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关于泵的密封,这些你知道吗?(上)
2019-5-5 09:33 中国泵阀第一网 作者:佚名 点击:1733
【中国泵阀第一网 基础知识】化工泵的密封对整个设备运转来说起着重要的作用,化工泵的密封系统泄漏将会严重影响到设备的正常运转。尤其是高温高压泵的发展,更使得对泵的密封更加严格。

随着工业技术和密封技术的发展,泵在电力、化工、石油等多个行业大量使用,对泵密封的密封性和可靠性要求更高、更严。化工泵的密封对整个设备运转来说起着重要的作用,化工泵的密封系统泄漏将会严重影响到设备的正常运转。尤其是高温高压泵的发展,更使得对泵的密封更加严格。

化工泵泄漏点

泵用机械密封种类繁多,型号各异,但泄漏点主要有五处:

现象:操作中密封发出爆裂声(端面爆裂声)

可能的原因:密封液在密封界面汽化;加强密封面的冷却

解决方法:增加旁路冲洗管线(如果没有的话)扩大旁路冲洗管线和/或压盖上的开孔。

现象:密封连续滴漏

可能的原因:表面不平;石墨密封面起泡;密封面产生热变形

解决方法:在安装过程中,辅助密封被划伤O形圈老化,由于压缩形变辅助密封变硬变脆由于化学作用辅助密封变软变粘。

现象:弹簧失效

可能的原因:由于腐蚀作用,金属附件损坏,传动机构被腐蚀

解决方法:检查不正确的安装尺寸,检查是否采用了不合适的材料和密封类型改进冲洗冷却管线,检查是否出现压盖螺栓扭矩过大导致压盖变形,检查压盖垫片的比压是否合适,检查密封面间有无其他固体颗粒,如需要时对密封面重新抛光。检查密封面处的裂纹,更换主、配合密封环。

现象:操作过程中,密封发出尖啸声

可能的原因:密封处的润滑液量不足

解决方法:增加旁路冲洗管线(如果没有的话)扩大旁路冲洗管线和/或压盖上的开孔。

密封材料的材质

1、橡胶石棉盘根

橡胶石棉盘根XS250(极限使用温度250℃)、橡胶石棉盘根XS350(极限使用温度350℃)

适用介质:蒸汽、水、碱性溶液。

2、油浸石棉盘根

油浸石棉盘根YS250(极限使用温度≤250℃)、YS350(极限使用温度≤350℃):该产品的突出特点是盘根中含有润滑油、摩擦系数小、压缩量大。

适用介质:蒸汽、空气、工业用水、重质石油产品。

3、聚四氟乙烯石棉盘根SMF

使用温度:-100~+250℃,适用介质:弱酸、强碱等腐蚀性介质。

4、油浸棉、麻盘根YMM

极限使用温度:≤120℃,适用介质:河水、自来水、地下水、海水等。

5、聚四氟乙烯纤维编织填料

聚四氟乙烯纤维编织填料,产品分为六种牌号。

在使用过程中,开始允许填料有少量泄漏,待使用一段时间,填料处于相对稳定状态后,再调整填料压盖。切不可开始时压得过紧,以防烧坏填料。

6、碳纤维编织密封填料

碳纤维编织密封填料是一种高强度、高模量的新型材料,它具有强度高、弹性模量大、耐高温、耐化学腐蚀、导热性能好、热膨胀系数低等优点,并具有自润滑性。

在初运行时应轻紧填料压盖,允许介质有少量泄漏,运行一段时间后,再逐渐压紧,使填料进入相对稳定阶段。碳纤维聚四氟乙烯编织填料(FTH-1),在运行中如发现泄漏,可多次拧紧填料压盖。

7、酚醛纤维编织密封填料

酚醛纤维编织密封填料具有耐高温、耐酸性介质腐蚀、吸附、隔热性能好、摩擦系数小、耐磨损、对人体及环境无污染、价格低廉等优点。主要应用于高压柱塞泵、高压水泵、玻璃钢耐酸泵、甲氨泵、往复泵以及油田深井泵的填料密封。使用性能见下表:

