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密封設計中的選型

 

密封設計中的選型

 

  機械密封結構型式的選擇是設計環節中的重要步驟,必須先進行調查:①工作參數介質壓力、溫度、軸徑和轉速。②介質特性濃度、粘度、腐蝕性、有無固體顆粒及纖維雜質,是否易汽化或結晶等。③主機工作特點與環境條件連續或間歇操作;主機安裝在室內或露天;周圍氣氛性質及氣溫變化等。④主機對密封的允許泄漏量、泄漏方向(內漏或外漏)要求;壽命及可靠性要求。⑤主機對密封結構尺寸的限制。⑥操作及生產工藝的穩定性。

  1.根據工作參數p、v、t選型

  這里p是指密封腔處的介質壓力,根據p值的大小可以初步確定是否選擇平衡式的結構以及平衡程度。對于介質粘度高、潤滑性好的,p0.8MPa,或低粘度、潤滑性較差的介質,p0.5MPa時,通常選用非平衡式結構。p值超過上述范圍時,應考慮選用平衡式結構。當p>15MPa時,一般單端面平衡式結構很難達到密封要求,此時可選用串聯式多端面密封。

  是指密封面平均直徑的圓周速度,根據值的大小確定彈性元件是否隨軸旋轉,即采用彈簧旋轉式或彈簧靜止式結構,一般<20~30m/s的可采用彈簧旋轉式,速度更高的條件下,由于旋轉件的不平衡質量易引起強烈振動,最好采用彈簧靜止式結構。若p和的值都高時,可考慮選用流體動壓式結構。

  t是指密封腔內的介質溫度,根據t的大小確定輔助密封圈的材質、密封面的冷卻方法及其輔助系統。溫度t在0~80℃范圍內,輔助密封圈通常選用丁腈橡膠O形密封圈;-50℃t<150℃,根據介質腐蝕性強弱,可選用氟橡膠、硅橡膠或聚四氟乙烯成型填料密封圈:溫度<-50或t150℃時,橡膠和聚四氟乙烯會產生低溫脆裂或高溫老化,此時可采用金屬波紋管結構。介質濁度高于80℃時,在密封領域中通常就要按高溫來考慮,此時必須采取相應的冷卻措施。

  2.根據介質特性選型

  腐蝕性較弱的介質,通常選用內置式機械密封,其端面受力狀態和介質泄漏方向都比外置式合理。對于強腐蝕性介質,由于彈簧選材較困難,可選用外置式或聚四氟乙烯波紋管式機械密封,但一般只適用p0.2~0.3MPa的范圍內。

  易結晶、易凝固和高粘度的介質,應采用大彈簧旋轉式結構。因為小彈簧容易被固體物堵塞,高粘度介質會使小彈簧軸向補償移動受阻。

  易燃、易爆、有毒介質,為了保證介質不外漏,應該采用有封液(隔離液)的雙端面結構。

  按上述工作參數和介質特性選定的結構往往只是一個初步方案,最終確定還必須考慮主機的特征和對密封的某些特殊要求。例如,火箭發動機的密封壽命只需幾分鐘,但要求短時間內絕對不漏。艦船上的主機有時為了獲得更有效的空間,對密封的尺寸和安裝位置往往提出十分苛刻的要求,又如潛艇上的排水泵,在潛艇沉浮過程中,壓力變化幅度很大等。在這些情況下,就不能按常規選擇標準結構,而必須對具體工況作特殊設計,同時采取必要的輔助措施。

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