機(jī)械密封的日常維護(hù)特點(diǎn)
機(jī)械密封主要用于氣體、液體等各類(lèi)介質(zhì)的密封，如泵類(lèi)、反應(yīng)釜等;同時(shí)也用于氣體密封，如壓縮機(jī)介質(zhì)軸的密封。機(jī)械密封是對(duì)于旋轉(zhuǎn)機(jī)械通用的軸密封類(lèi)型。機(jī)械密封由于具有泄漏量低和不需日常維護(hù)的特點(diǎn)，己廣泛取代了壓蓋軟填料密封。
機(jī)械密封一般有兩個(gè)垂直于回轉(zhuǎn)軸軸線(xiàn)的密封平面，因此也可稱(chēng)為“徑向端面密封”。其中一個(gè)密封面組件安裝在泵蓋、端蓋或泵體上保持靜止;另一個(gè)固定在軸上并隨之轉(zhuǎn)動(dòng)。靜止的稱(chēng)為靜環(huán)組件(在靜止式機(jī)械密封中又稱(chēng)為浮動(dòng)環(huán)組件)、轉(zhuǎn)動(dòng)的稱(chēng)為動(dòng)環(huán)(旋轉(zhuǎn)環(huán))組件。為使泄漏量保持在極小的范圍內(nèi)，一般情況下的常規(guī)機(jī)械密封的旋轉(zhuǎn)環(huán)和靜止環(huán)端面的研磨平面度允差為0.0006。
為使兩個(gè)面由于摩擦產(chǎn)生的熱量及磨損量保持在允許范圍內(nèi)，在密封面之間必須有一層流體潤(rùn)滑膜。對(duì)于單端面密封，通常是將密封介質(zhì)作為潤(rùn)滑劑，但對(duì)于有毒、有害、易燃、易爆、強(qiáng)腐蝕介質(zhì)選用的雙端面或串聯(lián)機(jī)械密封，與介質(zhì)能夠相溶的封液作為潤(rùn)滑和冷卻液。
為了補(bǔ)償磨損及制造誤差，應(yīng)有一個(gè)密封面在彈性元件和介質(zhì)壓力的雙重作用下，可以沿軸向有一定量的移動(dòng);同時(shí)為了適應(yīng)由旋轉(zhuǎn)零件的角偏差引起的晃動(dòng)，應(yīng)有一個(gè)密封端面可以在徑向作微小的浮動(dòng)。通常由一個(gè)密封面兼有這兩種功能。
對(duì)于回轉(zhuǎn)軸的密封，機(jī)械密封是最為通用的密封類(lèi)型。機(jī)械密封通常用液體密封，如離心泵;也用于氣體密封，如壓縮機(jī)和攪拌裝置的密封。在本教材中，我們主要介紹相對(duì)于泵類(lèi)的液體介質(zhì)的泵用機(jī)械密封。
機(jī)械密封一般有兩個(gè)垂直于回轉(zhuǎn)軸的密封面，因此也可稱(chēng)為“徑向端面密封”。其中一個(gè)密封面安裝在固定的泵支架或泵體上而稱(chēng)之為“靜環(huán)”:另一個(gè)安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)的軸上并同軸一同轉(zhuǎn)動(dòng)而稱(chēng)之為“動(dòng)環(huán)”。為使介質(zhì)的泄漏量保持在允許范圍內(nèi)，這兩個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的接觸面必須保持很小的間隙，通常應(yīng)小于0.001mm，同時(shí)也應(yīng)有輔助系統(tǒng)對(duì)機(jī)械密封的端面進(jìn)行冷卻和潤(rùn)滑。