适用介质:酸碱、有机溶剂、机油、蒸汽、水等。

8、膨胀石墨(柔性石墨)材料

膨胀石墨(柔性石墨)材料,它除了具有石墨本身的优良自润滑性、耐腐蚀、耐高低温、耐辐射、耐磨损、摩擦系数低等特性外,还具有柔软性、低密度、压缩回弹性和使用温度范围广等优点。可以适用的介质PH值为0~14。

除王水、浓硝酸、浓硫酸和高温下的重铬酸盐等少数几个强氧化性介质不推荐使用外,其它介质均能使用。在装入填料函前,填料环用刀片切一道口,然后只能有一定地轴向扭转,套在轴上,压入到填料函内,每圈切口应错开900或1200。运转开始时允许有微量泄漏,随着时间的增加,泄漏量会逐渐减少。

9、碳-石墨材料

具有良好的导热、导电性、化学稳定性、抗热震性、自润滑性和可加工性。在泵业方面,用于离心泵、屏蔽泵、柴油分配泵、潜水泵、清水泵、高温热油泵、核二级泵、锅炉给水泵、气泵等端面密封、涨圈密封、机械密封环、轴向密封、旋片等场合。

10、橡胶

天然橡胶:具有优异的耐屈挠性,良好的耐磨性、耐寒性和绝缘性,撕裂强度高。耐老化、耐候性差、耐油、耐溶剂性也较差。采用天然橡胶胶料制造的胶泵,适宜工作温度在78℃以下。适用于输送多种磨蚀性渣浆和弱酸、弱碱溶液,但不适用于输送强酸、油、脂肪族和芳香族溶液。

丁腈橡胶:是当前应用最广泛的耐油橡胶品种,具有一系列优越性能,耐磨性比天然橡胶高30~45%,耐高温性较天然橡胶、丁苯橡胶都好。但丁腈橡胶的耐天候老化性差。采用丁腈橡胶胶料制造的胶泵,最高使用温度为95℃。该胶种的胶泵耐各种动、植物油、矿物油以及甘醇。

丁基橡胶:采用丁基橡胶胶料制造的衬胶泵件,适于酸性泥浆工作。最高使用温度为100℃,可耐强酸强碱(如盐酸、氢氧化钠),但高浓度的氧化性强酸(如浓硫酸、浓硝酸)会使丁基橡胶降解。

氟橡胶:这种橡胶经硫化后具有优异地耐热、耐臭氧、耐油及耐各种化学药品浸蚀的性能。但氟橡胶在加工、粘接方面较通用橡胶差些,价格也比较昂贵。采用氟橡胶胶料制造的胶泵,允许使用的最高使用温度可达170℃(在普通介质中)。

11、陶瓷

刚玉陶瓷(主要成分AI2O3):普遍具有极高的硬度,良好的耐磨性和化学稳定性,而且绝缘度高,溶点高。在泵行业中主要用于特殊工况条件下的陶瓷泵和机械密封环等。陶瓷除了氢氟酸和含氟的一些其它物质以及热或浓的碱液外,几乎能耐所有腐蚀介质包括热浓硝酸、硫酸、盐酸、王水、盐溶液、有机溶剂等。

氮化硅陶瓷:抗热冲击性能优于氧化铝陶瓷,其它性能与氧化铝陶瓷基本相同。

碳化硅陶瓷:具有优良的耐化学腐蚀性,较高的机械强度,耐磨性好,耐高温、自润滑性好,摩擦系数小等特点,因此可作为高温结构材料,用于泵的机械密封、磁力泵的泵轴等,比普通陶瓷更具有明显的优势。

碳化硅是目前一种较理想的摩擦付材料,它同碳石墨组合配对,其干滑动摩擦系数比氧化铝、硬质合金要小,PV值比氧化铝和硬质合金要高。碳化硅陶瓷耐磨性能优良,除了氢氟酸等少数几种介质外,几乎能耐所有化学品的腐蚀,包括浓硝酸、硫酸、盐酸等强腐蚀液体。

