非接触式机械密封技术
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油封密封及工作原理油封是机械密封的一种形式,其主要作用是防止液体或气体从机械系统中泄漏或外部杂质进入机械系统中。
油封的广泛应用范围包括汽车、工厂生产设备、机械工具、豪华游艇等。
本文将介绍油封密封及其工作原理。
油封的种类现代油封通常是由多种材料组成的,包括弹簧、密封唇、压实部件、壳体和可调节部件等。
根据用途和应用要求的不同,油封可以分为以下几类。
机械式油封:机械式油封的优点是结构简单、操作方便,可大幅降低机械系统的泄漏率。
非接触式油封:非接触式油封最常见的形式是气体密封和真空密封。
它们主要用于高速设备、污染物手段要求高、对生产环境方面有要求的工业设备等领域。
流动式油封:流动式油封是指利用流体动力学原理实现密封的油封形式,如旋转轴封和可调节油封。
油封的工作原理油封的工作原理是基于对密封唇和压实部件的设计、材料的选择、和运动状态下的润滑剂等因素的评估。
一般来说,当机械系统进入运动状态时,润滑剂(通常是油)与油封的接触粘附力会产生一个压力差,使密封唇产生一个从液体到机械系统内的压力变化,这一变化可以防止液体进入机械系统。
此外,环形弹簧会使压实部件紧紧地贴着机械系统的轴线,形成合适的压实力。
在工作时,油封密封唇和压实部件间始终存在一定程度的相对运动,这种持续的摩擦产生的磨损和热量可能会影响油封的性能。
油封的选择油封的选择主要基于以下几个因素。
工作环境:在选择油封时必须考虑环境温度、湿度、机械系统的精度和运动状态以及工作环境的消音、污染等要求。
工作压力:油封的耐压能力应该匹配机械系统的使用压力,以避免因耐压不足而导致液体泄漏问题。
润滑剂类型:不同类型的润滑剂润滑效果不同,油封要与某一种或几种特定的润滑剂相配合使用。
材料选择:油封的材料应该考虑工作条件下的化学性质、耐磨性和耐腐蚀性等因素。
油封的安装油封的安装是确保高效工作的关键环节,关于油封的安装应注意以下几个方面。
因液压力引起的摩擦应在工作前尽力减少,应加上磨擦苏打粉或润滑剂,以保护液压元件。
机械密封结构型式详解随着科学技术和生产的发展,流体机械和流体工程的应用范围不断扩大,高温密封、纸温密封、超低温、强腐蚀、易燃、易爆、有毒、放射性介质、高压密封、高真空密封以及含各种杂质等悬浮颗粒介质的密封也都应运而生。
保证密封的可靠性和使用寿命,是当前密封研究、设计制造、使用等各方面最重要的课题之一。
密封的功能是阻止泄漏。
起密封作用的零部件称为密封件,简称为密封。
较复杂的密封,尤其是带有附属系统的,则称为密封装置。
流体密封包括流体静密封和流体动密封。
相对静止结合面(即密封面)间的密封称为静密封;相对运动的结合面的密封称为动密封。
对流体机械和流体工程而言,密封是不可缺少的零部件,在众多机器设备中,虽然密封一般只占整个机器较小的比重,但往往直接决定了整台甚至整套设备的安全性、可靠性和耐久性。
从而成为评价诸多机械产品质量的一个重要指标。
尤其在石化等工业中,输送、处理和储存的流体许多是具有易燃、易爆、腐蚀和有毒类的介质,一旦密封出现故障,甚至失效现象,后果是严重的,轻则影响产品质量、污染环境,危及周围人员的健康,严重时会导致火灾、爆炸、人员伤亡甚至大面积、长时间的生态环境恶化,前苏联切尔诺利核电站核燃料泄漏而造成极为严重的事故,就是教训深刻的事例。
此外,对于核电站的循环泵,高压聚乙烯中的高压压缩机,聚丙燃中的反应釜等设备,其中的密封则属于决定性的技术。