為使兩個(gè)端面摩擦產(chǎn)生的熱量及磨損量保持在允許范圍內(nèi)，在密封面間必須有一層由被密封介質(zhì)形成的流體潤(rùn)滑膜。從理論上講，機(jī)械密封都有一定程度的泄漏，只是泄漏比其他密封少得多，有些密封我們看不到泄漏，那是泄漏的液體在流出密封面時(shí)己經(jīng)汽化，我們看不到。總體上說(shuō)，對(duì)于同一套機(jī)械密封，其泄漏量和壽命是成反比的一對(duì)參數(shù)，泄漏量大些，其端面液膜的厚度也大，其壽命較高。因此對(duì)于機(jī)械密封的安裝，不要只追求小的泄漏量，應(yīng)從綜合因素考慮，如只追求小的泄漏量，從而增加彈簧的壓縮，將導(dǎo)致機(jī)械密封端面嚴(yán)重磨損。從微觀(guān)看，二個(gè)密封面并不是十分光潔的，而是存在表面粗糙度導(dǎo)致的波峰和波谷，峰谷之間存在液膜，但峰谷之間并不連通，所以靜態(tài)時(shí)，一般不泄漏。
為了補(bǔ)償磨損及制造誤差，應(yīng)有一個(gè)密封面可以沿軸向移動(dòng)。同時(shí)為了適應(yīng)由旋轉(zhuǎn)部件的角偏差引起的晃動(dòng)，應(yīng)有一端密封面可以徑向浮動(dòng)。通常，由同一密封面兼有這兩個(gè)功能。浮動(dòng)的一端既可以是靜環(huán)也可以是動(dòng)環(huán)。但在回轉(zhuǎn)軸表面線(xiàn)速度大于越15m/s時(shí)，將浮動(dòng)端設(shè)置為靜環(huán)以避免離心力的影響。
密封壓緊力的大小應(yīng)該綜合考慮泄漏和磨損兩種因素。在機(jī)械振動(dòng)或壓力波動(dòng)較大的情況下，必須有足夠的壓緊力，以保證密封面的結(jié)合。輔助的靜密封通常用“0”型橡膠圈。密封端面間相互滑動(dòng)所引起的摩擦?xí)a(chǎn)生很大的熱量。中等型號(hào)和轉(zhuǎn)速的密封，發(fā)熱量在100-1000W之間。這些熱量是通過(guò)密封元件的傳導(dǎo)，最后傳給周?chē)囊后w并被密封沖洗或冷卻系統(tǒng)帶走。面泄漏的液體也會(huì)帶走很小一部分熱量。密封端面間的溫度必須安全地控制在密封介質(zhì)的沸點(diǎn)以下，介質(zhì)汽化會(huì)導(dǎo)致密封劇烈磨損，這一點(diǎn)非常重要!通常的布置是自泵的高壓端引出液體來(lái)沖洗機(jī)械密封(后面會(huì)詳細(xì)介紹)，如果介質(zhì)溫度太高，則需要布置輔助冷卻裝置。密封介質(zhì)在冷卻系統(tǒng)內(nèi)靠泵的進(jìn)、出口壓差或依靠密封自身設(shè)計(jì)的泵送裝置產(chǎn)生的壓力進(jìn)行循環(huán)，通過(guò)冷卻器被二次冷卻水帶走熱量。為防止介質(zhì)中的顆粒雜志磨損密封面，在這個(gè)系統(tǒng)中通常還布置有過(guò)濾器或旋液分離器。密封端面的材料選擇有以下幾個(gè)要點(diǎn):有良好的滑動(dòng)特性(貼合相容性);耐介質(zhì)的化學(xué)腐蝕性(化學(xué)相容性):對(duì)溫度及其他一些運(yùn)行因素(如耐磨性、導(dǎo)熱性)的適應(yīng)能力。
通常，密封環(huán)之一是碳一一石墨材料，而與之配對(duì)的另一個(gè)環(huán)則為金屬、合金、陶瓷或硬質(zhì)合金材料。碳一一石墨綜合了滑動(dòng)特性和化學(xué)相容性(耐腐蝕性)。當(dāng)用作密封環(huán)時(shí)，碳一一石墨通常進(jìn)行浸樹(shù)脂或金屬的工藝處理。
密封界面的潤(rùn)滑是依靠其自身調(diào)節(jié)的。根據(jù)結(jié)構(gòu)和工作負(fù)荷的不同，它的潤(rùn)滑可由一層將兩端面分開(kāi)的液膜提供或是通過(guò)端面上粗糙度導(dǎo)致的波峰和波谷凹凸不平點(diǎn)接觸并兼有液膜實(shí)現(xiàn)的，只有當(dāng)滑動(dòng)界面得到有效潤(rùn)滑時(shí)，才能獲得滿(mǎn)意的密封效果，否則機(jī)械密封的端面會(huì)很快磨損，從而導(dǎo)致壽命降低。
