普通波纹管机械密封的三种失效形式
普通机械密封失效形式目前采用的波纹管机械密封及其系统造成密封失效形式主要有以下几种。
1、波纹管失弹或断裂引起的密封失效。
波纹管在使用过程中,其刚度消防泵机械密封或弹性会慢慢减小,这种弹性减小的现象通常称之为失弹。实验和实际应用表明,当波纹管的失弹量**过初始压缩量的18%~20%时,整个波纹管机械密封就会发生泄漏。金属波纹管机封在温度**200℃时失弹现象不明显,但在高温(**过300℃)下使用,开车后泵很快就发生泄漏,将使用的机封拆下测耐驰机械密封量发现金属波纹管组件高度较安装前平均降低2~3mm。波纹管失弹主要由于长久变形或应力多级泵机械密封松弛,还有一种情况是工作介质结晶沉淀或凝固在波纹管的缝隙中,使波纹管变形能力减小或丧失变形能力。因此,高温和载荷是造成波纹管失弹的主要原因。另外,在高温及波纹管压缩量或接触比压较大的情况下,波纹管会发生断裂;温度越高,载荷越大,波纹管发生断裂的概率就越高。
2、配对摩擦副中石墨环的过度磨损引起的密封失效。
通常,将失效的机封拆下检查发现石墨密封环磨损严重。通过分析和试验发现,金属波纹管机封的端面比压受波纹的有效直径的影响,而有效直径是随压力的变化而改变。由于压力过大,导致摩擦副摩擦严重,石墨环过度磨损引起泄漏。
3、配对摩擦副中环的表面热裂引起的密封失效。
经检查发现,密封摩擦副的硬质合金环出现由硬面中心向外发散的许多粗细不一的径向裂纹,这是热裂导致的密封失效。热裂产生的主要原因是过高的局部热应力,其中硬质合金环与环座两种材料的膨胀系数差别,采用堆焊结构还是整体结构,密封冷却冲洗系统中冲洗液的类型、冲洗方式和流量的大小是否合适都可能引起密封端面的热裂。
正确选择机械密封是防止液泵泄漏关键
109橡胶波纹管密封只适用于低压0.8Mpa以下的工况。
橡胶波纹管密封的基本要素
机械密封是利用两个平面互相摩擦运行的原理,达到密封的目的。旋转密封面安装于液泵的主轴上,而固定密封面安装于密封压盖内。由于一个密封面是运动的,而另一个密封面是静止不动的,因此将这类密封称之为动态密封。
后两种泄漏通路一般采用静态密封,因为两部分之间不存在相对运动。这部分的密封通常都称之为三次密封,其密封材料为垫片或与工艺流程液体相适应的O型密封圈。
在较老的密封设计中,位于旋转面下的二次密封留有一定的间隙,可在主轴上前后运动,因此易于引起磨损和过早失效。然而在较新的密封设计中,二次密封处于静止状态,因此可避免在主轴上出现磨损腐蚀问题。
在液泵的正常操作中,旋转面和静止面之间因填料盒中的液体所产生的压力而使其保持在密封状态,在起动和停机时,填料盒的压力由弹簧产生的压力维持(甚至可以由弹簧的压力来代替)。
大部分机械密封的设计采用较软的材料来制作旋转面,使其在较硬的静止面上旋转摩擦。多年来,通用的组合是利用碳材料作为旋转面,使其在陶瓷静止面上运行。这类材料目前仍在普遍使用,但静止面则选用不锈钢或较硬的材料制作,例如碳化钨或碳化硅。
109橡胶波纹管常用材质:
动静密封环分别是石墨、碳化硅、硬质合金配合使用。
密封件是胶、氟橡胶、三元乙丙胶、硅橡胶等。
石墨具有较高导热性,(碳导热系数为20~40W/m·k,石墨为
40~128 W/m·k,)是非金属中导热好的材料,仅次于
银、铜、铝,比Hasterlloy好。
(2)具有低的线膨胀系数(2~6×10-6/℃),是金属的
1/2~1/4。
(3)具有良好的耐腐蚀性,在空气中400℃以下稳定,除
强氧化性介质(如王水、铬酸、及卤族元素)
外,可耐其它酸、碱、盐及一切**化合物的腐蚀,
其耐蚀程度随石墨的种类和浸渍剂的不同而异。
(4)具有较好的自润滑性和低的摩檫系数,那是因为石墨
和其它材料组对时,石墨转移到其它材料表面,形成
石墨和石墨相对摩檫。石墨和金属摩檫系数为
0.04~0.05,在全液润滑条件下,f=0.008~0.01。因此它
的组对性能好。
(5)石墨的抗拉强度较低,抗压强度较高,属脆性材料。
由于硬度较低,被广泛用作软环,易于加工。
缺点是气孔率大,一般在18%~22%。实际应用石墨都
必须是浸渍过的,以堵塞气孔,提高密封性。
波纹管机械密封:
去掉了补偿环密封圈及其摩擦阻力,补偿环密封圈改至弹簧座处,补偿环追随性提高,而且避免了补偿环密封圈因轴串、振动所产生的磨损。
金属波纹管用于高温介质,聚四氟乙烯波纹管用于腐蚀性介质。
一般选择一软一硬的材料配对,软环作窄环,如 YG6/M106K,只有介质含固体颗粒、易结晶、粘度高 时才选用硬对硬。
(2)尽量采用内装、内流式结构,防止机械杂质进入密封
端面,减少泄漏量。
(3)选导热性良好材料作动环。
以利散热,降低端面温度。
(4)环的壁厚不可太薄,以保证整体强度、刚度,也利散
热(导热欠佳的材料,可薄一些)。
(5)动环和轴(轴套)间隙A11(0·4~0·6)以利补偿
静环和轴(轴套)间隙1~3mm以免摩擦
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