機械密封技術培訓

機械密封技術培訓教材2024/2/161編輯ppt目錄一、機械密封原理二、機械密封的根本零件三、機械密封的計算四、機械密封用材料五、機械密封輔助系統(tǒng)六、機械密封性能的影響因素七、石化行業(yè)典型泵的密封八、機械密封的安裝和使用九、機械密封故障分析十、補充內(nèi)容2024/2/162編輯ppt〔一〕定義與組成〔三〕密封機理〔四〕輔助設施〔五〕機械密封的種類〔六〕旋轉(zhuǎn)式和靜止式機械密封〔七〕內(nèi)裝式和外裝式機械密封〔八〕內(nèi)流式和外流式機械密封〔九〕多彈簧和單彈簧機械密封〔十〕平衡型和非平衡型機械密封

一、機械密封原理2024/2/163編輯ppt〔十一〕補償機構(gòu)形式〔十二〕雙端面機械密封〔十三〕串聯(lián)式機械密封〔十四〕波紋管機械密封〔十五〕集裝式機械密封2024/2/164編輯ppt〔一〕對摩擦副密封環(huán)的要求〔二〕摩擦副匹配要考慮的因素〔三〕密封端面寬度〔四〕密封環(huán)的主要技術要求〔五〕摩擦副端面平面度檢測〔六〕密封端面的粗糙度要求〔七〕動環(huán)〔旋轉(zhuǎn)環(huán)〕〔八〕靜環(huán)〔不旋轉(zhuǎn)〕〔九〕密封環(huán)的種類〔十〕整體式密封環(huán)二、機械密封的根本零件2024/2/165編輯ppt〔十一〕組合式〔十二〕熱裝式密封環(huán)〔十三〕熱裝式密封環(huán)的過盈值選擇〔十四〕輔助密封圈〔十五〕傳動機構(gòu)的作用〔十六〕靜環(huán)防轉(zhuǎn)方式〔十七〕機械密封的彈性元件〔十八〕波紋管種類〔十九〕焊接金屬波紋管密封2024/2/166編輯ppt〔一〕補償環(huán)的受力狀況〔二〕密封端面中液膜反力的分布情況〔三〕液膜反力的計算〔四〕易汽化介質(zhì)中密封端面間的液膜壓力分布〔五〕膜壓系數(shù)的影響因素〔六〕彈簧比壓的計算〔七〕載荷系數(shù)K〔八〕端面比壓〔九〕波紋管的有效作用直徑de〔十〕PV值三、機械密封的計算2024/2/167編輯ppt〔一〕摩擦副材料要求〔二〕制造摩擦副的常用材料〔三〕碳石墨〔四〕硬質(zhì)合金WC〔五〕SiC陶瓷〔六〕Al2O3陶瓷及其它陶瓷介紹〔七〕外表堆焊硬質(zhì)合金〔八〕作摩擦副的金屬材料〔九〕填充聚四氟乙烯〔十〕輔助密封圈材料要求四、機械密封用材料2024/2/168編輯ppt〔十一〕合成橡膠〔十二〕柔性石墨〔也稱膨脹石墨〕〔十三〕彈性元件材料〔十四〕機械密封中基體材料2024/2/169編輯ppt〔一〕為什么機械密封要采用輔助系統(tǒng)〔二〕什么是輔助系統(tǒng)〔三〕自沖洗的形式〔四〕循環(huán)沖洗〔五〕注入式?jīng)_洗〔六〕沖洗液進入密封腔的方式〔七〕沖洗量確實定〔八〕沖洗量的控制〔九〕沖洗壓力確實定〔十〕密封腔中的壓力確定五、機械密封輔助系統(tǒng)2024/2/1610編輯ppt〔十一〕對沖洗流體的要求〔十二〕熱油泵的沖洗液選擇〔十三〕烷基化裝置中濃硫酸的沖洗液的選擇〔十四〕輕烴、輕油泵密封沖洗液的選擇〔十五〕機械密封的冷卻方式〔十六〕輔助設施在何種工況下必須選用2024/2/1611編輯ppt〔一〕密封性的影響因素〔二〕機械密封端面的摩擦狀態(tài)〔三〕載荷系數(shù)對密封性能的影響〔四〕彈簧比壓對密封性能的影響〔五〕端面粗糙度對密封性能的影響〔六〕端面間縫隙形狀對密封性能的影響〔