Обзор механического уплотнения
Механическое уплотнение (торцовое уплотнение) — это устройство, используемое для устранения уплотнения между вращающимся валом и корпусом. Он перпендикулярен оси вращения по крайней мере парой торцевых поверхностей давления жидкости и компенсационного механизма упругости (или магнитного) и вспомогательных уплотнений в роли взаимодействия для поддержания посадки и относительного скольжения и представляет собой устройство для предотвращает утечку жидкости, обычно используется в насосах, компрессорах, реакционных смесительных котлах и других машинах с вращающейся жидкостью, но также используется в коробках передач, кораблях и других уплотнениях хвостового вала. Таким образом, механическое уплотнение является универсальным устройством уплотнения вала.
Конструкция механического уплотнения разнообразна, наиболее часто используемой конструкцией механического уплотнения является торцевое уплотнение. Статическое кольцо торцевого уплотнения, динамическое кольцо, состоящее из пары фрикционных тисков, роль фрикционных тисков заключается в предотвращении утечки среды. Требуется статическое кольцо, динамическое кольцо с хорошей износостойкостью, динамическое кольцо может гибко перемещаться в осевом направлении, автоматически компенсировать износ уплотнительной поверхности, чтобы оно хорошо сочеталось со статическим кольцом; статическое кольцо имеет плавающую роль буфера. По этой причине уплотнительная поверхность требует хорошего качества обработки, чтобы обеспечить хорошую посадку уплотнительных тисков. В состав основных компонентов механического уплотнения входят статическое кольцо, динамическое кольцо, сальник, нажимное кольцо, пружина, позиционирующее кольцо, втулка, динамическое уплотнительное кольцо, статическое уплотнительное кольцо, уплотнительное кольцо втулки и так далее.
Упругий элемент (пружина, сильфон) в основном играет роль предварительного натяга, компенсации и буфера, требует всегда сохранять достаточную эластичность для преодоления вспомогательными уплотнениями и передаточными частями трения и инерции подвижного кольца и т. д., чтобы гарантировать, что конец уплотнение подгонки и следование подвижному кольцу, требования к материалу по устойчивости к коррозии и усталости.
Вспомогательное уплотнение (кольцо 0, V-образное кольцо, U-образное кольцо, клиновое кольцо, фасонное кольцо и т. д.) Оно в основном играет роль статического кольца и динамического кольцевого уплотнения, но также играет плавающую и буферную роль. Требования к уплотняющему элементу статического кольца для обеспечения уплотнения между статическим кольцом и сальником, статическое кольцо имеет определенную степень плавания, уплотнительный элемент динамического кольца обеспечивает уплотнение между динамическим кольцом и валом или втулкой и плавание динамического кольца. Требование к материалу – термостойкость и т. д.
Во-вторых, преимущества и недостатки механических уплотнений.
1, преимущества
(1) надежная конструкция, утечка может быть ограничена до очень незначительной, при условии, что шероховатость и прямолинейность основной уплотнительной поверхности могут обеспечить соответствие требованиям, пока износостойкость материала хорошая, механическое уплотнение может обеспечить очень небольшую утечку, или даже невидимая невооруженным глазом утечка.
(2) Долгая жизнь. В механическом уплотнении основной частью износа является торцевая поверхность трения уплотнения, поскольку износ торцевой поверхности уплотнения при нормальных условиях эксплуатации невелик, как правило, его можно использовать непрерывно в течение 1-2 лет, также возможны особые случаи. привык от 5 до 10 лет.
(3) Нет необходимости регулировать работу. Поскольку механическое уплотнение зависит от силы пружины и давления жидкости, обеспечивающих посадку фрикционных тисков, при автоматическом поддержании контакта после сборки не нужно будет регулировать, как обычное сжатие мягкой набивки.
(4) Устойчивость к вибрации. При скорости 3000 об/мин максимальная амплитуда не превышает 0,05 мм, при этом значение PV постоянно улучшается.
