泵的密封分類及其密封失效的原因分析造成洩漏的原因主要有兩個方面:一是密封面上有間隙。二是密封部位兩側存在壓力差,消除或減小任何一個因素都可以阻止或減小洩漏,達到密封的目的。泵的設計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消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内部的間隙。">

點擊:發布(bu)日期:2022/6/29
防止(zhǐ)工作介質(zhì)從泵内洩(xie)漏出來或(huo)者防止外(wai)界雜質或(huò)空氣侵入(ru)到泵内部(bù)的裝置或(huo)措施稱為(wei)密封,被密(mì)封的介質(zhì)一般為液(ye)體、氣體或(huò)粉塵。
造成(chéng)洩漏的原(yuan)因主要有(yǒu)兩個方面(mian):一是密封(fēng)面上有間(jiān)隙。二是密(mì)封部位兩(liang)側存在壓(yā)力差,消除(chu)或減小任(rèn)何一個因(yin)素都可以(yi)阻止或減(jian)小洩漏,達(dá)到密封的(de)目的。泵的(de)設計壓力(li)和使用壓(ya)力是客觀(guān)存在不能(néng)減小,所以(yǐ)泵的密封(fēng)該解決的(de)是消除或(huò)減小密封(feng)面之間的(de)間隙。這種(zhong)間隙包括(kuò)密封面之(zhī)間的間隙(xì)和密封裝(zhuāng)置本生内(nei)部的間隙(xi)。
泵的密封(fēng)裝置主要(yao)分兩類:一(yī)類為靜密(mi)封,一類為(wei)動密封。靜(jìng)密封通常(chang)有墊片密(mi)封、O型圈密(mì)封、螺紋密(mi)封等型式(shì)。動密封則(zé)主要有軟(ruǎn)填料密封(fēng)、油封密封(fēng)、迷宮密封(fēng)、螺旋密封(feng)、動力密封(feng)和機械密(mì)封等。
墊片(pian)密封
墊片(pian)是離心泵(bèng)靜密封的(de)基本元件(jian),使用範圍(wei)非常廣泛(fàn)。墊片的選(xuan)型主要根(gēn)據泵輸送(song)介質、溫度(du)、壓力和腐(fǔ)蝕性等因(yīn)素決定。當(dang)溫度和壓(yā)力不高時(shi)一般選用(yòng)非金屬密(mì)封墊片;中(zhōng)壓高溫時(shi),選用非金(jin)屬與金屬(shǔ)組合墊片(pian)。非金屬墊(nian)片在泵上(shang)應用最為(wéi)普遍,其材(cái)料一般為(wei)紙、橡膠和(hé)聚四氟乙(yi)烯。當溫度(du)不超過120℃,壓(ya)力在1.0Mpa以下(xia)時,一般選(xuan)用青殼紙(zhǐ)或模造紙(zhǐ)墊片。如果(guǒ)輸送介質(zhì)為油,溫度(dù)在-30~110℃時,一般(ban)選用耐老(lao)化性能較(jiào)好的丁晴(qing)橡膠。當輸(shu)送介質在(zai)-50~200℃時,選用氟(fu)橡膠更為(wei)合适。因為(wéi)它除了耐(nài)油耐熱外(wài),機械強度(dù)大也是其(qi)主要特征(zheng)。在化工泵(bèng)中,由于所(suǒ)輸送介質(zhi)具有腐蝕(shi)性,所以一(yi)般選用聚(jù)四氟乙烯(xi)做為墊片(piàn)材料。随着(zhe)泵使用的(de)領域越來(lai)越廣泛,所(suo)輸送介質(zhì)種類也越(yue)來越多,因(yīn)此在選用(yòng)墊片材質(zhi)時應查閱(yue)相關資料(liao)或通過實(shí)驗後再做(zuò)出正确選(xuǎn)擇。
墊片失(shi)效的原因(yin)主要有下(xià)列幾種情(qing)況:
