離心泵機(jī)械密封的原理是什么?

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所屬分類:機(jī)械密封件
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機(jī)械密封是用于密封旋轉(zhuǎn)軸與靜止泵腔的機(jī)械部件。

既然叫做密封,那么我們先科普一下什么是泄漏,貼一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)答案先。

偷懶給個(gè)圖演示一下。

離心泵機(jī)械密封的原理是什么?

一般泵用密封的問(wèn)題集中在機(jī)體內(nèi)外存在壓差上,這個(gè)是沒(méi)辦法消除的。但是密封并不是完全去除泄漏,而是將泄漏控制在大家可以接受的范圍內(nèi)。普通機(jī)械密封的泄漏量國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為3-5ml/h,這個(gè)還是比較容易做到的。

機(jī)械密封在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中的定義(GB5894-86)如下:

由至少一對(duì)垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的端面在流體壓力和補(bǔ)償機(jī)構(gòu)彈力(或磁力)的作用以及輔助密封的配合下保持貼合并相對(duì)滑動(dòng)而構(gòu)成的防止流體泄漏的裝置。

布赫特在《工業(yè)密封技術(shù)》一書(shū)中是這樣解釋的:
機(jī)械密封是一個(gè)由一系列簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)元件組成的組合機(jī)構(gòu),密封作用由兩個(gè)帶平面的主密封環(huán)完成,以防止泄漏。其中一個(gè)密封環(huán)與軸連在一起轉(zhuǎn)動(dòng),另一個(gè)密封環(huán)固定在殼體上。為了密封離心泵軸,靜密封環(huán)安裝在密封腔壓蓋上。在泵軸轉(zhuǎn)動(dòng)期間,裝在軸上的密封環(huán)的密封面與對(duì)面的靜環(huán)密封面相摩擦。這兩個(gè)密封接觸面的接觸作用類似軸承,并且受到磨損。任何形式的系統(tǒng)泄漏都必須通過(guò)這個(gè)密封接觸面。作用在軸向的力使密封環(huán)始終保持摩擦接觸,其來(lái)源可以為機(jī)械的或者是液壓的,在很多設(shè)計(jì)中,取兩者之和。這種穩(wěn)定的接觸可以防止從摩擦面間泄漏或使泄漏量減到最小。

貼圖漲人品:

離心泵機(jī)械密封的原理是什么?

靜環(huán)(Seat)與動(dòng)環(huán)(Seal Face)接觸的端面間隙,是主要密封面,它決定了機(jī)械密封的摩擦、磨損和密封性能的關(guān)鍵,同時(shí)也決定了機(jī)械密封的使用壽命。

如圖上圖所示,動(dòng)環(huán)(Seal Face)由彈簧加載軸向可以自由移動(dòng),以保持與靜環(huán)(Seat)接觸。軸向移動(dòng)性允許對(duì)磨損、偏心和軸的熱位移自動(dòng)補(bǔ)償。O形圈起輔助密封作用,可以起到徑向密封和緩沖作用,使整個(gè)密封在徑向不發(fā)生剛性接觸。靜止情況下,動(dòng)環(huán)和靜環(huán)的研磨端面處于機(jī)械接觸,但是當(dāng)軸旋轉(zhuǎn)時(shí),復(fù)雜的摩擦作用發(fā)生在端面和被密封流體之間。

機(jī)械密封的大多數(shù)主要特性是其控制密封功能、摩擦力、磨損和壽命的自動(dòng)界面潤(rùn)滑機(jī)理。一切取決于穿過(guò)界面并建立潤(rùn)滑膜的液體以便密封在實(shí)際無(wú)接觸(通常是混合磨擦,介于干摩擦和完整液膜之間的潤(rùn)滑摩擦狀態(tài))條件下運(yùn)行。

在腔體壓力作用下介質(zhì)穿過(guò)密封摩擦副端面;表面張力和離心力在此時(shí)影響不大。隨著流體徑向流過(guò)端面,流體壓力持續(xù)下降直到它達(dá)到外部背壓(一般為大氣壓力),此壓力作用類似于流體靜壓軸承的承載功能。密封承載能力取決于壓差和界面間隙的形狀變化,數(shù)學(xué)分析比較復(fù)雜,可參考機(jī)械密封相關(guān)書(shū)籍,如顧永泉、蔡仁良等人的書(shū)。

當(dāng)密封旋轉(zhuǎn)時(shí),端面內(nèi)的剪切流與端面剩余高度變化相互作用產(chǎn)生流體動(dòng)壓,該壓力場(chǎng)具有流體動(dòng)壓軸承類似的承載功能,并取決于介質(zhì)粘度、轉(zhuǎn)速和端面間隙變化。

正常條件下,流體動(dòng)壓流體動(dòng)壓場(chǎng)和流體靜壓場(chǎng)構(gòu)成了密封運(yùn)行時(shí)的承載能力,屬于開(kāi)啟力部分,用于防止密封剛性接觸。當(dāng)開(kāi)啟力和閉合力偏離平衡時(shí),端面分開(kāi)自動(dòng)適應(yīng),或者出現(xiàn)大量泄漏。

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