(5) Низкая потеря мощности. Сальниковое уплотнение воздействует на вал или втулку за счет сжатия сальника. Уплотнение уплотнения и прямое трение вала, давление уплотнения, чем сильнее трение, тем больше потребляемая мощность. Трение механического уплотнения находится в полужидком состоянии трения, коэффициент трения очень мал, потеря мощности механического уплотнения составляет 10 ~ 50% от уплотнения набивки.
(6) Вал с сильфонным уплотнением или втулка вала не подвержены износу и не чувствительны к вибрации вращающегося вала и отклонению вала относительно корпуса.
(7) Широкий спектр применения. Если среда легковоспламеняющаяся, взрывоопасная, токсичная и вредная, герметизацию можно обеспечить с помощью механических уплотнений. Он также подходит для высокой температуры, низкой температуры, высокого давления, вакуума на различных скоростях и уплотнения оборудования с агрессивными средами.
Недостатки
(1) например, структура более сложна, чем уплотнение упаковки, требования к высокой точности обработки и определенные методы установки, особенно требования к установке сухого газового уплотнения выше. И технология уплотнения быстро развивается, новые технологии продолжают появляться в нашем обслуживании, что приносит новые проблемы.
(2) Сложная конструкция, разборка и установка неудобны. По сравнению с другими уплотнениями количество деталей механического концевого уплотнения велико, что требует точности и сложной конструкции. Тем более в сборе сложнее разобрать с конца вала, чтобы вытащить уплотнительное кольцо, должна быть часть машины (муфта) или вся разобрана. В эту проблему были внесены некоторые улучшения, такие как использование легкой разборки и качества сборки, которые могут быть гарантированы за счет разъемных и собранных механических уплотнений и так далее.
Принцип работы механического уплотнения
Механические уплотнения, также известные как торцевые уплотнения, основаны на паре или нескольких парах перпендикулярных валу для относительного скольжения торцевой поверхности под давлением жидкости и механизме компенсации эластичного (или магнитного), опирающегося на вспомогательное уплотнение посадка и другой конец обеспечивают посадку и относительное скольжение, чтобы предотвратить утечку жидкости.
Выбор распространенных материалов для механических уплотнений
Чистая вода, комнатная температура: (динамическая) 9Cr18, 1Cr13 наплавка кобальт хром вольфрам, чугун; (статический) пропитанный смолой графит, бронза, фенольный пластик.
Речная вода (с осадком), комнатная температура: (динамический) карбид вольфрама, (статический) карбид вольфрама.
Морская вода, комнатная температура: (динамический) карбид вольфрама, наплавка 1Cr13, вольфрам-кобальт-хром, чугун; (статические) пропитанные смолой графит, карбид вольфрама, металлокерамика.
Перегретая вода 100 градусов Цельсия: (динамический) карбид вольфрама, наплавка 1Cr13 вольфрам-кобальт-хром, чугун; (статические) пропитанные смолой графит, карбид вольфрама, металлокерамика.
Бензин, смазочное масло, жидкие углеводороды, комнатная температура: (динамический) карбид вольфрама, наплавка 1Cr13 кобальт-хром-вольфрам, чугун; (статический) пропитанный смолой или сплавом олова и сурьмы, графит, фенольный пластик.
Бензин, смазочное масло, жидкие углеводороды, 100 градусов: (динамический) карбид вольфрама, наплавка 1Cr13 кобальт-хром-вольфрам; (статические) пропитанные бронзой или графитовой смолой.
Бензин, смазочное масло, жидкие углеводороды, с частицами: (динамический) карбид вольфрама; (статический) карбид вольфрама.
Виды и применение герметизирующих материалов
Уплотнительные материалы должны соответствовать требованиям уплотнительной функции. Из-за различных герметизируемых сред, а также различных условий работы оборудования, уплотнительный материал должен иметь различную адаптируемость. Требования к уплотнительным материалам в целом следующие:
(1) материал плотный, из него нелегко вытечь.
(2) соответствующая механическая прочность и твердость.
(3) хорошее сжатие и упругость, небольшая остаточная деформация.
(4) высокая температура не размягчается, не разлагается, низкая температура не затвердевает, не хрупкая.
(5) хорошая коррозионная стойкость, в кислоте, щелочи, масле и других средах может работать в течение длительного времени, изменение объема и твердости невелико и не прилипает к металлической поверхности.