密封还直接关系到物质和能源的节约。
在全部能源消耗中各种动力机械和流体机械所占的比重最大。
而这些机械由于存在着内漏和外漏,致使容积效率往往很低,其损失可达到总功率的10%以上,小型机器甚至出现40~50%的情况。
某些密封装置本身的摩擦功率消耗也不小。
如活塞环的摩擦损失占整台发动机摩擦损失的2/3。
离心叶轮密封消耗的功率可能达到总的轴功率的1/3。
至于改进密封,杜绝跑、冒、滴、漏,减少物料损失。
则是直接的效益。
如炼油厂用的油泵使用填料密封时,每台泵年漏油量约10m3,现推广使用机械密封,年漏油量降至0.1m3以下,以1000台泵计每年节油就近1000m3,若各类流体机械都采用恰当或先进的密封技术,在节约物质和节约能源方面的效益将是十分可观的。
第四章泵的密封概述密封的功能是阻止泄漏,把起密封作用的零部件称之为密封件;把放置密封件部位称之为密封腔或密封室。
带有辅助系统的复杂的密封,称为密封系统。
静止部位的密封称为静密封,有相对运动部位的密封称为动密封。
常用的动密封主要是旋转轴密封(离心泵轴密封)和往复杆密封,简称轴封和杆封。
第一节常用密封类型及应用泵用密封的分类有多种方法,主要可以分成接触式、非接触式、组合式、全封闭密封四大类。
一般来说,接触式密封的密封由于密封面接触,可以消除间隙或使密封间隙达到最小值,因此,可以达到很高的密封性能,但受材料的摩擦磨损限制,适用于密封面线速度相对较低的场合。
接触式密封中按接触部位可分为径向(圆周)密封和轴向(端面)密封;端面密封通常称作“机械密封”,是目前工业泵产品应用最广的密封型式。
非接触式密封的密封的密封件不直接接触,无机械摩擦和磨损,适用于线速度较高的场合,工作寿命长,但密封性能较差,合理的设计也可达到“零”泄漏。
非接触式密封包含迷宫密封、浮环密封、螺旋密封及端面动力(可控膜密封)。
组合式密封可以兼有接触式密封和非接触式的优点,来满足高参数密封的要求,但结构复杂、系统庞大,故一般工业泵不采用此类密封型式。
密闭式密封是用机壳或机罩将机器全部封闭住,全封闭式机泵的优点是无轴封,通常用于密封易燃、易爆、和剧毒介质。
依据密封在泵产品中的使用特点、密封件的用途、机构特点、基本结构指标和具体结构,可以将流体密封详细分类。
见表4-1表4-1、流体密封的分类泵类机械密封根据JB/T4127.2-1999《机械密封分类方法》按应用的主机、作用原理和结构、使用工况参数,以及轴径进行分类。
见机械密封标准附录一。
第二节填料密封一、填料密封的原理填料装入密封腔后,经密封压盖轴向预紧力压缩,填料变形产生径向力,使之在内、外径方向与轴和填料涵涨紧,起到阻封作用(见图4-1)。
天然纤维:如棉花、亚麻、苎麻、石棉、皮革、动物毛发等合成纤维:如玻璃纤维、碳素纤维、聚四氟乙烯、其他合成纤维等辅助材料(一般作为润滑剂使用):固体类:如云母、石墨、二硫化钼等液体类:如润滑脂、矿物油、石蜡等三、填料的选型用于泵类的动密封填料,选型时必须考虑到填料的性能、设备条件以及介质特性。
机械密封工作原理、作用与安装过程、使用技术要领2020.2.8机械密封,又称端面密封,是一种用来解决旋转轴与机体之间密封的装置。
它是由至少一对垂直于旋转轴线的端面的流体压力和补偿机构弹力(或磁力)的作用及辅助密封的配合下保持贴合下并相对滑动而构成防止流体泄漏的装置,常用于泵、压缩机、反应搅拌釜等旋转式流体机械,也用于齿轮箱、船舶尾轴等密封。
因此,机械密封是一种通用的轴封装置。
分为接触式和非接触式两种,目前多数采用接触式机械密封,而非接触式机械密封正在发展之中,并已引起人们注意。