七〕產(chǎn)生端面不平行的原因〔八〕密封端面的機械變形〔九〕密封端面的熱變形〔十〕影響機械密封性能的其它因素六、機械密封性能的影響因素2024/2/1612編輯ppt〔一〕石化行業(yè)高溫泵〔熱油泵〕密封分析〔二〕輕烴泵密封分析〔三〕低溫泵密封分析〔四〕高速機械密封七、石化行業(yè)典型泵的密封2024/2/1613編輯ppt〔一〕安裝機封的泵的技術要求〔二〕安裝密封前要了解泵及介質(zhì)情況〔三〕機械密封的安裝〔四〕泵的抽空和汽蝕八、機械密封的安裝和使用2024/2/1614編輯ppt〔一〕摩擦痕跡大于端面寬度〔二〕摩擦痕跡小于端面寬度〔三〕硬環(huán)上無摩擦痕跡〔四〕石墨端面出現(xiàn)均勻的環(huán)狀溝紋〔五〕石墨端面中間產(chǎn)生環(huán)狀深溝〔六〕石墨內(nèi)緣磨損〔七〕石墨環(huán)臺階過早全磨掉〔八〕石墨環(huán)外緣出現(xiàn)缺口〔九〕石墨環(huán)斷裂〔十〕石墨環(huán)出現(xiàn)蝕坑九、機械密封故障分析2024/2/1615編輯ppt〔十一〕硬質(zhì)合金外表灼傷和裂紋〔十二〕其它故障簡介〔十三〕泵抽空密封失效現(xiàn)象〔十四〕密封腔中汽蝕，密封失效現(xiàn)象〔十五〕密封端面汽化的失效現(xiàn)象〔十六〕泵振動過大的失效現(xiàn)象〔十七〕沒有沖洗的故障現(xiàn)象〔十八〕動環(huán)選材本卷須知2024/2/1616編輯ppt〔一〕機械密封標準介紹〔二〕機械密封輔助系統(tǒng)〔三〕機械密封的安裝〔四〕磁力密封介紹〔五〕高壓機械密封研制十、補充內(nèi)容2024/2/1617編輯ppt一、機械密封原理〔一〕定義與組成〔圖1-1〕組成:1.密封端面：動環(huán)、靜環(huán)─摩擦副2.緩沖補償機構(gòu)：由彈性元件(圓柱彈簧、圓錐彈簧、波片彈簧、波紋管等)構(gòu)成。—使貼合;3.輔助密封圈：包括動環(huán)密封圈、靜環(huán)密封圈等，有各種形式：如O型圈、V型圈、楔形圈等2024/2/1618編輯ppt機械密封是一種用于旋轉(zhuǎn)流體機械的軸封裝置?！灿糜陔x心泵、離心機、反響釜、壓縮機等設備，軸和設備腔體間存在一個圓周間隙，設備介質(zhì)從中泄漏，因此必須設一道阻漏裝置。因機械密封具有泄漏少、壽命長等優(yōu)點，成為了主要的軸密封方式，又叫端面密封?！吃趪矣嘘P標準中的定義：由至少一對垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的端面組成,在流體壓力及補償機構(gòu)彈力(或磁力)共同作用下，以及輔助密封圈的配合下，該對端面保持貼合并相對滑動，而構(gòu)成的防止流體泄漏的裝置。2024/2/1619編輯ppt3、原理通過一系列零件將徑向密封轉(zhuǎn)化為軸向密封，在彈簧和介質(zhì)壓力共同作用下，對由于設備運行所造成的軸向磨損可以及時補償，使軸向密封面始終保持貼合。由于機械密封〔軸向密封〕在運行中可以對軸向磨損進行補償，而填料密封〔徑向密封〕不能對徑向磨損進行補償，故機械密封比填料密封壽命長。