1、作用在(zai)密封墊片(piàn)上的壓力(lì)不足。由于(yu)密封面上(shang)總是存在(zai)着微觀的(de)凹凸不平(ping),有時還在(zài)密封面上(shang)加工出若(ruò)幹環形溝(gou)槽,若保證(zhèng)密封,就必(bi)須對密封(fēng)墊片施加(jia)足夠大的(de)壓力,使其(qi)發生彈性(xìng)或塑性變(bian)形以填充(chong)這些間隙(xi)。各種墊片(pian)材質的壓(yā)緊力大小(xiǎo)通常在密(mì)封墊片生(sheng)産廠家樣(yàng)本或産品(pǐn)說明書中(zhōng)給出,也可(ke)通過實驗(yàn)決定。由于(yú)裝配時達(dá)不到墊片(piàn)所需的壓(yā)緊力或由(you)于在常期(qi)運行中的(de)振動使壓(ya)緊螺栓松(song)動而使壓(ya)緊力降低(dī)以及由于(yú)墊片材質(zhì)的老化變(biàn)形而喪失(shi)原來的彈(dan)性都會使(shi)墊片失效(xiào)而産生洩(xiè)漏。
2、墊片材(cai)質内部組(zu)織或厚度(dù)不均勻,以(yǐ)及使用了(le)帶有裂縫(féng)或折皺的(de)紙闆,使墊(nian)片本身形(xíng)成了間隙(xì),當作用在(zài)墊片上的(de)力使墊片(pian)所産生的(de)彈性變形(xíng)不足以完(wan)全填充這(zhe)些間隙時(shi),洩漏也就(jiù)不可避免(mian)了。
3、墊片的(de)材質與所(suǒ)輸送的介(jie)質不相适(shi)應。由于泵(bèng)所輸送化(huà)工産品化(huà)學性質的(de)多樣性,以(yǐ)及為提高(gāo)燃油的燃(ran)燒值或改(gai)變其燃燒(shāo)後的生成(chéng)物而在燃(ran)油中增加(jia)入了一些(xie)少量的添(tiān)加劑後而(ér)使燃油的(de)某些性質(zhì)發生變化(huà),所以選擇(ze)和輸送介(jiè)質相适的(de)墊片材質(zhì)并非易事(shì),因而也經(jing)常發生由(you)于不相适(shi)應而使墊(niàn)片發生侵(qīn)蝕而産生(shēng)洩漏的現(xian)象。
O型圈密(mì)封
泵中常(chang)用的是橡(xiang)膠O型圈。由(yóu)于其形狀(zhuang)十分簡單(dān),因而制造(zao)容易,成本(běn)低廉,不論(lun)O型圈的整(zhěng)體尺寸有(yǒu)多大,其截(jié)面尺寸都(dou)很小(隻有(yǒu)幾毫米)所(suǒ)以重量輕(qīng),消耗材料(liào)少,使用方(fang)法簡單,安(ān)裝、拆卸方(fāng)便,更為突(tū)出的優點(dian)還在于O形(xing)圈具有良(liang)好的密封(fēng)能力,使用(yòng)範圍很寬(kuān)。靜密封工(gōng)作壓力可(ke)達100MPa以上,動(dong)密封也可(kě)達30Mpa。适用溫(wēn)度為-60~200℃,可滿(man)足多種介(jie)質的使用(yong)要求。因此(cǐ)在泵的設(she)計中得到(dao)越來越廣(guǎng)泛的應用(yong)。
O形密封圈(quan)安裝在溝(gōu)槽和被密(mì)封面之間(jiān),有一定壓(yā)縮量,由此(ci)産生的反(fan)彈力給予(yǔ)被密封的(de)光滑面和(hé)溝槽底面(mian)以初始的(de)壓縮應力(lì)。從而起到(dào)密封作用(yong)。當被密封(fēng)的液體壓(ya)力增大時(shí),O形圈的變(bian)形也随之(zhī)增大,從而(er)傳遞給密(mì)封面的壓(ya)力也增大(dà),密封的作(zuo)用也增大(dà)。這就是O形(xíng)密封圈具(jù)有良好密(mi)封能力的(de)原因。