6) Малый коэффициент трения, хорошая износостойкость.
7) Его можно комбинировать с уплотнительной поверхностью.
8) Хорошая устойчивость к старению, долговечность.
9) Удобство обработки и изготовления, недорогие, легкодоступные материалы.
Установка торцевого уплотнения, применение технических требований
(1) Радиальное биение вращающегося вала оборудования должно быть меньше или равно 0.04 миллиметра, а осевое биение не должно превышать 0,1 миллиметра;
(2) Уплотняющая часть оборудования должна содержаться в чистоте во время установки, уплотнительные детали должны быть очищены, торцевая поверхность уплотнения должна быть неповрежденной, а попадание загрязнений и пыли в уплотнительную часть должно быть предотвращено;
(3) В процессе установки строго запрещается прикасаться и стучать, чтобы не повредить фрикционное механическое уплотнение и не повредить уплотнение;
(4) Поверхность, контактирующая с уплотнением во время установки, должна быть покрыта слоем чистого механического масла, чтобы обеспечить плавную установку;
(5) При установке статического кольцевого сальника затягивайте винты с одинаковой силой, чтобы обеспечить соответствие торцевой поверхности статического кольца и оси вертикальным требованиям;
(6) После установки нажмите на подвижное кольцо вручную, что позволит подвижному кольцу гибко перемещаться по валу и иметь определенную степень эластичности;
(7) После установки проведите рукой по вращающемуся валу, вращающийся вал не должен ощущаться легкости и тяжести;
(8) Перед работой оборудование должно быть заполнено средой во избежание сухого трения и разрушения уплотнения.
Разработка и применение торцовых уплотнений в промышленности
Резина является наиболее часто используемым уплотнительным материалом. Помимо резины, для герметизации подходят такие материалы, как графит, политетрафторэтилен и различные герметики.
Текущее использование новых материалов и процессов различных механических уплотнений новой технологии прогрессирует быстрее, существуют следующие новые технологии механических уплотнений. Технология уплотнения канавок уплотнительной поверхности в последние годы, уплотнительная поверхность механического уплотнения открыла множество канавок для потока для создания эффекта статического и динамического давления жидкости, а теперь и в постоянном обновлении.
Технология уплотнения с нулевой утечкой в прошлом всегда считала, что контактное и бесконтактное механическое уплотнение невозможно добиться нулевой утечки (или отсутствия утечки). Использование израильской технологии уплотнения канавок привело к созданию бесконтактного механического концевого уплотнения с нулевой утечкой новой концепции и использовалось в смазочных насосах атомных электростанций. Технология газового уплотнения всухую. Этот вид уплотнения представляет собой технологию уплотнения канавок для газового уплотнения. Технология уплотнения при перекачке вверх по потоку, то есть использование уплотняющей поверхности в открытой канавке будет ниже по потоку, небольшое количество утечки жидкости перекачивается обратно вверх по потоку.
Строение вышеперечисленных типов уплотнений характеризуется:
Использование неглубоких канавок, а толщина пленки и глубина канавки для потока находятся на микронном уровне, а также использование смазочных канавок, радиальных уплотнительных перемычек и окружной уплотнительной перегородки, состоящей из уплотнительной и несущей части. Можно также сказать, что шлицевое уплотнение представляет собой комбинацию плоского уплотнения и шлицевого подшипника.
Преимуществами являются малая утечка (даже отсутствие утечки), большая толщина пленки, отсутствие контактного трения, низкое энергопотребление и тепловыделение. Технология уплотнения динамического давления терможидкости - это использование различных форм более глубокой канавки потока уплотняющей поверхности, что приводит к локальной тепловой деформации, чтобы создать эффект гидродинамического клина. Этот тип уплотнения, способный выдерживать гидродинамическое давление, называется термогидродинамическим клиновым уплотнением.
Технологию сильфонного уплотнения можно разделить на технологию механического уплотнения с формованными металлическими сильфонами и сварными металлическими сильфонами.