2、傳動關系軸或軸套───緊固螺釘5──彈簧座4──彈簧3─補償環(huán)1壓蓋──防轉(zhuǎn)銷8─非補償環(huán)6〔三〕密封機理1、4個密封點〔亦稱4個泄漏點，如圖1-1〕泄漏點1—摩擦端面泄漏點，依靠彈力和介質(zhì)壓力保持貼和〔動密封點,兩個摩擦副之間有相對轉(zhuǎn)動〕泄漏點2—補償環(huán)密封圈，靜密封點，密封圈與軸或軸套之間有微動;泄漏點3—非補償環(huán)密封圈，靜密封點，密封圈與相配合件之間相對靜止;泄漏點4—壓蓋與腔體間的密封圈，靜密封點，密封圈與相配合件之間相對靜止.2024/2/1620編輯ppt通過沖洗、冷卻、過濾、別離等方式進行冷卻和潤滑，從而改善密封的工作環(huán)境，減少密封的泄漏量，延長使用壽命。應當把它看作機械密封的組成局部?！菜摹齿o助設施2024/2/1621編輯ppt1、按使用條件分類〔1〕高速密封〔ZBJ22-001-88：線速度25～100m/s〕和普通密封〔2〕高壓和低壓密封〔3〕高溫、常溫和低溫密封〔4〕泵用、釜用和壓縮機用密封〔5〕耐腐蝕、抗顆粒機械密封2、通常按結(jié)構(gòu)分類多彈簧、單彈簧密封旋轉(zhuǎn)式、靜止式密封外裝式、內(nèi)裝式密封外流式、內(nèi)流式密封〔五〕機械密封的種類2024/2/1622編輯ppt〔六〕旋轉(zhuǎn)式和靜止式機械密封〔圖1-2〕〔1〕旋轉(zhuǎn)式：補償機構(gòu)〔彈性元件〕隨軸旋轉(zhuǎn)。)〔由于安裝方便，普通密封大多采用，但易產(chǎn)生不平衡，不能用于高速,且消耗攪拌功率〔2〕靜止式：補償機構(gòu)〔彈性元件〕不隨軸旋轉(zhuǎn)?！灿糜诟咚佟?024/2/1623編輯ppt〔七〕內(nèi)裝式和外裝式機械密封〔圖1-3〕〔1〕內(nèi)裝式：靜環(huán)裝在壓蓋內(nèi)側(cè)，靜環(huán)端面面向工作腔?！灿糜跍囟?、壓力較高，腐蝕性不強的場合〕〔2〕外裝式：靜環(huán)裝在壓蓋外側(cè)，靜環(huán)端面背向工作腔?！灿糜诘蛪?、腐蝕性強的場合〕2024/2/1624編輯ppt〔一般和內(nèi)裝式、外裝式一致〕〔1〕內(nèi)流式：泄漏方向朝向軸心?！惨话忝芊舛疾捎眠@種結(jié)構(gòu)〕〔2〕外流式：泄漏方向朝向離心力方向。〔泄漏量大，只有在壓力、溫度都不高的腐蝕性介質(zhì)中用〕〔八〕內(nèi)流式和外流式機械密封〔九〕多彈簧和單彈簧機械密封〔1〕多彈簧：〔又叫小彈簧，軸向尺寸小，軸向彈力均勻〕宜用于高速，不宜用于腐蝕性介質(zhì)?！?〕單彈簧：〔又叫大彈簧，軸向尺寸大，軸向彈力不均勻〕不宜用于高轉(zhuǎn)速的場合。2024/2/1625編輯ppt〔1〕平衡型：載荷系數(shù)K＜1.0〔用于高壓場合〕〔2〕非平衡型：載荷系數(shù)K≥1.0〔用于普通壓力場合〕〔十〕平衡型和非平衡型機械密封〔十一〕補償機構(gòu)形式〔1〕磁力：系統(tǒng)壓力較低時用〔2〕波片彈簧、錐形彈簧、螺旋圓柱大彈簧、小彈簧〔3〕橡膠波紋管、聚四氟乙烯波紋管、金屬波紋管2024/2/1626編輯ppt兩套密封面對面或背對背安裝在一起。

用于工作介質(zhì)有毒、易燃、易爆、易揮發(fā)、易結(jié)晶、高溫、低溫，或氣體、高真空度等場合。

兩套密封之間形成一個密封腔，在密封腔中引入封液：堵封、潤滑、冷卻，選潔凈、潤滑性好的封液介質(zhì)。

〔十二〕雙端面機械密封〔圖1-4〕2024/2/1627編輯ppt兩套密封沿同一方向布置，密封腔壓力逐級降低,用于高壓場合。