O形密(mì)封圈雖然(rán)密封可靠(kào),但如果不(bú)注意使用(yòng)條件,也會(huì)發生洩漏(lòu),通常有以(yǐ)下幾種情(qíng)況:
1、裝O形圈(quān)的溝槽尺(chi)寸超差,尤(you)其是深度(du)尺寸過大(da)時,使O形圈(quān)安裝後壓(yā)縮變形量(liàng)不足而影(yǐng)響密封能(neng)力。一般O形(xíng)圈安裝後(hòu)壓縮變形(xíng)量應在18%~22%之(zhi)間,截面尺(chi)寸大時壓(yā)縮相對變(bian)形量較小(xiǎo),而截面尺(chǐ)寸較小時(shi)壓縮相對(duì)變形量則(zé)較大。
2、O形密(mi)封圈的公(gōng)稱尺寸與(yu)實際安裝(zhuāng)尺寸相差(chà)太多,形成(cheng)O形圈在拉(la)伸後截面(mian)尺寸縮小(xiǎo)的狀況下(xia)工作,造成(chéng)壓縮變形(xing)量不足而(er)産生洩漏(lòu)。
3、O形密封圈(quan)在安裝時(shi),由于密封(feng)面的進口(kou)沒有光滑(huá)的倒角或(huò)倒圓而将(jiang)O形圈劃傷(shāng)而産生洩(xie)漏。
4、O形密封(fēng)圈的材質(zhi)不适用于(yu)密封介質(zhi)而被侵蝕(shi)後失效。5、O形(xíng)密封圈使(shǐ)用時間太(tài)久後老化(hua)變質,彈性(xing)降低後而(ér)失效,所以(yǐ)在設備大(dà)修時一般(bān)都将O形圈(quān)更換。
另外(wai),O形密封圈(quan)的硬度,溝(gōu)槽和密封(fēng)面的粗糙(cāo)度也影響(xiǎng)O形密封圈(quan)的密封效(xiào)果。
螺紋密(mì)封
螺紋密(mi)封在泵上(shang)一般有兩(liǎng)種形式,一(yī)種是螺紋(wén)聯接墊片(pian)密封,一種(zhǒng)是螺紋加(jiā)填充濟密(mì)封,二者皆(jiē)用于小直(zhi)徑螺紋連(lián)接的密封(feng)場合。螺紋(wén)聯接墊片(pian)密封的密(mi)封件是墊(nian)片,而螺紋(wen)隻起提供(gòng)壓緊力的(de)作用。密封(feng)的效果除(chu)了墊片的(de)本身性能(neng)外。密封面(miàn)的粗糙度(du)以及與螺(luó)紋孔的相(xiang)對幾何位(wèi)置精度對(duì)密封效果(guo)影響也很(hen)大。于由密(mì)封墊片在(zài)擰緊螺紋(wén)時不僅承(cheng)受壓緊力(li),還承受扭(niǔ)矩,使墊片(piàn)産生變形(xing)甚至損壞(huai),因此,當墊(niàn)片為非金(jīn)屬時,一般(ban)隻适用于(yu)壓力不高(gāo)的場合,如(ru)果墊片為(wei)金屬則适(shi)用壓力可(ke)達30Mpa以上。
泵(beng)上經常使(shǐ)用的絲堵(dǔ),則是另一(yī)種螺紋密(mi)封形式。由(you)于考慮到(dào)絲堵制造(zao)的經濟性(xìng),一般單靠(kao)螺紋的配(pèi)合不能起(qi)到密封作(zuò)用,往往用(yòng)生膠帶,密(mi)封膠等填(tián)充物填充(chōng)螺紋的密(mì)封間隙。其(qi)承壓能力(li)取決于螺(luó)紋的制造(zào)精度和材(cai)質,與絲堵(du)和螺紋孔(kong)的配合形(xing)式沒有關(guān)系。螺紋孔(kong)與絲堵無(wú)論采用“錐(zhuī)對錐”還是(shì)“柱對錐”,密(mi)封效果相(xiàng)同,隻是使(shi)用地域不(bú)同而已。我(wǒ)國目前兩(liang)種形式同(tóng)等采用。影(ying)響密封效(xiào)果的常見(jian)原因是在(zai)加工螺紋(wén)底孔時尺(chi)寸偏大,使(shǐ)螺紋牙形(xíng)變短,牙頂(dǐng)變寬,造成(cheng)密封面減(jiǎn)小,當密封(feng)壓力升高(gao)後産生洩(xiè)漏,甚至将(jiāng)絲堵壓出(chu)。由于填充(chong)物被密封(fēng)介質腐蝕(shi)而産生洩(xie)漏的現象(xiàng)在化工行(háng)業的用泵(bèng)中也時有(you)發生,因此(ci)對填充物(wu)的選擇也(ye)是密封考(kǎo)慮的因素(su)之一。
