化工泵要應對各種酸堿腐蝕、結晶、溫度變化等惡劣工況,所以在泵閥行業中屬于技術含量較高的一種產品。而化工泵運行性能其決定性作用的則是化工機械密封的性能。華力泵業歷經多年潛心研究,把重點放在了密封部件的研發與創新之上,使之可以應對不同工況,從而提高化工泵整體性能。
機械密封的摩擦副(密封副)主要由動、靜環組成,有時還有中間浮動環。
(1)對摩擦副密封環的設計要求! 根據機械密封的工作特點和要求,應考慮下列問題:
1)摩擦副(密封副)的材料應選用該條件下摩擦和磨損量最少且耐腐蝕的并允許干摩擦(至少允許能在短時間內干摩擦)的材料。
2)選材時若比壓或pv值超過允許值,則可采用減小面積比(采用平衡型密封)的辦法。但必須注意隨著面積比的減小,密封的可靠性下降,因為在縫隙內流體膜壓作用下密封面有開啟失效的可能性。
3)結構設計時應盡可能減小密封面平均直徑,以降低周速和摩擦副溫度。
4)摩擦副中軟材料環的密封面寬度應比硬材料環窄,以免硬環對磨時陷入軟環引起密封面剝落或強烈的磨損。軟、硬環密封面寬度差對于軸徑為5~150mm 的密封,其值為1~4mm。硬對硬的摩擦副的環寬可以相同,也可以不同,因為磨損極微,不致于互相嵌入。
5)隨著密封寬度的減小,摩擦副內摩擦熱減少而使散熱性改善。此外,密封面的磨損也比較均勻,縫隙有效高度也會隨之而減小。這樣減小密封面寬度比較合理,但是太窄的密封面損壞的危險性增大(進入磨粒、出現擦傷、沖蝕磨損),局部強度下降和承磨突臺的剛度下降。塑料的導熱性差,寬度對溫度有影響,因此塑料環寬應小于一般石墨環。氣體端面密封由于磨粒對密封面損傷可能性較小,可以比液體端面密封寬度取得小些。但當氣體端面密封承載能力較小時,寬度宜取大值。流體動壓密封因為開槽,其寬度比普通機械密封大,流體靜壓密封的寬度比前兩種密封更大,因為它是由力平衡和允許泄漏量來確定的。
6)密封環的斷面形狀和定位方式應保證密封面變形量最小,形狀盡可能趨向矩形或方形斷面。脆性材料環要注意過渡斷面處應是均緩過渡,圓角半徑為 1~3mm ,這樣做,強度要比尖角過渡大一倍。
7)摩擦副組裝時其定位和固裝方式都有所不同,取決于密封的工作參數和結構,可以采用鑲嵌、粘接、箍裝等方式。
8)選擇靜、動環時,考慮動環的給熱系數比靜環大,因此考慮動環用導熱率較高的材料制作。改變摩擦副環的形狀也有利于改善摩擦副的給熱情況并降低摩擦副溫度。例如,在密封面附近開環形槽。導熱串高的材料做成厚環,其散熱效果將會改善。
9)摩擦副密封面不垂直對其工作有不良影響(如安裝、制造、振幅和其它不良因素對工作有影響),因此必須采用結構和工藝措施保證最小的誤差。動環誤差一般比靜環大,因此高速下采用靜止式。
10)摩擦副環上徑向作用力取決于對中精度、軸與軸套同心度和密封面不垂直度,應盡可能減小此力。
(2)對摩擦副材料的要求
1)機械強度高———耐壓、耐壓力變形;
2)自潤滑性能好———耐干磨性、耐高負荷性;
3)材料配對性能好———磨合性好、無過大的磨損和對偶腐蝕(組對材料電位差<250mV);
4)耐磨性好———壽命長;
5)導熱性好———散熱性好;
6)耐熱性好———耐高溫性能好;
7)耐熱沖擊性好———抗熱裂性能好(耐熱沖擊系數高);
8)耐腐蝕性強———耐腐蝕和耐沖擊;
9)線膨脹系數小———耐熱變形、尺寸穩定性好;
10)加工性能好———切削加工性、成型性能好;
11)氣密性好;
12)密度小。
( 3)動、靜環結構 ,圖2-1 所示為幾種動環的結構形式。圖2-1a~d所示為平衡型結構;圖 2-1e所示為非平衡型結構。圖2-1a所示為硬面采用壓配裝在環上并用 O形圈密封,這種結構適用于高壓,其變形量小,但在溫度作用下配合處容易松脫,通常用銷釘防轉。圖2-1b所示為復層結構,耐磨性好,易加工,但復層與基體結合強度不夠會掉皮。圖2-1c所示為鑲嵌熱裝結構,加工方便,但配合選得不合適,高溫時易脫落。圖2-1d、e所示為整體結構,可以避免上述幾種缺點,但全部用硬質合金加工較困難且價格較貴。


圖 2-2所示為幾種靜環結構形式。圖 2-2a所示為常用的浮動型結構;圖2-2b所
示為雙 V形圈密封的浮動型結構,具有補償能力;圖2-2c所示為壓配,采用雙 O形密封圈,中間可供靜環冷卻;圖2-2d所示為夾持結構,既可供靜環冷卻,又可以減小變形(因為剛度較好),一個端面磨完后掉過來還可以用另一個端面;圖2-2e、f 為固定結構,分別固定在壓蓋上或軸肩上。