〔十三〕串聯(lián)式機械密封〔圖1-5〕2024/2/1628編輯ppt去掉了補償環(huán)密封圈及其摩擦阻力，補償環(huán)密封圈改至彈簧座處, 補償環(huán)追隨性提高.防止了補償環(huán)密封圈因軸串、振動所產(chǎn)生的磨損。金屬波紋管用于高溫介質(zhì)聚四氟乙烯波紋管用于腐蝕性介質(zhì)?！彩摹巢y管機械密封2024/2/1629編輯ppt將機械密封、軸套、壓蓋組合成一個整體。安裝時只需固定壓蓋、軸套，取下定位擋塊即可。安裝方便，排除了安裝不良的影響。〔十五〕集裝式機械密封〔圖1-6〕2024/2/1630編輯ppt二、機械密封的根本零件〔一〕對摩擦副密封環(huán)的要求摩擦副密封環(huán)是機械密封的主要元件，它在很大程度上決定了機械密封的性能和壽命。因此，對它有一些根本要求?！?〕足夠的強度和剛度保證在工作條件〔如壓力，溫度，滑動速度等〕下不損壞，變形小，工作條件波動時影響小?！?〕端面有足夠的硬度、耐腐蝕性能確保使用壽命?！?〕耐熱沖擊力高的導熱系數(shù)，低的線膨脹系數(shù)?！?〕較小的摩擦系數(shù)，良好的自潤滑性，材料與介質(zhì)有很好的浸潤性短時間干摩擦，不損傷端面?！?〕易加工，材料本錢低2024/2/1631編輯ppt〔1〕一般選擇一軟一硬的材料配對，軟環(huán)作窄環(huán)，如 YG6/M106K，只有介質(zhì)含固體顆粒、易結(jié)晶、粘度高 時才選用硬對硬?！?〕盡量采用內(nèi)裝、內(nèi)流式結(jié)構(gòu)，防止機械雜質(zhì)進入密封 端面，減少泄漏量?！?〕選導熱性良好材料作動環(huán)。以利散熱，降低端面溫度?！?〕環(huán)的壁厚不可太薄，以保證整體強度、剛度，也利散 熱〔導熱欠佳的材料，可薄一些〕?！?〕動環(huán)和軸〔軸套〕間隙A11〔0·4~0·6〕以利補償靜環(huán)和軸〔軸套〕間隙1~3mm以免摩擦〔二〕摩擦副匹配要考慮的因素2024/2/1632編輯ppt〔1〕主要決定窄環(huán)〔軟環(huán)〕寬度，寬環(huán)外徑—窄環(huán)外徑≥0.5，寬環(huán)內(nèi)徑≤窄環(huán)內(nèi)徑－0.5；〔2〕泄漏量與摩擦副端面寬度關系不大〔3〕窄的端面摩擦熱少，溫度梯度小，熱變形小，磨損均勻；〔4〕從受力角度出發(fā)，窄的端面整體強度和剛度差，易損壞或變形。因此應綜合考慮。對于普通密封，端面寬度推薦值如下：〔三〕密封端面寬度2024/2/1633編輯ppt寬系列用于組對性能好〔如YG6/M106K、SiC/M106K〕、工況條件好的場合窄系列用于組對性能欠佳〔如YG6/YG6、YG6/青銅〕、飽和蒸氣壓高、易揮發(fā)、顆粒介質(zhì)，高速機械密封，〔對于輕烴介質(zhì)，在強度夠的情況下，取窄系列〕。軸

徑≤16≤35≤55≤70≤100≤120寬系列2.53.04.05.06.07.0中系列2.02.53.04.05.05.0窄系列1.52.02.02.53.03.02024/2/1634編輯ppt〔１〕平面度0.0009，硬質(zhì)Ｒａ≤0.2，軟質(zhì)Ｒａ≤0.4，表面不應有裂紋、劃傷、氣孔、疏松等缺陷?！玻病趁芊猸h(huán)端面與安裝輔助密封圈處的平行度、垂直度按ＧＢ１１８４－８０的７級精度要求?！玻场嘲惭b輔助密封圈處粗糙度：Ｒａ≤3.2，徑向尺寸公差Ｈ８或ｈ８。上述要求是對普通機械密封而言，對轉(zhuǎn)速較低的釜用機械密封可適當放寬標準，對高速機封要求更高?！