水泵知識(shí)
機(jī)械密封的選擇
作者:上海泰豐泵業(yè)專(zhuān)業(yè)管道泵,多級(jí)泵,排污泵,消防泵,化工泵,磁力泵,計(jì)量泵,離心泵生產(chǎn)廠家 來(lái)源:http://51teyin.cn
介質(zhì)或使用條件 |
特點(diǎn) |
對(duì)密封要求 |
密封選擇 |
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強(qiáng)腐蝕性 |
鹽酸、鉻酸、硫酸、 醋酸等 |
密封件經(jīng)受化學(xué)腐蝕,尤其在密封面上的腐蝕速率通常為無(wú)摩擦作用的表面腐蝕速率的10~50倍 |
要求摩擦副材料既耐蝕有耐磨 要求輔助密封圈材料彈性好、耐腐蝕及耐溫 要求彈簧使用可靠 |
⑴參考表1-18內(nèi)容選擇與介質(zhì)接觸的材料 ⑵采用外裝式機(jī)械密封,加強(qiáng)冷卻,防止溫度升高 ⑶采用內(nèi)裝式密封時(shí),彈簧加保護(hù)層 ①大彈簧外套塑料軟管,二端封住 ②彈簧表面噴涂防腐層,如聚三氟氯乙烯,聚四氟乙烯,氯化聚醚等。應(yīng)采用大彈簧,因絲徑大,涂層不易剝落 ⑷泄漏液隔離,圖1-8表示外裝式機(jī)械密封,帶波紋管的動(dòng)環(huán)采用填充聚四氟乙烯,靜環(huán)是氧化鋁陶瓷,腐蝕性介質(zhì)被波紋管隔離,彈簧可用普通材料 |
易汽化 |
乙醛、異丁烯、異丁烷、異丙烯、液化石油氣、輕石腦油 |
易使密封端面間液膜汽化,造成摩擦副干摩擦 |
要求摩擦系數(shù)低,導(dǎo)熱性好的摩擦副材料 密封腔,尤其是密封端面要有充分冷卻,防止泄漏引起密封面結(jié)冰(靠大氣側(cè)) |
⑴采用平衡型密封或雙端面密封、低端面比壓 ⑵摩擦副材料建議采用碳化鎢-石墨或碳化硅-石墨 ⑶加強(qiáng)冷卻、沖洗和相應(yīng)急冷 ⑷通常需使密封端面間的液體溫度比相應(yīng)壓力下的液體溫度低約14℃ |
含鹽及易結(jié)晶 |
硫銨、磷銨、苛性鈉(鉀)、氫氧化鈣、導(dǎo)生油、氯化鉀(鈉) |
由于溫度變化而使溶質(zhì)析出,沉淀在密封端面上,造成強(qiáng)烈摩擦或阻塞。另外,介質(zhì)還具有一定的腐蝕性 |
要求摩擦副耐磨。耐腐。加強(qiáng)保溫,防止結(jié)晶。加強(qiáng)沖洗,防止結(jié)晶顆粒粘在密封端面上 |
⑴含顆粒較少時(shí),采用雙端面密封,靠近介質(zhì)一側(cè)的摩擦副材料為硬對(duì)硬材料組合,如碳化鎢-碳化鎢 ⑵含顆粒較多時(shí): ①靠近介質(zhì)側(cè)的密封應(yīng)選擇靜止內(nèi)流式(圖1-9),顆粒不易進(jìn)入摩擦副內(nèi),動(dòng)環(huán)和靜環(huán)的密封圈得到了保護(hù) ②加強(qiáng)外沖洗(圖1-10) ③用沖洗液進(jìn)行”封堵”,阻止顆粒進(jìn)入密封端面,選擇硬對(duì)硬摩擦副,如硬質(zhì)合金對(duì)硬質(zhì)合金、陶瓷對(duì)陶瓷。若硬質(zhì)合金熱裝在座環(huán)上,其材料必須匹配,以防電解腐蝕 ④配置急冷裝置 圖1-11用于含10%H2SO4的過(guò)飽和硫酸銨溶液,介質(zhì)溫度90℃,靠近物料側(cè)摩擦副材料為陶瓷環(huán)和硬石墨,用水阻封并循環(huán)使用 圖1-12用于氫氧化鈉溶液,采用碳化鎢對(duì)碳化鎢,使用效果好 ⑶選擇單端面機(jī)械密封(大彈簧結(jié)構(gòu)) |