12、永磁材料

铁氧体永磁材料:与金属永磁材料相比,具有高矫顽力,高绝缘性,抗外磁场干扰性好,并价格低廉等优点,可用作磁力泵内外转子的磁钢。

稀土钴永磁材料:具有优异地磁性能,尤其是矫顽力和磁能积是现有永磁材料中最高的,很适合作磁力泵上地永磁体,只是由于这类材料价格昂贵而未能被普遍应用。

13、其它材料

泵用油漆:起保护、装饰和标志作用。按使用效果分防锈漆、绝缘漆、耐酸漆等等;按涂刷层次分底漆、面漆、腻子等等。

泵用毛毡材料:用以制造油封,即密封摩擦处的润滑油不漏,又防止水和灰尘侵入。分细羊毛毡、半粗羊毛毡和粗羊毛毡。

工业用硫化橡胶板(GB5574-85):普通橡胶板、耐酸碱橡胶板、耐油橡胶板、耐热橡胶板。

化工泵密封形式

泵的密封装置主要分两类:一类为静密封,一类为动密封。

静密封通常有垫片密封、O型圈密封、螺纹密封等型式。动密封则主要有软填料密封、油封密封、迷宫密封、螺旋密封、动力密封和机械密封等。

1、O形圈密封

泵中常用的是橡胶O型圈。由于其形状十分简单,因而制造容易,成本低廉,不论O型圈的整体尺寸有多大,其截面尺寸都很小(只有几毫米)所以重量轻,消耗材料少,使用方法简单,安装、拆卸方便,更为突出的优点还在于O形圈具有良好的密封能力,使用范围很宽。

静密封工作压力可达100MPa以上,动密封也可达30Mpa。适用温度为-60~200℃,可满足多种介质的使用要求。因此在泵的设计中得到越来越广泛的应用。

O形密封圈安装在沟槽和被密封面之间,有一定压缩量,由此产生的反弹力给予被密封的光滑面和沟槽底面以初始的压缩应力。从而起到密封作用。

当被密封的液体压力增大时,O形圈的变形也随之增大,从而传递给密封面的压力也增大,密封的作用也增大。这就是O形密封圈具有良好密封能力的原因。

2、垫片密封

化工泵常用的密封方法,有垫片密封法。垫片是离心泵静密封的基本元件,使用范围非常广泛。垫片的选型主要根据化工泵输送介质、温度、压力和腐蚀性等因素决定。

垫片密封机理:

泄漏即介质从有限空间内部流到外部,或从外部进入有限空间内部的人们不希望发生的现象,介质流动通过内外空间的交界面即密封面发生泄漏。造成泄漏的根本原因是由于接触面上存在间隙,而接触面两侧的压力差、浓度差则是泄漏的推动力。

由于密封面形式及加工精度等因素的影响,密封面上存在间隙在所难免,这就会造成密封面不完全吻合,从而发生泄漏。要减少泄漏,就必须使接触面最大程度地嵌合,即减小泄漏通道的 截面积,增加泄漏阻力,并使之大于泄漏推动力。

对密封面施加压紧载荷,以产生压紧应 力,可提高密封面的接触程度,当应力增大到足以引起表面产生明显的塑性变形时,就可以填补密封面的间隙,堵塞泄漏通道。

使用垫片的目的就是利用垫片材料在压紧载荷的作用下较容易产生塑性变形的特性,使之填平法兰密封面的微小凹凸不平,从而实现密封。

垫片的选择:

化工泵密封垫片选择化工泵所抽取的介质有腐蚀、挥发、爆炸等危险性的存在,对泵体的密封性能要求,要比其他种类的泵高很多。化工泵常用的密封方法,有垫片密封法。垫片是离心泵静密封的基本元件,使用范围非常广泛。垫片的选型主要根据化工泵输送介质、温度、压力和腐蚀性等因素决定。

当化工泵输送介质,对温度和压力不高时,一般选用非金属密封垫片;