Технология многостороннего уплотнения подразделяется на двойное уплотнение, уплотнение промежуточного кольца и технологию многократного уплотнения. Существует также технология параллельного торцевого уплотнения, технология уплотнения монитора, технология комбинированного уплотнения и так далее.
Программа и характеристики промывки торцового уплотнения
Целью промывки является предотвращение накопления примесей, предотвращение образования воздушных карманов, сохранение и улучшение смазки и т. д., когда температура промывочной жидкости низкая, оба имеют охлаждающий эффект. Способы промывки в основном следующие:
(А) внутренняя промывка
1, положительная промывка
(1) характеристики: использование работы хоста, являющегося герметизированной средой, от выходного конца насоса через трубопровод в полость уплотнения.
(2) Применение: используется для очистки жидкости, p1 немного больше, чем p, когда температура высокая или примеси, можно установить в охладитель трубопровода, фильтр и т. д.
2, обратная промывка
(1) Особенности: использование работы хоста, являющегося герметизируемой средой, введенной выходным концом полости уплотнения насоса, после промывки через трубопровод поток обратно к входу насоса.
(2) Применение: используется для очистки жидкости и р в<>
3, Полная промывка
(1) характеристики: использование работы хоста, являющегося герметизируемой средой, от выходного конца насоса через трубопровод в полость уплотнения, промывки, а затем обратного потока через трубопровод к входу насоса.
(ii) внешняя промывка
Характеристики: введение в полость уплотнения для промывки внешних систем и герметичных сред, совместимых с чистой жидкостью.
Применение: внешнее давление промывочной жидкости должно быть больше, чем давление герметичной среды 0.05 - 0.1МПа, применимое к среде при высокой температуре или наличии твердых частиц. Поток промывочной жидкости должен гарантированно отводить тепло, а также удовлетворять потребности в промывке и не вызывать эрозии уплотнений. С этой целью необходимо контролировать давление в полости уплотнения и скорость промывочного потока, обычно скорость потока чистой промывочной жидкости должна быть менее 5 м/с;
Скорость потока, содержащая частицы шламовой жидкости, должна быть менее 3 м/с. Для достижения вышеуказанного значения скорости потока разница между давлением промывочной жидкости и давлением в полости уплотнения должна составлять<0.5MPa, generally take 0.05 - 0.1MPa, the double end mechanical seal can be taken as 0.1 - 0.2MP, the location of the orifice of the flushing liquid into the sealing cavity and discharged, it should be set up in the vicinity of sealing end face and should be close to the side of the dynamic ring, in order to prevent graphite ring erosion or caused by uneven cooling. In order to prevent the graphite ring from being eroded or deformed due to temperature difference caused by uneven cooling, as well as the accumulation of impurities and coking, etc., tangential introduction or multi-point flushing can be used. If necessary, the flushing liquid can be hot water or steam.
Анализ причин типичной неисправности механического уплотнения
(A) само механическое уплотнение
1, установлен на месте или неровно.
2, коэффициент нагрузки слишком велик или расчет торцевого давления необоснован.
3, неправильный выбор материала.
4. Уплотняющая поверхность не плоская.
5, поверхность уплотнения слишком широкая или слишком узкая.
(B) проблемы вспомогательной системы
1. Сложные условия работы, но без промывки и других вспомогательных средств.
2. Засорение промывочной трубки.
3, масштабирование охлаждающей трубы.
(C) среда и условия труда
1, средняя коррозионная активность.
2, среда содержит твердые частицы.
3, насосное оборудование.
4, кристаллизация уплотняющей поверхности.
5, вязкость среды слишком велика.
(D) проблемы с насосом
1. Недостаточная точность обработки вала, струнный вал, прыжки, установочный зазор слишком велик.
2. Насос слишком сильно вибрирует после открытия.
3, уплотнительное кольцо сальника нехорошее.
4. Уплотнительная коробка не плоская.
5. Установка механического уплотнения не обеспечивает должного сжатия.
Распространенное явление утечки
Утечка механического уплотнения составляет долю всех ремонтных насосов более 50 %, работа механического уплотнения напрямую влияет на нормальную работу насоса, обобщается и анализируется следующим образом:
1, периодическая утечка
(1) осевое колебание ротора насоса, вспомогательное уплотнение и излишек вала большие, динамическое кольцо не может гибко перемещаться на валу. В насосе переворачивается динамический и статический износ колец, чтобы не компенсировать смещение.
