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河南科能流體機(jī)械有限公司
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地址:鄭州市滎陽市新材料產(chǎn)業(yè)園區(qū)6號路
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泵如何密封分類?密封失效的原因有哪些?
防止工作介質(zhì)從泵內(nèi)泄漏出來或者防止外界雜質(zhì)或空氣侵入到泵內(nèi)部的裝置或措施稱為密封,被密封的介質(zhì)一般為液體、氣體或粉塵。
造成泄漏的原因主要有兩個方面:一是密封面上有間隙。二是密封部位兩側(cè)存在壓力差,去除或減小任何一個因素都可以阻止或減小泄漏,達(dá)到密封的目的。泵的設(shè)計(jì)壓力和使用壓力是客觀存在不能減小,所以泵的密封該解決的是去除或減小密封面之間的間隙。這種間隙包括密封面之間的間隙和密封裝置本生內(nèi)部的間隙。
泵的密封裝置主要分兩類:一類為靜密封,一類為動密封。靜密封通常有墊片密封、O型圈密封、螺紋密封等型式。動密封則主要有軟填料密封、油封密封、迷宮密封、螺旋密封、動力密封和機(jī)械密封等。
墊片密封墊片是離心泵靜密封的基本元件,使用范圍非常廣泛。墊片的選型主要根據(jù)泵輸送介質(zhì)、溫度、壓力和腐蝕性等因素決定。當(dāng)溫度和壓力不高時一般選用非金屬密封墊片;中壓高溫時,選用非金屬與金屬組合墊片。非金屬墊片在泵上應(yīng)用為普遍,其材料一般為紙、橡膠和聚四氟乙烯。當(dāng)溫度不超過120℃,壓力在1.0Mpa以下時,一般選用青殼紙或模造紙墊片。如果輸送介質(zhì)為油,溫度在-30~110℃時,一般選用耐老化性能較好的丁晴橡膠。當(dāng)輸送介質(zhì)在-50~200℃時,選用氟橡膠更為合適。因?yàn)樗四陀湍蜔嵬猓瑱C(jī)械強(qiáng)度大也是其主要特征。在化工泵中,由于所輸送介質(zhì)具有腐蝕性,所以一般選用聚四氟乙烯做為墊片材料。隨著泵使用的領(lǐng)域越來越廣泛,所輸送介質(zhì)種類也越來越多,因此在選用墊片材質(zhì)時應(yīng)查閱相關(guān)資料或通過實(shí)驗(yàn)后再做出正確選擇。
墊片失效的原因主要有下列幾種情況:
1、作用在密封墊片上的壓力不足。由于密封面上總是存在著微觀的凹凸不平,有時還在密封面上加工出若干環(huán)形溝槽,若保證密封,就需要對密封墊片施加足夠大的壓力,使其發(fā)生彈性或塑性變形以填充這些間隙。各種墊片材質(zhì)的壓緊力大小通常在密封墊片生產(chǎn)廠家樣本或產(chǎn)品說明書中給出,也可通過實(shí)驗(yàn)決定。由于裝配時達(dá)不到墊片所需的壓緊力或由于在常期運(yùn)行中的振動使壓緊螺栓松動而使壓緊力降低以及由于墊片材質(zhì)的老化變形而喪失原來的彈性都會使墊片失效而產(chǎn)生泄漏。
2、墊片材質(zhì)內(nèi)部組織或厚度不均勻,以及使用了帶有裂縫或折皺的紙板,使墊片本身形成了間隙,當(dāng)作用在墊片上的力使墊片所產(chǎn)生的彈性變形不足以完全填充這些間隙時,泄漏也就不可避免了。
3、墊片的材質(zhì)與所輸送的介質(zhì)不相適應(yīng)。由于泵所輸送化工產(chǎn)品化學(xué)性質(zhì)的多樣性,以及為提高燃油的燃燒值或改變其燃燒后的生成物而在燃油中增加入了一些少量的添加劑后而使燃油的某些性質(zhì)發(fā)生變化,所以選擇和輸送介質(zhì)相適的墊片材質(zhì)并非易事,因而也經(jīng)常發(fā)生由于不相適應(yīng)而使墊片發(fā)生侵蝕而產(chǎn)生泄漏的現(xiàn)象。
O型圈密封
泵中常用的是橡膠O型圈。由于其形狀十分簡單,因而制造容易,成本低廉,不論O型圈的整體尺寸有多大,其截面尺寸都很小(只有幾毫米)所以重量輕,消耗材料少,使用方法簡單,安裝、拆卸方便,更為突出的優(yōu)點(diǎn)還在于O形圈具有良好的密封能力,使用范圍很寬。靜密封工作壓力可達(dá)100MPa以上,動密封也可達(dá)30Mpa。適用溫度為-60~200℃,可滿足多種介質(zhì)的使用要求。因此在泵的設(shè)計(jì)中獲得越來越廣泛的應(yīng)用。
O形密封圈安裝在溝槽和被密封面之間,有一定壓縮量,由此產(chǎn)生的力給予被密封的光滑面和溝槽底面以初始的壓縮應(yīng)力。從而起到密封作用。當(dāng)被密封的液體壓力增大時,O形圈的變形也隨之增大,從而傳遞給密封面的壓力也增大,密封的作用也增大。這就是O形密封圈具有良好密封能力的原因。