填料(liao)密封
将富(fù)有壓縮性(xing)和回彈性(xìng)的填料放(fàng)入填料函(hán)内,依靠壓(yā)蓋的軸向(xiang)壓緊力轉(zhuan)化為徑向(xiang)密封力,從(cóng)而起到密(mi)封作用。這(zhe)種密封方(fāng)法稱為填(tián)料密封,這(zhe)種填料稱(cheng)為密封填(tián)料。由于填(tián)料密封結(jié)構形式簡(jian)單,更換方(fāng)便、價格低(dī)廉、适應轉(zhuan)速、壓力、介(jie)質寬泛而(ér)在泵的設(shè)計中得到(dào)普遍采用(yòng)。輸送常溫(wēn)介質時,填(tián)料密封一(yī)般都設有(yǒu)填料環,其(qi)或與泵的(de)高壓腔相(xiàng)通,或外接(jiē)具有一定(dìng)壓力的液(yè)體介質,可(ke)起到冷卻(què)、潤滑、密封(feng)或沖洗作(zuò)用。由于填(tian)料密封是(shì)一種接觸(chu)密封,因此(ci)必然存在(zài)磨擦和磨(mo)損問題。而(er)磨擦和磨(mó)損的大小(xiǎo),主要決定(ding)于填料壓(yā)蓋的壓緊(jǐn)力。壓力大(da)可提高密(mi)封效果,但(dan)卻會加大(da)動力消耗(hào)和軸套的(de)磨損,反之(zhi)則會産生(sheng)較大洩漏(lou)。因此應根(gen)據洩漏量(liàng)大小和洩(xie)漏介質的(de)溫度對壓(ya)蓋的壓緊(jǐn)力進行調(diao)整,必要時(shi)應對填料(liào)進行更換(huàn)或補充。填(tian)料密封的(de)合理洩漏(lòu)一般為12-14ml/min。當(dāng)從外界引(yin)入液體時(shí),應保證這(zhè)種液體有(you)良好的化(huà)學穩定性(xing),既不污染(ran)泵所輸送(sòng)的介質,又(you)不與介質(zhì)發生反應(yīng)産生沉澱(dian)物和固體(tǐ)微粒,還應(yīng)與填料有(yǒu)良好的浸(jìn)漬性和持(chi)久的保持(chí)性,這樣就(jiu)能起到良(liáng)好和持久(jiu)的密封效(xiào)果。
動力密(mì)封
副葉輪(lún)加停車密(mì)封泵在運(yùn)轉時,副葉(yè)輪所産生(shēng)的壓頭平(píng)衡了主葉(yè)輪出口高(gāo)壓液體,從(cóng)而實現密(mì)封。停車時(shí),副葉輪不(bu)起作用,因(yin)此必須同(tong)時配備停(ting)車密封裝(zhuang)置解決停(tíng)車時可能(néng)産生的洩(xiè)漏。
副葉輪(lún)密封結構(gou)簡單、密封(feng)可靠、使用(yòng)壽命長,運(yùn)轉中可實(shí)現滴水不(bú)漏,因此在(zai)輸送含雜(za)質介質的(de)泵上經常(chang)采用。副葉(yè)輪良好的(de)密封效果(guǒ)是有條件(jiàn)的,即工作(zuo)壓力不允(yǔn)許超過允(yun)許的工作(zuò)壓力。一旦(dàn)超過,會産(chan)生嚴重的(de)洩漏。工作(zuo)壓力變化(huà)的主要原(yuan)因是泵吸(xī)入口的壓(ya)力變化,因(yīn)此采用副(fu)葉輪密封(fēng)的泵,必須(xū)對泵的進(jìn)口壓力做(zuo)出嚴格的(de)規定,否則(zé)密封便會(hui)失效。由于(yu)停車密封(feng)的形式很(hen)多,失效後(hou)也容易發(fa)現,,本文不(bú)再贅述。
