機(jī)械密封的日常維護(hù)特點(diǎn)
機(jī)械密封主要用于氣體、液體等各類介質(zhì)的密封，如泵類、反應(yīng)釜等;同時(shí)也用于氣體密封，如壓縮機(jī)介質(zhì)軸的密封。機(jī)械密封是對(duì)于旋轉(zhuǎn)機(jī)械通用的軸密封類型。機(jī)械密封由于具有泄漏量低和不需日常維護(hù)的特點(diǎn)，己廣泛取代了壓蓋軟填料密封。
機(jī)械密封一般有兩個(gè)垂直于回轉(zhuǎn)軸軸線的密封平面，因此也可稱為“徑向端面密封”。其中一個(gè)密封面組件安裝在泵蓋、端蓋或泵體上保持靜止;另一個(gè)固定在軸上并隨之轉(zhuǎn)動(dòng)。靜止的稱為靜環(huán)組件(在靜止式機(jī)械密封中又稱為浮動(dòng)環(huán)組件)、轉(zhuǎn)動(dòng)的稱為動(dòng)環(huán)(旋轉(zhuǎn)環(huán))組件。為使泄漏量保持在極小的范圍內(nèi)，一般情況下的常規(guī)機(jī)械密封的旋轉(zhuǎn)環(huán)和靜止環(huán)端面的研磨平面度允差為0.0006。
為使兩個(gè)面由于摩擦產(chǎn)生的熱量及磨損量保持在允許范圍內(nèi)，在密封面之間必須有一層流體潤滑膜。對(duì)于單端面密封，通常是將密封介質(zhì)作為潤滑劑，但對(duì)于有毒、有害、易燃、易爆、強(qiáng)腐蝕介質(zhì)選用的雙端面或串聯(lián)機(jī)械密封，與介質(zhì)能夠相溶的封液作為潤滑和冷卻液。
為了補(bǔ)償磨損及制造誤差，應(yīng)有一個(gè)密封面在彈性元件和介質(zhì)壓力的雙重作用下，可以沿軸向有一定量的移動(dòng);同時(shí)為了適應(yīng)由旋轉(zhuǎn)零件的角偏差引起的晃動(dòng)，應(yīng)有一個(gè)密封端面可以在徑向作微小的浮動(dòng)。通常由一個(gè)密封面兼有這兩種功能。
對(duì)于回轉(zhuǎn)軸的密封，機(jī)械密封是最為通用的密封類型。機(jī)械密封通常用液體密封，如離心泵;也用于氣體密封，如壓縮機(jī)和攪拌裝置的密封。在本教材中，我們主要介紹相對(duì)于泵類的液體介質(zhì)的泵用機(jī)械密封。
機(jī)械密封一般有兩個(gè)垂直于回轉(zhuǎn)軸的密封面，因此也可稱為“徑向端面密封”。其中一個(gè)密封面安裝在固定的泵支架或泵體上而稱之為“靜環(huán)”:另一個(gè)安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)的軸上并同軸一同轉(zhuǎn)動(dòng)而稱之為“動(dòng)環(huán)”。為使介質(zhì)的泄漏量保持在允許范圍內(nèi)，這兩個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的接觸面必須保持很小的間隙，通常應(yīng)小于0.001mm，同時(shí)也應(yīng)有輔助系統(tǒng)對(duì)機(jī)械密封的端面進(jìn)行冷卻和潤滑。