Контрмеры: при сборке механических уплотнений осевое перемещение вала должно быть менее 0,1 мм, вспомогательные уплотнения и излишки вала должны быть умеренными, чтобы гарантировать, что радиальное уплотнение в то же время время, динамическое кольцо собрано так, чтобы вал мог двигаться гибко (чтобы динамическое кольцо, прижатое к пружине, могло свободно пружинить).
(2) Количество смазки уплотняющей поверхности недостаточно, чтобы вызвать сухое трение или вытягивание волос на торцевой поверхности уплотнения.
Меры противодействия: высота поверхности смазки в полости масляной камеры должна быть выше, чем динамическая и статическая поверхность уплотнения кольца.
(3) периодическая вибрация ротора. Причина в том, что статор, верхняя и нижняя торцевые крышки не отцентрированы или рабочее колесо и главный вал не сбалансированы, паровая коррозия или повреждение (износ) подшипников; такая ситуация сокращает срок службы уплотнения и приводит к утечкам.
Меры противодействия: Вышеуказанные проблемы можно устранить в соответствии со стандартами технического обслуживания.
2, утечка из-за давления
(1) Высокое давление и волна давления, вызванная утечкой механического уплотнения из-за удельного давления пружины и общего удельного давления, конструкция слишком велика, а давление в полости уплотнения превышает 3 МПа, что приведет к тому, что удельное давление на торцевой поверхности уплотнения будет слишком большим, жидкостная пленка трудно сформировать, износ торцевой поверхности уплотнения серьезен, выделение тепла увеличивается, что приводит к термической деформации поверхности уплотнения.
Контрмеры: При сборке механического уплотнения сжатие пружины должно выполняться в соответствии с правилами, не допускается слишком большое или слишком маленькое явление, а также следует принять меры для механического уплотнения в условиях высокого давления. Чтобы сделать торцевое усилие разумным, свести к минимуму деформацию, можно использовать карбид, керамику и другие материалы, устойчивые к высокому давлению, а также усилить меры охлаждающей смазки.
(2) работа в состоянии вакуума, вызванная насосом утечки механического уплотнения в процессе запуска и остановки, из-за засорения впускного отверстия насоса, перекачивающей среды, содержащей газ, и других причин, можно создать отрицательное давление в полости уплотнения, полость уплотнения, если отрицательное давление, приведет к сухому трению торцевой поверхности уплотнения, внутреннее механическое уплотнение приведет к явлению утечки (воды), разница между вакуумным уплотнением и уплотнением положительного давления заключается в уплотнении объекта в направлении разницы, а механическое уплотнение также имеет определенное направление механического уплотнения. Разница между вакуумным уплотнением и уплотнением положительного давления заключается в разнице в направлении объекта уплотнения, а механическое уплотнение также имеет возможность адаптации в определенном направлении.
Контрмеры: использование двойного торцового уплотнения, которое помогает улучшить условия смазки, улучшить характеристики уплотнения.
3, утечка, вызванная средой
(1) большая часть механического уплотнения погружного канализационного насоса разобрана, статические и динамические кольца вспомогательных уплотнений не эластичны, некоторые сгнили, что приводит к утечкам большого количества уплотнений и даже к явлению шлифовального вала. Из-за высокой температуры, сточных вод в слабой кислоте, слабой щелочи на статическом кольце и вспомогательных резиновых уплотнениях подвижного кольца коррозионное воздействие, что приводит к чрезмерным механическим утечкам, материал резинового уплотнения динамического и статического кольца для нитрила -40, не устойчивый к высокая температура, кислота и щелочь, когда сточные воды кисло-щелочные, легко поддаются коррозии.
Меры противодействия: для агрессивных сред следует выбирать резиновые детали по стойкости к высоким температурам, стойкости к слабым кислотам и щелочам из фторкаучука.