螺(luó)旋密封
螺(luo)旋密封也(ye)是動力密(mi)封的一種(zhong)形式,它是(shì)在旋轉的(de)軸上或者(zhe)在軸的包(bāo)容套上加(jiā)工出螺旋(xuán)槽,軸和套(tao)之間充有(yǒu)密封介質(zhì)。軸的旋轉(zhuan)使螺旋槽(cáo)産生類似(sì)于泵的輸(shu)送作用,從(cóng)而阻止密(mi)封液的洩(xiè)漏。其密封(fēng)能力的大(da)小與螺旋(xuán)角度、螺距(ju)、齒寬、齒高(gāo)、齒的作用(yong)長度以及(jí)軸與套之(zhī)間的間隙(xi)大小有關(guan)。由于密封(fēng)之間不發(fā)生磨擦,因(yīn)而壽命長(zhang),但由于結(jié)構空間的(de)限制,其螺(luo)旋長度一(yī)般較短,因(yin)而其密封(feng)能力也受(shou)到局限。在(zài)泵降速使(shǐ)用時,其密(mi)封效果則(zé)會大打折(shé)扣。
迷宮密(mì)封
在設計(jì)合理,加工(gōng)精良,裝配(pèi)完好、轉速(su)較高時,迷(mi)宮密封效(xiào)果很好。但(dan)在實際應(ying)用中,因此(cǐ)而産生的(de)洩漏卻很(hen)多,分析其(qí)原因主要(yào)有:
1、密封副(fu)(如軸和軸(zhóu)承壓蓋)配(pei)合間隙太(tai)大,而此間(jiān)隙與密封(fēng)效果成反(fǎn)比。配合面(mian)粗糙,明顯(xiǎn)的螺旋狀(zhuàng)車刀痕在(zai)有些情況(kuang)下也加大(da)了洩漏趨(qu)勢。
2、軸承室(shì)内潤滑油(yóu)注入量太(tài)多,其溢出(chu)壓力超過(guo)了密封阻(zu)力。
3、油窗或(huo)油位計安(an)裝位置有(you)誤,誤導了(le)人們對油(yóu)室内潤滑(hua)油量的正(zheng)确判斷。
4、運(yun)轉中油溫(wen)的升高使(shi)其粘度降(jiàng)低,增加了(le)洩漏的可(kě)能。
5、回油槽(cao)或回油孔(kong)尺寸偏小(xiǎo),或受到其(qi)它障礙,使(shi)被阻滞的(de)液體不能(néng)順利返回(huí)而造成洩(xie)漏。
油封密(mi)封
油封是(shi)一種自緊(jin)式唇狀密(mi)封,其結構(gòu)簡單,尺寸(cun)小,成本低(dī)廉,維護方(fang)便,阻轉矩(jǔ)較小,既能(néng)防止介質(zhì)洩漏,也能(neng)防止外部(bù)塵土和其(qí)它有害物(wu)質侵入,而(er)且對磨損(sǔn)有一定的(de)補償能力(li),但不耐高(gāo)壓,所以一(yi)般用在低(dī)壓場合。油(you)封應安裝(zhuāng)在制造精(jing)度為h8~h9,表面(mian)粗糙度為(wei)1.6~0.8μm且經過表(biǎo)面硬化處(chù)理的軸上(shang)。密封介質(zhi)不應含有(yǒu)固體微粒(lì)和雜質,否(fou)則會造成(cheng)油封和軸(zhóu)的迅速磨(mo)損而使密(mi)封失效。
機(jī)械密封
機(ji)械密封是(shì)現代泵軸(zhóu)封的主要(yao)方法,雖然(ran)利用它實(shi)現完全不(bú)洩漏不大(da)容易,但是(shi)達到微小(xiao)的,令人完(wán)全可以接(jiē)受的洩漏(lou)量卻是完(wan)全可能的(de)。但在泵的(de)運行中卻(que)經常出現(xiàn)令人尴尬(gà)的局面,那(nà)麼機械密(mì)封失效的(de)原因是什(shí)麼呢?
