化工泵要應(yīng)對各種酸堿腐蝕、結(jié)晶、溫度變化等惡劣工況,所以在泵閥行業(yè)中屬于技術(shù)含量較高的一種產(chǎn)品。而化工泵運行性能其決定性作用的則是化工機械密封的性能。華力泵業(yè)歷經(jīng)多年潛心研究,把重點放在了密封部件的研發(fā)與創(chuàng)新之上,使之可以應(yīng)對不同工況,從而提高化工泵整體性能。
機械密封的摩擦副(密封副)主要由動、靜環(huán)組成,有時還有中間浮動環(huán)。
(1)對摩擦副密封環(huán)的設(shè)計要求! 根據(jù)機械密封的工作特點和要求,應(yīng)考慮下列問題:
1)摩擦副(密封副)的材料應(yīng)選用該條件下摩擦和磨損量最少且耐腐蝕的并允許干摩擦(至少允許能在短時間內(nèi)干摩擦)的材料。
2)選材時若比壓或pv值超過允許值,則可采用減小面積比(采用平衡型密封)的辦法。但必須注意隨著面積比的減小,密封的可靠性下降,因為在縫隙內(nèi)流體膜壓作用下密封面有開啟失效的可能性。
3)結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)盡可能減小密封面平均直徑,以降低周速和摩擦副溫度。
4)摩擦副中軟材料環(huán)的密封面寬度應(yīng)比硬材料環(huán)窄,以免硬環(huán)對磨時陷入軟環(huán)引起密封面剝落或強烈的磨損。軟、硬環(huán)密封面寬度差對于軸徑為5~150mm 的密封,其值為1~4mm。硬對硬的摩擦副的環(huán)寬可以相同,也可以不同,因為磨損極微,不致于互相嵌入。
5)隨著密封寬度的減小,摩擦副內(nèi)摩擦熱減少而使散熱性改善。此外,密封面的磨損也比較均勻,縫隙有效高度也會隨之而減小。這樣減小密封面寬度比較合理,但是太窄的密封面損壞的危險性增大(進入磨粒、出現(xiàn)擦傷、沖蝕磨損),局部強度下降和承磨突臺的剛度下降。塑料的導熱性差,寬度對溫度有影響,因此塑料環(huán)寬應(yīng)小于一般石墨環(huán)。氣體端面密封由于磨粒對密封面損傷可能性較小,可以比液體端面密封寬度取得小些。但當氣體端面密封承載能力較小時,寬度宜取大值。流體動壓密封因為開槽,其寬度比普通機械密封大,流體靜壓密封的寬度比前兩種密封更大,因為它是由力平衡和允許泄漏量來確定的。
6)密封環(huán)的斷面形狀和定位方式應(yīng)保證密封面變形量最小,形狀盡可能趨向矩形或方形斷面。脆性材料環(huán)要注意過渡斷面處應(yīng)是均緩過渡,圓角半徑為 1~3mm ,這樣做,強度要比尖角過渡大一倍。
7)摩擦副組裝時其定位和固裝方式都有所不同,取決于密封的工作參數(shù)和結(jié)構(gòu),可以采用鑲嵌、粘接、箍裝等方式。
8)選擇靜、動環(huán)時,考慮動環(huán)的給熱系數(shù)比靜環(huán)大,因此考慮動環(huán)用導熱率較高的材料制作。改變摩擦副環(huán)的形狀也有利于改善摩擦副的給熱情況并降低摩擦副溫度。例如,在密封面附近開環(huán)形槽。導熱串高的材料做成厚環(huán),其散熱效果將會改善。
9)摩擦副密封面不垂直對其工作有不良影響(如安裝、制造、振幅和其它不良因素對工作有影響),因此必須采用結(jié)構(gòu)和工藝措施保證最小的誤差。動環(huán)誤差一般比靜環(huán)大,因此高速下采用靜止式。
10)摩擦副環(huán)上徑向作用力取決于對中精度、軸與軸套同心度和密封面不垂直度,應(yīng)盡可能減小此力。
(2)對摩擦副材料的要求
1)機械強度高———耐壓、耐壓力變形;
2)自潤滑性能好———耐干磨性、耐高負荷性;
3)材料配對性能好———磨合性好、無過大的磨損和對偶腐蝕(組對材料電位差<250mV);
4)耐磨性好———壽命長;
5)導熱性好———散熱性好;
6)耐熱性好———耐高溫性能好;
7)耐熱沖擊性好———抗熱裂性能好(耐熱沖擊系數(shù)高);
8)耐腐蝕性強———耐腐蝕和耐沖擊;
9)線膨脹系數(shù)小———耐熱變形、尺寸穩(wěn)定性好;
10)加工性能好———切削加工性、成型性能好;
11)氣密性好;
12)密度小。
( 3)動、靜環(huán)結(jié)構(gòu) ,圖2-1 所示為幾種動環(huán)的結(jié)構(gòu)形式。圖2-1a~d所示為平衡型結(jié)構(gòu);圖 2-1e所示為非平衡型結(jié)構(gòu)。圖2-1a所示為硬面采用壓配裝在環(huán)上并用 O形圈密封,這種結(jié)構(gòu)適用于高壓,其變形量小,但在溫度作用下配合處容易松脫,通常用銷釘防轉(zhuǎn)。圖2-1b所示為復層結(jié)構(gòu),耐磨性好,易加工,但復層與基體結(jié)合強度不夠會掉皮。圖2-1c所示為鑲嵌熱裝結(jié)構(gòu),加工方便,但配合選得不合適,高溫時易脫落。圖2-1d、e所示為整體結(jié)構(gòu),可以避免上述幾種缺點,但全部用硬質(zhì)合金加工較困難且價格較貴。
圖 2-2所示為幾種靜環(huán)結(jié)構(gòu)形式。圖 2-2a所示為常用的浮動型結(jié)構(gòu);圖2-2b所
示為雙 V形圈密封的浮動型結(jié)構(gòu),具有補償能力;圖2-2c所示為壓配,采用雙 O形密封圈,中間可供靜環(huán)冷卻;圖2-2d所示為夾持結(jié)構(gòu),既可供靜環(huán)冷卻,又可以減小變形(因為剛度較好),一個端面磨完后掉過來還可以用另一個端面;圖2-2e、f 為固定結(jié)構(gòu),分別固定在壓蓋上或軸肩上。