菜摹趁芊猸h(huán)的主要技術要求2024/2/1635編輯ppt平面度0.0009，普通量具無法檢測，通常利用光波的干涉效應來檢測。〔1〕光波的干預效應根據(jù)波動學原理，兩波產(chǎn)生干預的條件是：〔a〕兩波在相遇點振向一致；〔b〕兩波具有相同的頻率；〔c〕兩波在相遇點有固定的周相差?！矁蓚€同樣的鈉光燈不行，只有用同一光源發(fā)出的光設法分成兩束，才滿足相干條件〕〔五〕摩擦副端面平面度檢測2024/2/1636編輯ppt滿足相干條件的兩束光的疊加效果是：在波程差為波長整數(shù)倍的地方，光強度加強；在波程差為半個波長的奇數(shù)倍的地方，光強度減至零〔變暗〕。這就是光的干預原理。2024/2/1637編輯ppt〔2〕平面度檢測原理設入射角i=0，e為氣膜厚度〔即是被檢測面上點到平晶的距離〕，λ為光波波長，δ為光的波程差，那么δ=2e＋λ/2當δ=kλ時，被檢測面上點變暗；δ=(2k＋1)λ/2，被檢測面上點變亮；〔其中k=0,1,2,3,4,…，k為整數(shù)〕由以上公式可以得出下面結(jié)論：〔ⅰ〕相鄰兩條光帶所對應兩點的氣膜厚度差〔高度差〕為λ/2，〔對于鈉光燈λ=0.589μm，λ/2≈0.3μm〕2024/2/1638編輯ppt〔ⅱ〕相鄰兩條光帶寬b=λ/2Sinθ，〔θ為空氣膜傾斜角〕〔?！钞攅=0時，δ=λ/2〔半波損失〕，出現(xiàn)暗條紋；〔1〕合格光帶舉例2024/2/1639編輯ppt〔2〕平面度檢測器〔圖2-3〕平晶：由派利克斯玻璃、熔凝水晶或折射系數(shù)為1.516的光學玻璃制造。外表平面度0.1μm(2級)，0.03μm(1級)。光源:鈉光燈(λ=0.589μm)2024/2/1640編輯ppt密封端面承載能力與外表粗糙度有很大關系，大約有如下關系：〔六〕密封端面的粗糙度要求粗糙度3.20.80.40.2承載面積（%）4124095端面比壓增加（倍）247.31.50.05由此可以看出，密封端面粗糙度應在0.2以上，否那么，端面比壓比理論值高的多，結(jié)果是高點接觸，局部壓力很高；由于摩擦副的硬度、剛度的差異，局部高點發(fā)熱甚至產(chǎn)生裂紋。石墨環(huán)外表磨出細微的環(huán)狀溝紋。泵的振動和動、靜環(huán)的不同心會加劇這種磨損。被磨掉的顆粒存在于端面中，形成磨粒磨損，磨損加劇，有時在泄漏的介質(zhì)中可以看到石墨黑漿。2024/2/1641編輯ppt非補償動環(huán)〔只旋轉(zhuǎn)，不能補償，其后無彈性元件。)補償動環(huán)〔既旋轉(zhuǎn)，又作軸向補償，其后有彈性元件。)〔ⅰ〕輔助密封圈受軸向力，軸向、徑向都起密封作用，這種密封方式較為可靠。〔ⅱ〕輔助密封圈只受徑向力，易產(chǎn)生老化、冷流變形，從而導致密封失效?！并！巢y管：無作軸向補償?shù)妮o助密封圈，因此，浮動性好，密封圈不易失效?！财摺硠迎h(huán)〔旋轉(zhuǎn)環(huán)〕2024/2/1642編輯ppt非補償靜環(huán)〔不旋轉(zhuǎn)不補償〕：主要有三種安裝方式：浮裝式、托裝式、夾固式。補償靜環(huán)〔不旋轉(zhuǎn)只補償〕：其輔助密封圈情況和補償動環(huán)根本一致?！