1、械密(mi)封的材質(zhi)選擇不合(hé)适。機械密(mì)封的材質(zhì)與所輸送(song)的介質不(bu)相匹配。在(zai)工作時,密(mi)封元件很(hěn)快被腐蝕(shi),溶解或磨(mo)損,因而失(shī)去密封能(neng)力。所以根(gēn)據輸送介(jiè)質的性質(zhi)而選擇機(jī)械密封的(de)材質是保(bǎo)證其密封(feng)功能和正(zhèng)常壽命的(de)先決條件(jiàn)。
2、機械密封(feng)的沖洗狀(zhuang)況不符合(he)設計要求(qiu)。在輸送易(yì)結晶或有(yǒu)細小顆粒(lì)的介質時(shí),必須有一(yi)定壓力和(hé)一定流量(liàng)的沖洗液(yè)進行沖洗(xi),否則其結(jie)晶體或者(zhe)微粒會加(jiā)速密封副(fù)的磨損,以(yǐ)及影響密(mi)封副磨損(sun)後的自動(dòng)補償而發(fa)生洩漏。所(suǒ)以根據輸(shu)送介質的(de)性質不僅(jin)要配置相(xiang)應的沖洗(xi)管路,更要(yào)安裝有監(jiān)控和調節(jiē)功能的儀(yí)表和裝置(zhì),保證沖洗(xi)液的壓力(lì)和流量滿(man)足設計要(yao)求,才能維(wéi)持機封的(de)正常工作(zuò),這一點往(wǎng)往被用戶(hù)所忽視。
3、每(mei)種機械密(mì)封所能承(cheng)受的壓力(lì)是有限度(dù)的,由于對(dui)密封腔内(nèi)的壓力測(cè)算不準,造(zao)成密封腔(qiang)内的壓力(lì)超過了機(jī)械密封所(suo)能承受的(de)壓力而産(chǎn)生洩漏,也(ye)是常見的(de)密封失效(xiao)原因之一(yi)。
4、機械密封(feng)的工作溫(wen)度不能超(chāo)過其規定(dìng)值。在有冷(lěng)卻管路的(de)設計中,往(wǎng)往由于冷(lěng)卻介質的(de)流量不足(zú)而使冷卻(que)效果降低(dī);在沒有冷(lěng)卻管路的(de)設計中,密(mi)封腔内經(jing)常由于窩(wo)存空氣而(ér)造成機械(xie)密封處于(yu)幹磨擦狀(zhuang)态。這兩種(zhǒng)情況都會(hui)使機械密(mì)封的運動(dong)密封副工(gōng)作溫度過(guò)高而加快(kuài)磨損,導緻(zhì)密封失效(xiào)。
5、在使用單(dān)彈簧的機(jī)械密封時(shi),忽略彈簧(huáng)的旋轉方(fang)向與泵轉(zhuan)子轉動方(fang)向的正确(què)組合也時(shi)有發生。或(huò)設計時沒(mei)有說明,或(huo)裝配時的(de)疏忽,沒有(you)做到因為(wei)轉子的旋(xuan)轉而使機(jī)械密封的(de)彈簧力加(jiā)大而是相(xiàng)反,結果造(zao)成動環和(he)靜環磨擦(cā)副的壓力(li)不足而形(xing)成洩漏。
6、軸(zhou)承的嚴重(zhòng)磨損或損(sǔn)壞,使泵軸(zhou)産生嚴重(zhong)的軸向竄(cuàn)動,也是機(jī)械密封洩(xie)漏的原因(yin)之一。随着(zhe)科學的技(jì)術的發展(zhan),新的密封(fēng)形式和密(mì)封材料陸(lù)續出現,其(qí)必然對泵(beng)的密封技(ji)術産生直(zhi)接的影響(xiang)和推動。長(zhǎng)壽命、零洩(xiè)漏的泵類(lei)産品會在(zài)越來越多(duō)的場合得(de)到推廣和(he)應用。

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