為使兩個(gè)端面摩擦產(chǎn)生的熱量及磨損量保持在允許范圍內(nèi)，在密封面間必須有一層由被密封介質(zhì)形成的流體潤滑膜。從理論上講，機(jī)械密封都有一定程度的泄漏，只是泄漏比其他密封少得多，有些密封我們看不到泄漏，那是泄漏的液體在流出密封面時(shí)己經(jīng)汽化，我們看不到。總體上說，對(duì)于同一套機(jī)械密封，其泄漏量和壽命是成反比的一對(duì)參數(shù)，泄漏量大些，其端面液膜的厚度也大，其壽命較高。因此對(duì)于機(jī)械密封的安裝，不要只追求小的泄漏量，應(yīng)從綜合因素考慮，如只追求小的泄漏量，從而增加彈簧的壓縮，將導(dǎo)致機(jī)械密封端面嚴(yán)重磨損。從微觀看，二個(gè)密封面并不是十分光潔的，而是存在表面粗糙度導(dǎo)致的波峰和波谷，峰谷之間存在液膜，但峰谷之間并不連通，所以靜態(tài)時(shí)，一般不泄漏。
為了補(bǔ)償磨損及制造誤差，應(yīng)有一個(gè)密封面可以沿軸向移動(dòng)。同時(shí)為了適應(yīng)由旋轉(zhuǎn)部件的角偏差引起的晃動(dòng)，應(yīng)有一端密封面可以徑向浮動(dòng)。通常，由同一密封面兼有這兩個(gè)功能。浮動(dòng)的一端既可以是靜環(huán)也可以是動(dòng)環(huán)。但在回轉(zhuǎn)軸表面線速度大于越15m/s時(shí)，將浮動(dòng)端設(shè)置為靜環(huán)以避免離心力的影響。
密封壓緊力的大小應(yīng)該綜合考慮泄漏和磨損兩種因素。在機(jī)械振動(dòng)或壓力波動(dòng)較大的情況下，必須有足夠的壓緊力，以保證密封面的結(jié)合。輔助的靜密封通常用“0”型橡膠圈。密封端面間相互滑動(dòng)所引起的摩擦?xí)a(chǎn)生很大的熱量。中等型號(hào)和轉(zhuǎn)速的密封，發(fā)熱量在100-1000W之間。這些熱量是通過密封元件的傳導(dǎo)，最后傳給周圍的液體并被密封沖洗或冷卻系統(tǒng)帶走。面泄漏的液體也會(huì)帶走很小一部分熱量。密封端面間的溫度必須安全地控制在密封介質(zhì)的沸點(diǎn)以下，介質(zhì)汽化會(huì)導(dǎo)致密封劇烈磨損，這一點(diǎn)非常重要!通常的布置是自泵的高壓端引出液體來沖洗機(jī)械密封(后面會(huì)詳細(xì)介紹)，如果介質(zhì)溫度太高，則需要布置輔助冷卻裝置。密封介質(zhì)在冷卻系統(tǒng)內(nèi)靠泵的進(jìn)、出口壓差或依靠密封自身設(shè)計(jì)的泵送裝置產(chǎn)生的壓力進(jìn)行循環(huán)，通過冷卻器被二次冷卻水帶走熱量。為防止介質(zhì)中的顆粒雜志磨損密封面，在這個(gè)系統(tǒng)中通常還布置有過濾器或旋液分離器。密封端面的材料選擇有以下幾個(gè)要點(diǎn):有良好的滑動(dòng)特性(貼合相容性);耐介質(zhì)的化學(xué)腐蝕性(化學(xué)相容性):對(duì)溫度及其他一些運(yùn)行因素(如耐磨性、導(dǎo)熱性)的適應(yīng)能力。
通常，密封環(huán)之一是碳一一石墨材料，而與之配對(duì)的另一個(gè)環(huán)則為金屬、合金、陶瓷或硬質(zhì)合金材料。碳一一石墨綜合了滑動(dòng)特性和化學(xué)相容性(耐腐蝕性)。當(dāng)用作密封環(huán)時(shí)，碳一一石墨通常進(jìn)行浸樹脂或金屬的工藝處理。
密封界面的潤滑是依靠其自身調(diào)節(jié)的。根據(jù)結(jié)構(gòu)和工作負(fù)荷的不同，它的潤滑可由一層將兩端面分開的液膜提供或是通過端面上粗糙度導(dǎo)致的波峰和波谷凹凸不平點(diǎn)接觸并兼有液膜實(shí)現(xiàn)的，只有當(dāng)滑動(dòng)界面得到有效潤滑時(shí)，才能獲得滿意的密封效果，否則機(jī)械密封的端面會(huì)很快磨損，從而導(dǎo)致壽命降低。