舶恕踌o環(huán)(不旋轉(zhuǎn))2024/2/1643編輯ppt整體式〔用同一種材料制造〕、組合式〔如鑲嵌〕、外表堆焊、外表噴涂〔九〕密封環(huán)的種類2024/2/1644編輯ppt〔十〕整體式密封環(huán)各個部位性能均勻一致，最常用的有：石墨、SiC、鈷基硬質(zhì)合金、鎳基硬質(zhì)合金、NiCr基硬質(zhì)合金、陶瓷等。2024/2/1645編輯ppt整體環(huán)價格高，加工困難，因此出現(xiàn)組合式密封環(huán)。組合式包括：〔ⅰ〕熱裝式〔ⅱ〕帶密封圈式〔無組合應力、無應力變形；開槽、打孔麻煩，多一泄漏點〕〔十一〕組合式2024/2/1646編輯ppt優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，性能優(yōu)異，價格較低，運用較多。缺點：〔ⅰ〕因過盈接觸不均勻，而產(chǎn)生機械變形。〔ⅱ〕兩種材料線膨脹系數(shù)不一致，當溫度變化時，過盈量變化，會產(chǎn)生應力變形?！彩碂嵫b式密封環(huán)2024/2/1647編輯pptΔδ=δ－Dp〔α1－α2〕ΔT式中Δδ：工作溫度時的過盈量δ：常溫過盈量Dp：鑲嵌直徑α1：座線脹系數(shù)α2：環(huán)的線脹系數(shù)ΔT=工作溫度－常溫〔20。C〕〔YG6：4.5×10－61/。C1Cr18Ni9Ti：16.6×10－61/。C3Cr13：11.5×10－61/。C〕〔1〕在滿足傳遞扭矩的情況下，取最小過盈值；〔十三〕熱裝式密封環(huán)的過盈值選擇2024/2/1648編輯ppt〔2〕由上式，當使用溫度為300°C時，對YG6/1Cr18Ni9Ti，過盈量為：δ=Dp〔16.6－4.5〕×10－6×〔300－20〕=3.4×10－3Dp〔以便記憶〕〔3〕長期放置的鑲嵌環(huán)，使用前要檢查平面度；〔4〕對大直徑、高轉(zhuǎn)速(環(huán)座產(chǎn)生離心力)、彈性模量小的材質(zhì)(4J42、鈦合金)，過盈量可相應大一些?！?〕高溫200°C以上少用熱裝式結(jié)構(gòu)，否那么要核算過盈量。2024/2/1649編輯ppt〔1〕材料要求〔ⅰ〕在工作溫度下耐介質(zhì)腐蝕〔ⅱ〕足夠的彈性〔?！秤幸欢◤姸?柔性石墨因強度差，使用場合受到限制)〔ⅳ〕耐磨〔ⅴ〕易加工、價格低〔2〕種類〔ⅰ〕按材料分：合成橡膠、聚四氟乙烯、柔性石墨等；〔ⅱ〕按截面形狀分：圓形、矩形、V形、楔形、包四氟形等；〔十四〕輔助密封圈2024/2/1650編輯ppt把軸或軸套的運動方式(旋轉(zhuǎn))傳遞給動環(huán)，一般是通過鍵、緊定螺釘、傳動螺釘、銷、R槽、撥叉、彈簧、波紋管等的組合來傳遞運動?！?〕緊定螺釘〔頂絲〕傳動：在軸外表劃凹坑，否那么易打滑失效，特別當直徑較大和溫度較高時?！?〕鍵＋臺階傳動〔3〕撥叉?zhèn)鲃印惨贿呴_槽一邊伸爪〕〔4〕并圈彈簧傳動〔彈簧旋向必須和軸旋向一致〕〔十五〕傳動機構(gòu)的作用2024/2/1651編輯ppt〔5〕銷釘傳動〔6〕凸耳傳動〔7〕勾圈彈簧傳動〔8〕波紋管傳動〔9〕螺帽固定2024/2/1652編輯ppt〔1〕浮裝式〔可以在軸向、徑向設計防轉(zhuǎn)銷〕〔2〕托裝式(一般小扭矩可不用銷，要注意端面垂直度)〔3〕夾固式(浮動性差，注意端面垂直度)〔4〕防抽空(前加卡環(huán))〔十六〕靜環(huán)防轉(zhuǎn)方式2024/2/1653編輯ppt螺旋壓縮彈簧錐形彈簧：軸向尺寸較小碟形彈簧：軸向尺寸小波片彈簧：軸向尺寸小并圈彈簧、帶勾彈簧：雙功能(彈力、傳動)波紋管：三功能(彈力、傳動、密封)〔十七〕機械密封的彈性元件2024/2/1654編輯ppt橡膠波紋管：用于中性介質(zhì)：水、油，壓力、溫度都不高的場合；聚四氟乙烯波紋管：用于腐蝕性介質(zhì)，酸、堿；金屬波紋管：用于高溫、高速(追隨性好)。

