机械密封具有密封性好、性能稳定、泄漏量少、摩擦功耗低、对轴的磨损小等优点,普遍应用于石油机械等旋转设备中。机械密封良好的密封性能为生产装置的安全、平稳、长周期运行打下了基础。而且,机械密封在实践应用中不断得到改进,使得机械密封更加完善和应用更加广泛。
1.机械密封特点
机械密封是一种先进的动密封产品,它是靠介质压力及弹簧力,利用一对光滑平直并存有流体膜的表面达到密封效果。与填料密封相比,具有密封效果好,不磨损转轴,使用寿命长,消耗功率小等优点,因此在动密封部位采用得比较多。特别是在一些工作环境比较恶劣的场合,如高速、高温、高压、低温、有毒、真空、腐蚀性、易燃易爆等,一般的密封产品是无法胜任的。
2.机械密封结构问题综述
机械密封是一种用于旋转流体机械的轴封装置。(用于离心泵、离心机、反应釜、压缩机等设备,轴和设备腔体间存在一个圆周间隙,设备介质从中泄漏,因此必须设一道阻漏装置。因机械密封具有泄漏少、寿命长等优点,成为了主要的轴密封方式,又叫端面密封。)
在国家有关标准中的定义:由至少一对垂直于旋转轴线的端面组成,在流体压力及补偿机构弹力(或磁力)共同作用下,以及辅助密封圈的配合下, 该对端面保持贴合并相对滑动,而构成的防止流体泄漏的装置。
机械密封和填料密封比较,机械密封具有密封可靠、寿命长、消耗功率低、使用范围广等优点。机械密封系指两块密封元件在其垂直于轴线的光洁而平直的表面上相互贴合,并作相对转动而构成密封的装置。机械密封是一种旋转轴用的接触式动密封,它是在流体介质和弹性元件的作用下,两个垂直于轴心线的密封端面紧贴着相对旋转,从而达到密封的要求。它通常由静环、动环、弹簧加荷装置(包括推环、弹簧、弹簧座、固定螺钉,传动销)、辅助密封圈(动环密封圈和静环密封圈)等元件组成。防转销固定在压盖上,用以防止静环转动。
从结构来看,机械密封主要是将极易泄漏的轴向密封,改变为不易泄漏的端面密封。因为机械密封具有密封性能可靠、泄漏量少、
使用寿命长、功率损耗少、不需要经常维修等优点,且能满足生产自动化和高温、低温、高压、高真空、高速、各种易燃易爆、腐蚀性以及腐蚀性介质的密封要求,因此较其它密封获得更为迅速的发展和推广,越来越多地替代填料密封和其它密封。
3.密封机理
1)、4个密封点(亦称4个泄漏点)
泄漏点1—摩擦端面泄漏点,依靠弹力和介质压力保持贴和(动密封点,两个摩擦副之间有相对转动)
泄漏点2—补偿环密封圈,静密封点,密封圈与轴或轴套之间有微动;
泄漏点3—非补偿环密封圈,静密封点,密封圈与相配合件之间相对静止;
泄漏点4—压盖与腔体间的密封圈,静密封点,密封圈与相配合件之间相对静止.
2)、传动关系
轴或轴套───紧固螺钉5──弹簧座4──弹簧3─补偿环1
压盖──防转销8─非补偿环6
3)、原理
通过一系列零件将径向密封转化为轴向密封,在弹簧和介质压力共同作用下,对由于设备运行所造成的轴向磨损可以及时补偿,使轴向密封面始终保持贴合。由于机械密封(轴向密封)在运行中可以对轴向磨损进行补偿,而填料密封(径向密封)不能对径向磨损进行补偿,故机械密封比填料密封寿命长。
4.机械密封泄漏的主要原因
机械密封一般为内装式,常常需根据经验、现场观察及仪器测量分析来确定密封泄漏的原因。首先,弄清受损伤的密封件对密封性能的影响,然后依次对密封环、传动件、加载弹性元件、辅助密封圈、防转机构、紧固螺钉等仔细检查磨损痕迹。对附属件,如底座、轴套、密封腔体以及密封系统等也应进行全面的检查。
一般机械密封分析时常见的密封故障原因,通常是经过分析使用中经历的过程而得来的。
a.密封工作时气震(飞溅和溅射)。
b.密封泄漏和格兰结冰。
c.密封面稳定滴漏。
d.工作时密封尖叫。
e.格兰外侧有石墨环粉积聚。
f.泵和(或)轴振动。
g.密封寿命短。
5.机械密封泄漏问题对策
机械密封之所以能够起密封作用是由于机械密封端面间存在着端面膜,而端面膜的形态又决定了密封的效果。由于工况的不同,机械密封端面间存在着液相、气液混相与气相等三种型式的端面膜。端面膜存在着不同形态的原因是被密封液体接近饱和状态时,出现沸腾或闪蒸,即发生相变。而端面膜一旦发生相变,膜的反压力就会发生较大变化,从而导致端面贴合不稳定。所以解决问题的关键是如何保证机械密封的端面膜为稳定膜。很显然,要确保端面膜为稳定膜,只需确保端面膜不发生相变或虽发生相变但不破坏端面的贴合。
基于以上原因的分析,机机械密封设计和造型一定要结合生产实际情况,尽量选用密封可靠、寿命较长的摩擦副材料及静密封圈材料。如双端面机械密封内端接触介质,以选用耐蚀材料为主;外端不接触介质,以选用密封可靠性好的材料为主,如WC橡胶圈等,不一定追求内外端选材的一致性,这样既可以降低成本,又能增加密封可靠性。机械密封零件加工质量一定要严格要求,说明书及检修规程一定要特别定出机械密封的安装及使用技术要求,使工人有章可循。