机械密封是机器上的非功能性零部件,但它在减少泄漏,稳定生产上起了很大作用。
机械密封的工作原理机械密封的工作原理就是以两个相互贴合,平的与旋转轴线垂直的密封表面,并相对转动的密封装置。
它是靠弹性元件(如弹簧或波纹管)和密封介质的压力,随轴旋转的动环和不随轴旋转的静环的接触端而上产生适当的压紧力,使这两个接触端面紧密贴合,端面间维持一层极薄的液膜,从而达到密封的目的。
机械密封的作用一、提高机器效率、降低能耗。
▪减少机器的内漏、外漏和穿漏,提高机器容积效率。
例如,大庆炼油厂将焦化5FDJ5×2离心泵的叶轮口环改为机械密封,使泵效率提高3.6%耀5.6%。
▪减少摩擦损失,提高机器的机械效率。
例如,将双端面密封改为单端面密封、非平衡型改为平衡型、双支承减底泵封闭一端(所谓砍头泵)减少密封都能减少摩擦损失,提高机械效率。
▪改变密封方式,提高机器或机组的效率。
例如,将屏蔽泵改用机械密封泵,使电动机效率提高;采用磁力传动泵,提高机器效率。
▪改变辅助系统,减少能耗,提高机组效率。
例如,热油泵自冲洗改为小叶轮循环冲洗;双端面密封改为单端面密封,节省封油辅助系统的能耗。
二、节约原材料。
例如,工艺流体回收,减少或消除动力蒸汽和工艺流体的损耗,减少封油损耗等。
三、提高机器可靠性。
例如,轴封的漏损和寿命决定轴封和机器的可靠性。
四、安全和环境保护。
干气密封技术基本结构原理一般来讲,典型的干气密封结构包含有静环、动环组件(旋转环)、副密封O形圈、静密封、弹簧和弹簧座(腔体)等零部件。
静环位于不锈钢弹簧座内,用副密封O形圈密封。
弹簧在密封无负荷状态下使静环与固定在转子上的动环组件配合。
在动环组件和静环配合表面处的气体径向密封有其先进独特的方法。
配合表面平面度和光洁度很高,动环组件配合表面上有一系列的螺旋槽,随着转子转动,气体被向内泵送到螺旋槽的根部,根部以外的一段无槽区称为密封坝。
密封坝对气体流动产生阻力作用,增加气体膜压力。
该密封坝的内侧还有一系列的反向螺旋槽,这些反向螺旋槽起着反向泵送、改善配合表面压力分布的作用,从而加大开启静环与动环组件间气隙的能力。
反向螺旋槽的内侧还有一段密封坝,对气体流动产生阻力作用,增加气体膜压力。
配合表面间的压力使静环表面与动环组件脱离,保持一个很小的间隙,一般为3微米左右。
当由气体压力和弹簧力产生的闭合压力与气体膜的开启压力相等时,便建立了稳定的平衡间隙。
在动力平衡条件下,作用在密封上的闭合力Fc,是气体压力和弹簧力的总和。
开启力Fo是由端面间的压力分布对端面面积积分而形成的。
在平衡条件下Fc=Fo,运行间隙大约为3微米。
如果由于某种干扰使密封间隙减小,则端面间的压力就会升高,这时,开启力Fo大于闭合力Fc,端面间隙自动加大,直至平衡为止。
类似的,如果扰动使密封间隙增大,端面间的压力就会降低,闭合力Fc大于开启力Fo,端面间隙自动减小,密封会很快达到新的平衡状态。
这种机制将在静环和动环组件之间产生一层稳定性相当高的气体薄膜,使得在一般的动力运行条件下端面能保持分离、不接触、不易磨损,延长了使用寿命。
具体介绍干气密封气体润滑非接触式机械密封 (简称干气密封)液体润滑上游泵送非接触式机械密封 (简称上游泵送密封)都是基于现代流体动压润滑理论的新型非接触式机械密封。
与普通的接触式机械密封相比,干气密封与上游泵送密封可实现密封介质的零泄漏甚至零逸出,彻底消除对环境的污染,且因端面无直接的固体摩擦磨损而使使用寿命延长、密封可靠性提高和运行维护费用下降,从而使经济效益明显提高。