(十八)波紋管種類2024/2/1655編輯ppt〔1〕

制造采用厚度為0.1-0.2mm的沉淀硬化不銹鋼薄帶(AM350、0Cr17Ni17Ti、0Cr15Ni17Mo2Al、INCONEL-X-750及Ti合金、HasterlloyC-276等)沖壓成截面為S形的片狀環(huán)形件，再焊接成型(用微束等離子焊)。沉淀硬化不銹鋼焊接后須經(jīng)熱時效處理，將奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，并使馬氏體中析出金屬化合物，沉淀出硬化相，從而獲得高強度、較高的塑性及屈強比〔σS/σD＞0.8~0.9〕。例：AM350熱失效：真空爐850°C進行淬火處理，再進行－80°C的低溫處理(制冷劑F12)，以到達增加彈性、穩(wěn)定尺寸的目的?！彩拧澈附咏饘俨y管密封2024/2/1656編輯ppt〔2〕特點焊接金屬波紋管密封不用會產(chǎn)生較小滑移的輔助密封圈，使用溫度范圍廣：－200~600°C。高速下對軸的振動、振擺適應性強，追隨性好?！?〕彈率(剛度N/mm)k=πEt3〔d1＋d2〕/2nB3·d2/d1E：工作溫度下彈性模量〔N/mm2〕：AM350：1.75×10－6(315.6°C)、INCONEL：2.14×10－6(26.7°C)、1.59×10－6(649°C)、17-7PH：2.0×10－6(21.1°C)、Ti：1.31×10－6(－196°C)、1.14×10－6(23.9°C)、 0.70×106(538°C)。

2024/2/1657編輯pptt：波片厚度mmn：波數(shù)d1/d2：管子內(nèi)外徑mmB：波紋管片寬〔d2－d1〕/2公式中未考慮波片斷面形狀，具有一定誤差，實際生產(chǎn)中用彈簧測力計測彈率(剛度)。2024/2/1658編輯ppt三、機械密封的計算

〔一〕補償環(huán)的受力狀況要進行端面比壓計算，首先要分析補償環(huán)的受力情況。如圖，補償環(huán)受到的力有：2024/2/1659編輯ppt〔二〕密封端面中液膜反力的分布情況

在d2處，端面間液膜壓力等于P介。在d1處，端面間液膜壓力近似為零。對于中間分布情況，各點的壓力分布與介質(zhì)性質(zhì)有關，還與端面中的相態(tài)和摩擦狀態(tài)有關。對于丁烷等(粘度小、易汽化介質(zhì))，壓力分布成凸拋物線狀1。對于水等(中等粘度介質(zhì))，壓力分布成直線性2。對于潤滑油等(高粘度介質(zhì))，壓力分布成凹拋物線狀3。

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在d2處，端面間液膜壓力等于P介。在d1處，端面間液膜壓力近似為零。對于中間分布情況，人們通過大量試驗發(fā)現(xiàn)，各點的壓力分布與介質(zhì)性質(zhì)有關，還與端面中的相態(tài)和摩擦狀態(tài)有關。對于丁烷等(粘度小、易汽化介質(zhì))，壓力分布成凸拋物線狀1。對于水等(中等粘度介質(zhì))，壓力分布成直線性2。對于潤滑油等(高粘度介質(zhì))，壓力分布成凹拋物線狀3。

