机械密封亦称端面密封,其有一对垂直于旋转轴线的端面,该端面在流体压力及补偿机械外弹力的作用下,依赖辅助密封的配合与另一端保持贴合,并相对滑动,从而防止流体泄漏。
常见的渗漏现象
机械密封渗漏的比例占全部维修泵的50 %以上,机械密封的运行好坏直接影响到水泵的正常运行,现总结分析如下。
周期性渗漏
(1)泵转子轴向窜动量大,辅助密封与轴的过盈量大,动环不能在轴上灵活移动。在泵翻转,动、静环磨损后,得不到补偿位移。
对策:在装配机械密封时,轴的轴向窜动量应小于0.1mm ,辅助密封与轴的过盈量应适中,在保证径向密封的同时,动环装配后保证能在轴上灵活移动(把动环压向弹簧能自由地弹回来)。
(2)密封面润滑油量不足引起干摩擦或拉毛密封端面。
对策:油室腔内润滑油面高度应加到高于动、静环密封面。
(3)转子周期性振动。原因是定子与上、下端盖未对中或叶轮和主轴不平衡,汽蚀或轴承损坏(磨损) ,这种情况会缩短密封寿命和产生渗漏。
对策:可根据维修标准来纠正上述问题。
小型潜污泵机封渗漏引起的磨轴现象
(1) 715kW以下小泵机封失效常常产生磨轴,磨轴位置主要有以下几个:动环辅助密封圈处、静环位置、少数弹簧有磨轴现象。
(2)磨轴的主要原因:①BIA型双端面机械密封,反压状态是不良的工作状态,介质中的颗粒、杂质很容易进入密封面,使密封失效。②磨轴的主要件为橡胶波纹管,且是由于上端密封面处于不良润滑状态,动静环之间的摩擦力矩大于橡胶波纹管与轴之间的传递转矩,发生相对转动。③动、静环辅助密封由于受到污水中的弱酸、弱碱的腐蚀,橡胶件已无弹性。有的已腐烂,失去了应有的功能,产生了磨轴的现象。
(3)为解决以上问题,现采取如下措施:①保证下端盖、油室的清洁度,对不清洁的润滑油禁止装配。②机封油室腔内油面线应高于动静环密封面。③根据不同的使用介质选用不同结构的机封。对高扬程泵应重新设计机封结构,对腐蚀性介质橡胶应选用耐弱酸、弱碱的氟橡胶。机封静环应加防转销。
由于压力产生的渗漏
(1)高压和压力波造成的机械密封渗漏由于弹簧比压力及总比压设计过大和密封腔内压力超过3MPa时,会使密封端面比压过大,液膜难以形成,密封端面磨损严重,发热量增多,造成密封面热变形。
对策:在装配机封时,弹簧压缩量一定要按规定进行,不允许有过大或过小的现象,高压条件下的机械密封应采取措施。为使端面受力合理,尽量减小变形,可采用硬质合金、陶瓷等耐压强度高的材料,并加强冷却的润滑措施,选用可*的传动方式,如键、销等。
(2)真空状态运行造成的机械密封渗漏泵在起动、停机过程中,由于泵进口堵塞,抽送介质中含有气体等原因,有可能使密封腔出现负压,密封腔内若是负压,会引起密封端面干摩擦,内装式机械密封会产生漏气(水)现象,真空密封与正压密封的不同点在于密封对象的方向性差异,而且机械密封也有其某一方向的适应性。
对策:采用双端面机械密封,这样有助于改善润滑条件,提高密封性能。
由于介质引起的渗漏
(1)大多数潜污泵机械密封拆解后,静环和动环的辅助密封件无弹性,有的已经腐烂,造成了机封的大量渗漏甚至有磨轴的现象。由于高温、污水中的弱酸、弱碱对静环和动环辅助橡胶密封件的腐蚀作用,造成了机械渗漏过大,动、静环橡胶密封圈材料为丁腈—40 ,不耐高温,不耐酸碱,当污水为酸性碱性时易腐蚀。
对策:对腐蚀性介质,橡胶件应选用耐高温、耐弱酸、弱碱的氟橡胶。
(2)固体颗粒杂质引起的机械密封渗漏如果固体颗粒进入密封端面,将会划伤或加快密封端面的磨损,水垢和油污在轴(套)表面的堆积速度超过摩擦副的磨损速度,致使动环不能补偿磨耗位移,硬对硬摩擦副的运转寿命要比硬对石墨摩擦副的长,因为固体颗粒会嵌入石墨密封环的密封面内。
对策:在固体颗粒容易进入的位置应选用碳化钨对碳化钨摩擦副的机械密封。
因其他问题引起的机械密封渗漏
机械密封中还存在设计、选择、安装等不够合理的地方。
(1)弹簧压缩量一定要按规定进行,不允许有过大或过小的现象,误差±2mm ,压缩量过大增加端面比压,摩擦热量过多,造成密封面热变形和加速端面磨损,压缩量过小动静环端面比压不足,则不能密封。
(2)安装动环密封圈的轴(或轴套)端面及安装静环密封圈的密封压盖(或壳体)的端面应倒角并修光,以免装配时碰伤动静环密封圈。
总结
以上总结了机械密封比较常见的渗漏原因。机械密封本身是一种要求较高的精密部件,对设计、机械加工、装配质量都有很高的要求。在使用机械密封时,应分析使用机械密封的各种因素,使机械密封适用于各种泵的技术要求和使用介质要求且有充分的润滑条件,这样才能保证密封长期可靠地运转。