽把外侧的高压隔离=气泵入密封端面之间,由外径至槽根部气膜压力逐渐增加,而自槽根部至内径处气膜压力逐渐下降,因端面膜压增加使所形成的开启力大于作用在密封环上的闭合力,在磨擦副之间形成很薄的一层气膜,从而使密封工作在非接触状态下,所形成的气膜完全阻塞了相对低压的密封介质泄漏通道,实现了密封介质的零泄漏或零逸出。
双旋向槽型无旋向要求,正反转皆可使用。转子的反转不会造成密封的损坏。其使用范围较单旋向槽宽,但其稳定性、抗干扰能力较单旋向差。
上游泵送密封
上游泵送密封的工作原理与干气密封类似,是借助密封环端面内侧开设的流体动压槽在旋转条件下的粘性剪切作用把液体泵入密封端面之间,使液膜的压力增加并把两密封端面分开;与干气密封不同之处在于,上游泵 送密封的端面液体动压槽是把由高压侧泄漏至低压侧的被密封液体重新反输至高压侧,以消除密封介质由高压侧向低压侧的泄漏。3.控制平衡比密封技术
机械密封海体压力作用的有效面积与密封面名义接触面积之比称为机械密封的面积比,国外称之为平衡比。平衡新比对机械密封的性能和寿命有着重要影响。平衡比选择不当或者由于工况变化(:如密封介质压力变化)导致平衡比偏高正常排作许用值,都符导致最线的密封失效,主要有以下几种通过控制平湖比来保证,密封可靠有效的机械密封技术,即恒平衡比密封、、变平衛比密封和零平衡比密封。3.3组合密封技术
随着现代工业的飞速发展,对密封的要求越来越高,单一的一种密封有时难以满足苛刻的工况条件,将几种密封组合起来,利用其各自优势,使其充分发挥作用己成为要封行业目前的发策方向之一。由于组合地机械密封理式博务,式密封与接触式密封组但不外乎是非接触式密封与接触式密封混合组合和接触主合两大类。主要有机械密封与浮环密封组合密封、机械密封与干气密封的组合密时、机精封与耀就组合密封、机械密封与迷营密封组合密封、机械密封与编料密封组合密封和磁流体$密封与螺旋组合密封等”。
4.可控机械密封技术
生产工艺参数如压力和温度的变化,以及设备簪损或机械振动等都将对机械密封的性能产生直接影响,.造成密封泄漏甚至失效,无疑需要开发密封监测的工作条件,并由此确定系统工作条系统,以便测量和记录现场实际机械密封的件对密封性能的影响。通常采用声发射技支术进行早期的密封失效监控,采用压电传感器监测摩擦副液厚度变化情况,采用电阻应变仪测试扭矩, 监控运行工况参数与摩擦系数的关系。采用泄漏量监测方式来监控密封工作状况。有些关键设备的机械密封甚至采用智能监测系统,利用微机控制,自动连续调节密封的各种参数,以达到最佳的运行条件。可以预见,随着计算机和电子技术日新月异的发展,机械密封监控技术将会在各工业领域中得到广泛应用。
四、机械密封技术发展趋势
密封系统的元件无系列产品,要求系列化与密封产品配套供应,以提高密封的性能及使用寿命。这就需要建立技术诊断,失效分析与密封状态的监控技术。
4.经济性方面