O形密封圈雖然密封可靠,但如果不注意使用條件,也會發(fā)生泄漏,通常有以下幾種情況:
1、裝O形圈的溝槽尺寸超差,尤其是尺寸過大時,使O形圈安裝后壓縮變形量不足而影響密封能力。一般O形圈安裝后壓縮變形量應(yīng)在百分之十八到百分之二十二之間,截面尺寸大時壓縮相對變形量較小,而截面尺寸較小時壓縮相對變形量則較大。
2、O形密封圈的公稱尺寸與實(shí)際安裝尺寸相差太多,形成O形圈在拉伸后截面尺寸縮小的狀況下工作,造成壓縮變形量不足而產(chǎn)生泄漏。
3、O形密封圈在安裝時,由于密封面的進(jìn)口沒有光滑的倒角或倒圓而將O形圈劃傷而產(chǎn)生泄漏。
4、O形密封圈的材質(zhì)不適用于密封介質(zhì)而被侵蝕后失效。5、O形密封圈使用時間太久后老化變質(zhì),彈性降低后而失效,所以在設(shè)備大修時一般都將O形圈更換。
另外,O形密封圈的硬度,溝槽和密封面的粗糙度也影響O形密封圈的密封效果。
螺紋密封
螺紋密封在泵上一般有兩種形式,一種是螺紋聯(lián)接墊片密封,一種是螺紋加填充濟(jì)密封,二者皆用于小直徑螺紋連接的密封場合。螺紋聯(lián)接墊片密封的密封件是墊片,而螺紋只起提供壓緊力的作用。密封的效果除了墊片的本身性能外。密封面的粗糙度以及與螺紋孔的相對幾何位置精度對密封效果影響也很大。于由密封墊片在擰緊螺紋時不僅承受壓緊力,還承受扭矩,使墊片產(chǎn)生變形甚至損壞,因此,當(dāng)墊片為非金屬時,一般只適用于壓力不高的場合,如果墊片為金屬則適用壓力可達(dá)30Mpa以上。
泵上經(jīng)常使用的絲堵,則是另一種螺紋密封形式。由于考慮到絲堵制造的經(jīng)濟(jì)性,一般單靠螺紋的配合不能起到密封作用,往往用生膠帶,密封膠等填充物填充螺紋的密封間隙。其承壓能力取決于螺紋的制造精度和材質(zhì),與絲堵和螺紋孔的配合形式?jīng)]有關(guān)系。螺紋孔與絲堵無論采用"錐對錐"還是"柱對錐",密封效果相同,只是使用地域不同而已。我國目前兩種形式同等采用。影響密封效果的常見原因是在加工螺紋底孔時尺寸偏大,使螺紋牙形變短,牙頂變寬,造成密封面減小,當(dāng)密封壓力升高后產(chǎn)生泄漏,甚至將絲堵壓出。由于填充物被密封介質(zhì)腐蝕而產(chǎn)生泄漏的現(xiàn)象在化工行業(yè)的用泵中也時有發(fā)生,因此對填充物的選擇也是密封考慮的因素之一。
填料密封
將富有壓縮性和回彈性的填料放入填料函內(nèi),依靠壓蓋的軸向壓緊力轉(zhuǎn)化為徑向密封力,從而起到密封作用。這種密封方法稱為填料密封,這種填料稱為密封填料。由于填料密封結(jié)構(gòu)形式簡單,更換方便、價錢低廉、適應(yīng)轉(zhuǎn)速、壓力、介質(zhì)寬泛而在泵的設(shè)計(jì)中獲得普遍采用。輸送常溫介質(zhì)時,填料密封一般都設(shè)有填料環(huán),其或與泵的高壓腔相通,或外接具有一定壓力的液體介質(zhì),可起到冷卻、潤滑、密封或沖洗作用。由于填料密封是一種接觸密封,因此必然存在磨擦和磨損問題。而磨擦和磨損的大小,主要決定于填料壓蓋的壓緊力。壓力大可提高密封效果,但卻會加大動力消耗和軸套的磨損,反之則會產(chǎn)生較大泄漏。因此應(yīng)根據(jù)泄漏量大小和泄漏介質(zhì)的溫度對壓蓋的壓緊力進(jìn)行調(diào)整,必要時應(yīng)對填料進(jìn)行更換或補(bǔ)充。填料密封的合理泄漏一般為10-20ml/min。當(dāng)從外界引入液體時,應(yīng)保證這種液體有良好的化學(xué)穩(wěn)定性,既不污染泵所輸送的介質(zhì),又不與介質(zhì)發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生沉淀物和固體微粒,還應(yīng)與填料有良好的浸漬性和長久的保持性,這樣就能起到良好和長久的密封效果。
動力密封
副葉輪加停車密封泵在運(yùn)轉(zhuǎn)時,副葉輪所產(chǎn)生的壓頭平衡了主葉輪出口高壓液體,從而實(shí)現(xiàn)密封。停車時,副葉輪不起作用,因此需要同時配備停車密封裝置解決停車時可能產(chǎn)生的泄漏。
副葉輪密封結(jié)構(gòu)簡單、密封可靠、使用壽命長,運(yùn)轉(zhuǎn)中可實(shí)現(xiàn)滴水不漏,因此在輸送含雜質(zhì)介質(zhì)的泵上經(jīng)常采用。副葉輪良好的密封效果是有條件的,即工作壓力不允許超過允許的工作壓力。一旦超過,會產(chǎn)生嚴(yán)重的泄漏。工作壓力變化的主要原因是泵吸入口的壓力變化,因此采用副葉輪密封的泵,需要對泵的進(jìn)口壓力做出嚴(yán)格的規(guī)定,否則密封便會失效。由于停車密封的形式很多,失效后也容易發(fā)現(xiàn),本文不再贅述。