易凝固 |
石蠟、臘油、渣油、尿素、熔融硫磺、煤焦油、醇醛樹(shù)脂、苯酐、對(duì)苯二甲酸二甲脂(DMT) |
介質(zhì)凝固溫度高而又不可能冷卻。因介質(zhì)溫度降低,會(huì)使介質(zhì)凝固,防礙動(dòng)環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng),密封面會(huì)引起磨損 |
注意保溫或加熱,使介質(zhì)溫度高于凝固溫度 摩擦副及密封輔助件需要耐一定溫度 |
⑴加強(qiáng)保溫,采用蒸汽背冷(溫度>150℃) ⑵采用硬對(duì)硬摩擦副材料 ⑶采用雙端面密封。圖1-13為用于尿素溶液的內(nèi)沖洗雙端面密封。封液從入口1進(jìn)來(lái),到分配孔2進(jìn)行沖洗,在軸套和非補(bǔ)償靜環(huán)之間就不會(huì)存在沉淀物。節(jié)流環(huán)3形成一道狹窄迷宮密封 ⑷采用大彈簧單端面密封(用于DMT,凝固點(diǎn)溫度140℃),如圖1-14所示,從泵出口引出高溫流體來(lái)沖洗機(jī)械密封 |
含固體顆粒 |
塔底殘油、油漿、原油 |
固體顆粒進(jìn)入摩擦副端面,會(huì)引起劇烈磨損。介質(zhì)顆粒沉積在動(dòng)環(huán)處,動(dòng)環(huán)會(huì)失去浮動(dòng),顆粒沉積在彈簧上會(huì)影響彈簧彈性 |
要求摩擦副耐磨。結(jié)構(gòu)上要能排除雜質(zhì)或防止雜質(zhì)沉淀 |
⑴采用雙端面密封,靠近介質(zhì)側(cè)摩擦副采用碳化鎢對(duì)碳化鎢材料組合,外供沖洗液沖洗 ⑵采用單端面密封,從泵出口引出液體經(jīng)泵配備的旋流分離器將固體分離后進(jìn)行沖洗,如圖1-15所示(常用于固液重度差較大場(chǎng)合) ⑶采用大彈簧結(jié)構(gòu) ⑷固體顆粒含量較多時(shí),宜采用圖1-9結(jié)構(gòu) |
易聚合 |
糠醛、甲醛、苯乙烯、氯乙烯單體。苯烯醛、醋酸乙烯、甲醛水 |
因摩擦和攪拌使介質(zhì)溫度升高,而引起聚合 |
注意介質(zhì)溫度不超過(guò)聚合溫度 標(biāo)準(zhǔn)充分冷卻,摩擦副材料需要耐磨 |
⑴采用雙端面密封 ⑵采用單端面密封,提高封液量 ⑶加強(qiáng)冷卻 ⑷摩擦副采用硬對(duì)硬材料 |
易融解 |
異丙醇(對(duì)水)、磺化油(對(duì)水)、戊烷(對(duì)水)、明礬(對(duì)水)、硫酸銅、硫酸鉀(對(duì)水)、甘油(對(duì)乙醇) |
溶劑會(huì)使密封圈溶解,破壞石墨中的填充材料 |
密封材料需要耐水。耐油和乙醇等溶劑 |
⑴密封圈材料可采用耐油橡膠(丁腈橡膠、聚硫橡膠)或聚四氟乙烯 ⑵摩擦副采用硬對(duì)硬材料 ⑶苯、氨、氨水不能用氟橡膠 |
高粘度 |
硫酸、潤(rùn)滑脂、齒輪油、渣油、汽缸油、硅油、苯乙烯等 |
介質(zhì)粘度高,會(huì)影響動(dòng)環(huán)的浮動(dòng)性,彈簧易受阻塞 密封材料易損壞 |
摩擦副材料要求耐磨,彈簧要能克服阻力 要求保溫或加熱 |
⑴采用靜止型雙端面密封 ⑵采用硬對(duì)硬摩擦副材料組合 ⑶考慮保溫結(jié)構(gòu) |
