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密封设计中的选型

 

密封设计中的选型

 

  机械密封结构型式的选择是设计环节中的重要步骤,必须先进行调查:①工作参数介质压力、温度、轴径和转速。②介质特性浓度、粘度、腐蚀性、有无固体颗粒及纤维杂质,是否易汽化或结晶等。③主机工作特点与环境条件连续或间歇操作;主机安装在室内或露天;周围气氛性质及气温变化等。④主机对密封的允许泄漏量、泄漏方向(内漏或外漏)要求;寿命及可靠性要求。⑤主机对密封结构尺寸的限制。⑥操作及生产工艺的稳定性。

  1.根据工作参数p、v、t选型

  这里p是指密封腔处的介质压力,根据p值的大小可以初步确定是否选择平衡式的结构以及平衡程度。对于介质粘度高、润滑性好的,p0.8MPa,或低粘度、润滑性较差的介质,p0.5MPa时,通常选用非平衡式结构。p值超过上述范围时,应考虑选用平衡式结构。当p>15MPa时,一般单端面平衡式结构很难达到密封要求,此时可选用串联式多端面密封。

  是指密封面平均直径的圆周速度,根据值的大小确定弹性元件是否随轴旋转,即采用弹簧旋转式或弹簧静止式结构,一般<20~30m/s的可采用弹簧旋转式,速度更高的条件下,由于旋转件的不平衡质量易引起强烈振动,最好采用弹簧静止式结构。若p和的值都高时,可考虑选用流体动压式结构。

  t是指密封腔内的介质温度,根据t的大小确定辅助密封圈的材质、密封面的冷却方法及其辅助系统。温度t在0~80℃范围内,辅助密封圈通常选用丁腈橡胶O形密封圈;-50℃t<150℃,根据介质腐蚀性强弱,可选用氟橡胶、硅橡胶或聚四氟乙烯成型填料密封圈:温度<-50或t150℃时,橡胶和聚四氟乙烯会产生低温脆裂或高温老化,此时可采用金属波纹管结构。介质浊度高于80℃时,在密封领域中通常就要按高温来考虑,此时必须采取相应的冷却措施。

  2.根据介质特性选型

  腐蚀性较弱的介质,通常选用内置式机械密封,其端面受力状态和介质泄漏方向都比外置式合理。对于强腐蚀性介质,由于弹簧选材较困难,可选用外置式或聚四氟乙烯波纹管式机械密封,但一般只适用p0.2~0.3MPa的范围内。

  易结晶、易凝固和高粘度的介质,应采用大弹簧旋转式结构。因为小弹簧容易被固体物堵塞,高粘度介质会使小弹簧轴向补偿移动受阻。

  易燃、易爆、有毒介质,为了保证介质不外漏,应该采用有封液(隔离液)的双端面结构。

  按上述工作参数和介质特性选定的结构往往只是一个初步方案,最终确定还必须考虑主机的特征和对密封的某些特殊要求。例如,火箭发动机的密封寿命只需几分钟,但要求短时间内绝对不漏。舰船上的主机有时为了获得更有效的空间,对密封的尺寸和安装位置往往提出十分苛刻的要求,又如潜艇上的排水泵,在潜艇沉浮过程中,压力变化幅度很大等。在这些情况下,就不能按常规选择标准结构,而必须对具体工况作特殊设计,同时采取必要的辅助措施。

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