2024/2/1661編輯pptFm=λP介S〔液膜比壓Pm=λP介〕λ：膜壓系數(shù)≈0.5〔中粘度〕，=0.65～0.75〔低粘度〕，=0.3～0.4〔高粘度〕。它是一個平均值，表示液膜壓力占介質(zhì)壓力的比例，并不表示壓力的分布情況。該公式為端面比壓的計算提供了方便。S：端面面積S=π〔d22－d12〕/4〔三〕液膜反力的計算2024/2/1662編輯ppt易汽化介質(zhì)〔如液態(tài)烴等〕的機械密封一直是石化行業(yè)中較難解決的問題，其原因是膜壓系數(shù)不穩(wěn)定，因其在端面中的相態(tài)和摩擦狀態(tài)不穩(wěn)定。因此弄清端面間的壓力分布，對于正確計算液膜反力很有必要?！菜摹骋灼橘|(zhì)中密封端面間的液膜壓力分布2024/2/1663編輯ppt大家都知道，對于輕烴類介質(zhì)，端面縫隙中存在氣液兩相。rb為汽化半徑，此處液膜壓力=P飽和〔tp〕，tp處溫度最高。r2～rb區(qū)域，液膜壓力成線性分布，液相rb～r1區(qū)域，液膜壓力成拋物線分布，氣相對于易汽化介質(zhì)膜壓系數(shù)λ，中國石油大學顧永泉教授提出一個計算公式：λ=2/3×/P1＋〔1/2－1/6×Pf/P1〕〔r2～rb〕/(r2－r1)式中：Pf：rb處氣化壓力P1：介質(zhì)壓力rb：氣化半徑r2/r1：端面外半徑/內(nèi)半徑計算值一般在0.70～0.85之間。2024/2/1664編輯ppt〔1〕端面幾何尺寸，由上面公式可以看出。〔2〕密封結(jié)構(gòu)：前面講的都是對內(nèi)流式而言的，對外流式，λ還要增大0.2左右，對于中等粘度介質(zhì)λ=0.7〔3〕摩擦狀態(tài)：邊界摩擦〔端面多個高點直接接觸承壓。液膜厚度只有幾個分子厚，且不連續(xù)，幾乎不承壓，只起潤滑作用，λ=0〕、液體摩擦〔全液膜，泄漏量大，機械密封一般不采用〕、混和摩擦〔介于以上兩種之間,這是機械密封端面摩擦的主要形式〕〔4〕端面縫隙情況：漸開形，λ減小；漸收形，λ增大〔5〕其他因素：轉(zhuǎn)速高，對于內(nèi)流式λ減小，對于外流式λ增大。此外端面比壓、密封面溫度、粗糙度等都有一定影響?！参濉衬合禂?shù)的影響因素2024/2/1665編輯pptPt=F彈/SF彈可計算得出，但一般有誤差±10%，這是由于制造廠、制造工藝、原材料的化學成分、熱處理工藝等存在差異的緣故。一般Pt=0.15~0.2Mpa(內(nèi)裝)，0.3~0.6Mpa(外裝)，反響釜中，轉(zhuǎn)速低，軸擺動大，取大值?！擦硰椈杀葔旱挠嬎?024/2/1666編輯ppt介質(zhì)壓力對補償環(huán)的有效作用A面積與端面面積S之比：K=A/S〔七〕載荷系數(shù)KK=〔d22－d02〕/〔d22－d12〕d0為介質(zhì)分界圓直徑當K≥1時，機械密封為非平衡型；當K＜1時，機械密封為平衡型；平衡系數(shù)β=100〔1-K〕%載荷比壓：P載=KP介2024/2/1667編輯ppt P=Pt+P載－P液膜 =Pt+〔K-λ〕P介〔內(nèi)裝式〕 對于雙端面機械密封介質(zhì)側(cè)： P液膜=P外＋λ〔P內(nèi)－P外〕P載=KP內(nèi)＋〔1－K〕P外所以：