高溫 |
塔底熱油、熱載體、油漿、苯酐、對(duì)苯二甲酸二甲脂(DMT)、熔鹽、熔融硫 |
隨著溫度增高,加快密封磨損和腐蝕,材料強(qiáng)度降低。介質(zhì)易汽化,密封環(huán)易變形,橡膠碳化,組合環(huán)配合松脫 |
要求材料耐高溫 為了防止摩擦副產(chǎn)生干摩,需對(duì)機(jī)械密封進(jìn)行冷卻沖洗,以保證密封面間隙中溫度保持在汽化溫度以下 要求密封各零件膨脹系數(shù)相近 |
⑴密封材料需進(jìn)行穩(wěn)定性熱處理,消除殘余應(yīng)力,且膨脹系數(shù)相近 ⑵采用單端面密封,端面寬度盡量小,且充分冷卻和沖洗(圖1-16) ⑶溫度超過(guò)250℃時(shí),采用金屬波紋管式密封(圖1-17) ⑷采用雙端面密封,外供循環(huán)液。為了防止輔助密封圈壽命短,在與介質(zhì)接觸側(cè)的密封設(shè)置冷卻夾套(圖1-18) 圖1-17用于輸送氯乙烯、二氯乙烷介質(zhì)(含顆粒)高溫型雙端面密封及循環(huán) ⑸輔助密封材料使用溫度范圍見(jiàn)表1-14 |
低溫 |
液氨、液氧、液氯、液態(tài)烴 |
低溫時(shí)材料脆化,需要慎重選擇材料 密封圈易老化而失去彈性,影響密封性能 介質(zhì)溫度低,大氣中的水分會(huì)凍結(jié)在密封面上,加速摩擦副的磨損 密封面摩擦發(fā)熱,會(huì)造成密封介質(zhì)汽化,使摩擦副形成干摩擦,燒損密封表面 要考慮材料膨脹和收縮,選擇膨脹系數(shù)相近的材料 |
要求密封材料耐低溫,要考慮材料低溫,要考慮材料強(qiáng)度,疲勞強(qiáng)度和沖擊韌性,要注意石墨環(huán)在低溫下的滑動(dòng)性 輔助密封件要耐低溫老化,要有一定的彈性 要求密封面有良好的潤(rùn)滑,防止密封端面液膜汽化 要求保冷或與大氣隔離,防止結(jié)冰進(jìn)行急冷 |
⑴介質(zhì)溫度高于-45℃時(shí),除液氯等介質(zhì)漏出有危險(xiǎn)外,可用單端面密封(圖1-19),但需要注意大氣中的水分凍結(jié),導(dǎo)致密封失效 ⑵介質(zhì)溫度高于-100℃時(shí),可用波紋管密封。單端面密封(圖1-20)在外面向密封面吹干燥氮?dú)猓姑芊饷媾c大氣隔絕,防止水分凍結(jié)。圖1-21用于液化氣密封 ⑶介質(zhì)溫度低于-100℃時(shí),采用靜止式波紋管結(jié)構(gòu),防止波紋管疲勞破壞。圖1-22為液氧泵密封,圖中右側(cè)的迷宮密封及機(jī)械密封用來(lái)隔絕大氣及防止軸承潤(rùn)滑油漏入 ⑷選擇適當(dāng)摩擦副材料。如QSn6.5-0.1青銅-填充聚四氟乙烯 ⑸液態(tài)烴(如戊烷、丁烷、乙烯等)建議采用雙端面密封,用乙醇、乙而醇做封液,丙醇可用于-120℃ ⑹采用低端面比壓、低Pcδ值的密封,加強(qiáng)急冷與沖洗,防止液膜汽化(圖1-24) ⑺輔助密封材料使用溫度范圍見(jiàn)表1-14 |
高壓 |
合成氨水洗塔溶液,乙烯裝置脫甲烷塔回流液,環(huán)氧乙烷解析塔釜液及二氧化碳吸收液加氫裂化原料、加氫精制原料 |
由于壓力高,回引起端面比壓和Pcδ值增高,端面發(fā)熱、導(dǎo)致液膜破壞,磨損加劇 壓力高,要注意材料強(qiáng)度,防止密封件變形和壓碎、使密封失效 |