(2) твердые частицы примесей, вызванные утечкой механического уплотнения, если твердые частицы попадают на торцевую поверхность уплотнения, царапают или ускоряют износ торцевой поверхности уплотнения, окалина и масло на поверхности вала (втулки) накапливаются быстрее, чем трение Скорость износа, в результате чего динамическое кольцо не может компенсировать смещение износа, срок службы от жесткого трения, чем у стороны трения с твердым графитом, длительный срок службы, потому что твердые частицы будут внедрены в графитовое уплотнительное кольцо внутри уплотнительной поверхности.
Меры противодействия: В местах, где твердые частицы легко проникают, следует использовать карбид вольфрама в качестве фрикционного механического уплотнения из карбида вольфрама.
4, из-за других проблем, вызванных утечкой механического уплотнения.
Механические уплотнения также существуют в конструкции, выбор, установка и другие места недостаточно разумны.
(1) сжатие пружины должно осуществляться в соответствии с положениями явления, которое не может быть слишком большим или слишком маленьким, погрешность ± 2 мм, сжатие слишком велико, чтобы увеличить давление на торцевую поверхность, слишком сильное тепло трения, в результате чего При термической деформации уплотнительной поверхности и ускорении износа торцевой поверхности величина сжатия слишком мала, динамическое и статическое давление на торцевую поверхность кольца недостаточно, его нельзя герметизировать.
(2) Установка динамического кольцевого уплотнительного кольца торцевой поверхности вала (или втулки) и установка статического кольца уплотнительного кольца Торцевая поверхность уплотнительного сальника (или корпуса) должна быть скошена и легкий ремонт, чтобы избежать повреждения динамического и статического кольца при сборке. уплотнительное кольцо.
Нормальная работа уплотнения машины и проблемы с обслуживанием
1. Подготовка и меры предосторожности перед запуском.
Комплексно проверить целостность и соответствие механического уплотнения, а также вспомогательных устройств и трубопроводов монтажу техническим требованиям.
b Перед началом гидростатического испытания механического уплотнения проверьте, нет ли явления утечки механического уплотнения. Если утечка еще есть, следует выяснить причину и попытаться устранить. Если по-прежнему неэффективно, его следует разобрать и установить заново. Общее гидростатическое испытательное давление 2-3 кг/см2.
c В зависимости от вращающегося диска насоса проверьте, светится ли он и ровен ли он. Если диск жесткий или не двигается, следует проверить, неправильный ли размер сборки и разумна ли установка.
2, установка и выключение
a Перед запуском убедитесь, что камера уплотнения заполнена жидкостью. Для транспортировки затвердевшей среды камера уплотнения должна нагреваться паром, чтобы расплавить среду. Перед запуском его необходимо смотать, чтобы мягкое кольцо не сломалось из-за внезапного запуска.
b При использовании насоса вне системы масляного уплотнения механических уплотнений необходимо первым запустить систему масляного уплотнения. Остановите систему масляного уплотнения в последнюю очередь после остановки.
c Подачу охлаждающей воды в полость масляного уплотнения и торцевое уплотнение нельзя прекращать сразу после прекращения работы насоса горячего масла, а подачу охлаждающей воды следует прекращать только тогда, когда температура масла в торцевом уплотнении падает ниже 80 градусов, чтобы избежать повреждения уплотняющих деталей.
3,Бег
a Если после запуска насоса возникла небольшая утечка, за ней следует наблюдать в течение некоторого времени. Если утечка не уменьшается после 4 часов непрерывной работы, насос следует остановить для проверки.
b Рабочее давление насоса должно быть плавным, а колебания давления не должны превышать 1 кг/см2.
c При эксплуатации насосов следует избегать возникновения явления перекачивания, чтобы не вызвать сухое трение уплотняющей поверхности и повреждение уплотнения.
Механическое уплотнение само по себе является требовательным прецизионным компонентом, к которому предъявляются высокие требования к качеству конструкции, обработки и сборки. При использовании механических уплотнений следует проанализировать использование механических уплотнений с учетом различных факторов, чтобы механические уплотнения соответствовали различным техническим требованиям насоса, а также требованиям к использованию сред и адекватным условиям смазки, чтобы гарантировать, что уплотнения надежно работают в течение длительного времени.