当化工泵输送介质为中压高温时,选用非金属与金属组合垫片。

非金属垫片在泵上应用最为普遍,其材料一般为纸、橡胶和聚四氟乙烯。当温度不超过120℃,压力在1.0Mpa以下时,一般选用青壳纸或模造纸垫片。

如果当化工泵输送介质为油,温度在-30~110℃时,一般选用耐老化性能较好的丁晴橡胶。当当化工泵输送介质,在-50~200℃时,选用氟橡胶更为合适。因为它除了耐油耐热外,机械强度大也是其主要特征。

在化工泵中由于所输送介质具有腐蚀性,所以一般选用聚四氟乙烯做为垫片材料。随着化工泵使用的领域越来越广泛,所输送介质种类也越来越多,因此在选用垫片材质时应查阅相关资料或通过实验后再做出正确选择。

3、油封密封

化工泵油封是一种自紧式唇状密封,其结构简单,尺寸小,成本低廉,维护方便,阻转矩较小,既能防止介质泄漏,也能防止外部尘土和其它有害物质侵入,而且对磨损有一定的补偿能力,但不耐高压,所以一般用在低压场合的化工泵上。

化工泵依靠离心原理来抽取液体物料,特殊材料制成的化工泵适用于瓶、桶、缸、池或其他容器中抽取腐蚀性液体。由于化工泵所抽取的介质有腐蚀、挥发、爆炸等危险性的存在,对泵体的密封性能要求,要比其他种类的泵高很多。

化工泵油封应安装在制造精度为h8~h9,表面粗糙度为1.6~0.8μm且经过表面硬化处理的轴上。密封介质不应含有固体微粒和杂质,否则会造成油封和轴的迅速磨损而使密封失效。

在选择此种密封方法是,要充分考虑化工泵所输送到物料的性能和要求,以避免不必要的泄漏,防止事故的发生。

造成油封漏油的主要因素:

油封密封不严是造成漏油的主要因素。当轴出现磨损形成沟槽,即使更换新油封仍不能密封时,是由于油封唇口与轴的接触压力下降,造成安装后油封唇直径与轴径的过盈量太小。

现以S195型柴油机曲轴油封为例,分析其密封不严的主要原因是:

油封密封不严而漏油的对策:

(1)掌握和识别伪劣产品的基本知识,选购优质、标准的油封。

(2)安装时,若轴径外表面粗糙度低或有锈斑、锈蚀、起毛刺等缺陷,要用细砂布或油石打磨光滑;在油封唇口或轴径对应位置涂上清洁机油或润滑油脂。

油封外圈涂上密封胶,用硬纸把轴上的键槽部位包起来,避免划伤油封唇口,用专用工具将油封向里旋转压进,千万不能硬砸硬冲,以防油封变形或挤断弹簧而失效;若出现唇口翻边、弹簧脱落和油封歪斜时必须拆下重新装入。应该注意的是:当轴径没有磨损和油封弹簧弹力足够时,不要擅自收紧内弹簧。

(3)应用在机械上的油封一般工作条件恶劣、环境温差大、尘埃多、机具振动频繁使机件受力状况不断变化时,要勤检查、保养和维护。

(4)如轴径和轴承磨损严重;油封橡胶老化或弹簧失效等,应及时进行修理和更换相应部件。

(5)对不正常发热的部件或总成应及时排除故障;避免机械超速、超负荷运转,以防止油封唇口温度升高、橡胶老化、唇口早期磨损等。

(6)要经常检查机油油位,若机油杂质过多,存有合金粉末、金属铁屑时要彻底更换新机油。所换机油牌子和质量要符合季节的要求。

建议在机油中添加迈特雷超级密封剂&润滑剂,它是一种极好的齿轮箱添加剂,可以在部件上形成一种惰性材料薄膜,它可以减缓油封的渗漏,延长油封齿轮的使用寿命,也可以降低齿轮箱的噪音,这种迈特雷超级密封润滑剂的使用不会对油品造成污染或使油品变质。

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(来源:中国泵阀第一网)

本文标签: 泵的密封 
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