摩擦副要求油足夠強(qiáng)度和剛度,結(jié)構(gòu)上要考慮防變形 摩擦副材料要有較低的摩擦系數(shù),良好的材料組合,使之具有較高的Pcδ值 密封面要保證良好潤(rùn)滑 |
⑴在保證允許的最小端面比壓條件下,選擇較大平衡系數(shù)β,但不大于0.5 ⑵介質(zhì)壓力P>15MPa,宜采用串聯(lián)密封逐步降低每級(jí)密封壓力 ⑶摩擦副材料宜用碳化鎢-浸漬金屬石墨或硬對(duì)硬材料,如硬質(zhì)合金、陶瓷、噴涂陶瓷等 ⑷采用流體靜壓密封或液體動(dòng)壓密封,[Pcδ]值可達(dá)270(MPa·m)/s ⑸加強(qiáng)冷卻和潤(rùn)滑 ⑹推薦O形圈,消氏硬度最小為80度,用隔離支承圈以防止被擠出 |
真空 |
減壓塔釜液 |
主要是防止外界空氣的漏入,漏入空氣后,使密封面形成干摩擦,破壞系統(tǒng)的真空度 |
與正常密封的不同點(diǎn)在于密封對(duì)象的方向性差異 避免密封面分開(kāi),尤其在泵不運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)足以密封住大氣壓力,保證負(fù)壓工作 |
⑴一般真空,可采用內(nèi)裝式單端面密封 ⑵高真空采用雙端面密封、注入封液有助于提高密封性能和改算潤(rùn)滑條件 ⑶為了減少輔助密封件泄漏,采用與動(dòng)環(huán)焊在一起的波紋管密封 ⑷石墨在真空條件下耐磨性差,高真空時(shí)不宜采用 |
高速 |
尿素、丙稀。氯乙烯溶液的輸送 |
由于離心力作用,嚴(yán)重影響機(jī)械密封中彈簧或波紋管的彈性,甚至失效 由于轉(zhuǎn)動(dòng)慣量增大會(huì)造成周?chē)橘|(zhì)激烈攪動(dòng),從而增加阻力、發(fā)熱,同時(shí)不易達(dá)到動(dòng)平衡 |
要求摩擦副材料允許的Pcδ值高 要考慮離心力和攪拌的影響,零件需經(jīng)過(guò)動(dòng)平衡校正,防止振動(dòng) 要求良好冷卻和潤(rùn)滑 |
⑴滑動(dòng)速度δ>25m/s時(shí),采用靜止式密封(圖1-24),動(dòng)環(huán)與軸直接配合,利用軸套及葉輪夾緊,傳遞力矩 ⑵轉(zhuǎn)動(dòng)零件幾何形狀對(duì)稱(chēng),傳動(dòng)方式不推薦用銷(xiāo)子。鍵等,以減少不平衡力的影響 ⑶要采用較小的密封端面摩擦系數(shù),如陶瓷-浸銅石墨,端面寬度應(yīng)盡量減小 ⑷加強(qiáng)冷卻與潤(rùn)滑 ⑸采用平衡型、流體動(dòng)壓型或流體靜壓型密封 ⑹選擇較高的Pcδ摩擦副材料組合 |
正反轉(zhuǎn)向 |
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開(kāi)停頻繁和正反轉(zhuǎn)對(duì)彈簧旋向有影響,密封件易受沖擊,密封件摩擦條件惡劣 |
要求零件耐磨性高,注意強(qiáng)度設(shè)計(jì)和加強(qiáng)防轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu),要注意彈簧旋向 |
⑴動(dòng)環(huán)驅(qū)動(dòng)間隙要小,靜環(huán)用防轉(zhuǎn)零件 ⑵采用金屬波紋管密封或小彈簧密封 |