化工泵机械密封的选型方法
近年来,我国机械密封行业发展迅猛,自行开发了很多新产品,尤其在高参数密封方面取得很大进展,订货时应尽可能提供完整的参数,以利于正确选型。
对于以下几种特殊的使用条件,应事先与密封制造厂商进行沟通以便采取特殊的设计和结构满足使用要求。
①温度>120℃或方≤-20℃的场合;
②使用压力P>3.0MPa的场合;
③工作转速秒>25m/s的场合;
④介质易结晶或含有颗粒、纤维等的场合;介质是易燃、易爆、易汽化、有毒等的场合。
化工泵机械密封应根据不同的使用条件,分别选用耐高温、耐高压、耐颗粒以及适应易汽化的烃类介质等不同的结构形式,并选择合适介质特性选择的材料。
若使机械密封的性能达到最佳状态,必须按照使用的工况条件正确选型。
每种密封都有其使用范围,若选材不当或超越了使用范围,则密封的性能明显降低,使用寿命缩短。
(1)使用参数与机械密封的选型,见表4-8所示。
表4-8使用参数与机械密封选型
表4-8的选型内容仅考虑单一工况条件,实际工作中遇到的情况比较复杂。
因此,选型时必须逐一研究各项参数并综合考虑,以达到选用既能满足使用条件又比较经济的密封产品。
(2)机械密封的选型主要参数使用压力P(MPa)、使用温度t(cC)、工作转速度(m/s)、密封轴径d(mm)及介质特性。
选型时可按JB/T4127.2-1999《机械密封分类方法》选择密封类型,根据API682美国石油学会标准《离心泵及回转泵轴封系统》的规定选用密封的标准冲洗方案和辅助设备。
机械密封新技术及其应用摘要:本文首先对机械密封技术的基本原理及机械密封的主要特点作了简要介绍,然后总结概括出现阶段机械密封技术新技术及其应用情况。
关键词:机械密封;原理;新技术引言随着科学技术的不断发展以及新型材料的出现,机械密封技术随之迅速发展起来。
近年来人们对环境保护日益关注,引起对机械密封的泄露要求越来越高,同时为了延长装置的检修周期,要求机械密封的使用寿命随之延长。
因此,发展机械密封的新技术、新产品以满足人们对高性能机械密封的要求。
机械密封技术简介1.1 机械密封基本原理机械密封也叫做端面密封,是一种旋转机械的封油装置。
由于传动轴贯穿在整个设备内外,轴与设备之间就会产生空隙,将两个密封元件置于垂直于轴线的平面上,流体介质就不会通过空隙向外泄露,密封元件反而会在流体介质的静压力以及弹簧力的作用下,保持相互贴合并相对运动从而达到防止流体泄露的目的。
密封环是构成机械密封的主要元件,它在很大程度上决定了机械密封的使用性能及使用寿命,因此对于密封环有严格的使用要求:要有足够的强度和刚度;应有较小的摩擦系数和良好的自润滑性;密封端面应有足够的硬度和耐腐蚀性;密封环应有良好的耐热冲击性能;密封环要容易加工制造。
1.2 机械密封的特点使用寿命长。
机械密封在油、水类介质中使用时间长达1~2年或者更长时间,在化工介质中的使用寿命通常也能达到半年以上。
密封可靠。
机械密封在长时间的运行中,密封状态稳定且泄漏量很小,通常机械密封的泄露量可以控制在3~5mL/h,与软填料密封相比,泄露量小很多。
摩擦功率损耗小。
由于机械密封接触端面面积较小,其摩擦功率消耗仅为软填料密封的10%~50%。
适用范围广。
机械密封适用于高温、低温、真空、不同转速以及各种腐蚀性介质和含有磨粒介质等情况的密封。
抗振性强。
随着波纹管式和全补偿式机械密封的发展,机械密封的抗振性越来越强,缓冲性也越来越好。
无需经常调整。
使用机械密封的维修周期长,端面磨损后能够自动补偿,通常情况下无需经常维修。