喻建文

摘要：機(jī)械密封對(duì)精密部件要求較高，在設(shè)計(jì)、裝配質(zhì)量及機(jī)械加工方面都有較高的要求。本文在介紹酸泵機(jī)械密封原理的基礎(chǔ)上，對(duì)酸泵機(jī)械密封滲漏現(xiàn)象進(jìn)行了總結(jié)分析，并提出了解決對(duì)策。

關(guān)鍵詞：酸泵；機(jī)械密封；滲漏；解決對(duì)策

機(jī)械密封也稱之為端面密封，其端面主要垂直于旋轉(zhuǎn)軸線。該端面流體壓力和補(bǔ)償機(jī)械外彈力的共同作用下貼合于另一端，但其依靠輔助密封的配合，而實(shí)現(xiàn)相對(duì)滑動(dòng)，從而有效避免了流體泄漏的現(xiàn)象。因機(jī)械密封的密封性相對(duì)穩(wěn)定，密封參數(shù)高，正常情況下不會(huì)出現(xiàn)泄漏，并且具有低功耗，對(duì)軸承磨損小，而振性較強(qiáng)等特點(diǎn)，其使用范圍非常廣泛。酸泵滲機(jī)械密封滲漏的原因非常多，其中因機(jī)械密封滲漏在酸泵的整個(gè)維修量中占到45%以上。對(duì)此，酸泵的穩(wěn)高、高效正常運(yùn)行會(huì)直接受機(jī)械密封好壞的影響。

1. 機(jī)械密封原理

機(jī)械密封的工作原理較為簡(jiǎn)單，主要依靠機(jī)械端面所產(chǎn)生的流體壓力和補(bǔ)償機(jī)構(gòu)的磁力或彈力的相互作用下，并在垂直于軸作相對(duì)滑動(dòng)的端面保持貼合，以輔助密封而達(dá)到阻滯滲漏的一種軸封裝置。下圖1所示為機(jī)械密封結(jié)構(gòu)圖。

圖1.機(jī)械密封結(jié)構(gòu)圖

如圖1中 A、B、C、D 這四個(gè)通道可能為機(jī)密封中流體泄漏的主要途徑，C、D泄漏通道均屬于靜密封，二者分別殼體與壓蓋、壓蓋與靜止環(huán)之間的密封。B通道屬于一個(gè)相對(duì)靜密封，實(shí)際上是旋轉(zhuǎn)環(huán)與軸之間的一個(gè)密封。端面在受到一定的磨損或摩擦的情況下，會(huì)微量移動(dòng)并沿軸向作追隨償環(huán)。對(duì)此，相對(duì)來說這些泄漏通道非常容易受封堵。通常靜密封元件比較常用的橡膠有兩種：一是橡膠O形圈，二是聚四氟乙烯V形圈。而輔助密封的靜止環(huán)及補(bǔ)償環(huán)的旋轉(zhuǎn)環(huán)，會(huì)經(jīng)常使用具有彈性元件功能的橡膠、金屬波紋管及聚四氟乙烯結(jié)構(gòu)。

A通道是相對(duì)滑動(dòng)的動(dòng)密封，靜止環(huán)與旋轉(zhuǎn)環(huán)的端面會(huì)實(shí)現(xiàn)彼此貼合，它在機(jī)械密封裝置中會(huì)作為一個(gè)主密封，其中機(jī)械密封的壽命和性能都是由它所決定的。所以相對(duì)來說對(duì)于密封端面的加工有很高的要求，此外，為了確保密封端面能夠保持穩(wěn)定的潤(rùn)滑液膜，對(duì)于腔制端面上的單位面積壓力必須進(jìn)行嚴(yán)格控制，主要因壓力過大的情況下，所要求穩(wěn)定的潤(rùn)滑液膜不利于形成，這樣一來會(huì)使端面加速磨損，而如果壓力過下，會(huì)增加泄漏量。因引，在機(jī)械密封的設(shè)計(jì)和安裝過程中，必須確保端面單位面積壓力值控制在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)，這樣才能獲得較好的密封性，又能延長(zhǎng)其使用壽命。

2.常見的滲漏現(xiàn)象及解決對(duì)策

酸泵機(jī)故障維修中，由機(jī)械密封滲漏所致占50%以上，酸泵的正常運(yùn)行會(huì)直接受到機(jī)械密封運(yùn)行的影響，現(xiàn)見酸泵機(jī)常見的密封滲透漏現(xiàn)象總結(jié)分析如下。

2.1 周期性滲漏

滲漏原因：①由于密封面的潤(rùn)滑油量較少而導(dǎo)致密封端面拉毛或出現(xiàn)干摩擦；②密封與輔助軸因泵轉(zhuǎn)子軸向竄動(dòng)量較大的原因而導(dǎo)致過盈量較大，使軸上的動(dòng)環(huán)不能實(shí)現(xiàn)靈活移動(dòng)，在靜環(huán)、動(dòng)環(huán)被磨損或翻轉(zhuǎn)后，無法得到補(bǔ)償位移；③由于葉輪和主軸不平衡，或因?yàn)槎ㄗ优c上端蓋和下端蓋沒有定中而導(dǎo)致轉(zhuǎn)子出現(xiàn)周期性振動(dòng)，從而使汽蝕或軸承經(jīng)長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)后容易受到磨損，存在這些現(xiàn)象都會(huì)導(dǎo)致酸泵機(jī)出現(xiàn)滲漏或密封壽命縮短。

解決對(duì)策：①增加密封面潤(rùn)滑油，為確保其量充足，最好將潤(rùn)滑油加到靜環(huán)、動(dòng)環(huán)密封面之上；②在裝配機(jī)械密封過程中，盡量保持軸的軸向竄動(dòng)量還超過 0.1mm，輔助軸與密封的過盈量不能過大，在確保徑向密封的基礎(chǔ)上，保證在軸上裝配動(dòng)環(huán)后能夠靈活移動(dòng)；③糾正上述問題可根據(jù)維修的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行維修。

2.2泵機(jī)封滲漏引起的磨軸現(xiàn)象

滲漏原因：磨軸是往往是小泵機(jī)（715kW以下）密封失效的主要原因，靜環(huán)位置、動(dòng)環(huán)輔助為主要磨軸位置，但還有少數(shù)彈簧有磨軸現(xiàn)象；由于酸泵機(jī)封失效而導(dǎo)致磨軸產(chǎn)生，其中靜環(huán)位置、動(dòng)環(huán)輔助密封圈處以及彈簧磨軸現(xiàn)象。導(dǎo)致磨軸主要原因?yàn)椋孩倌ポS的主要構(gòu)件為橡膠波紋管，但軸與橡膠波紋管之間由于上端密封面潤(rùn)滑效果不好的原因使其動(dòng)靜環(huán)之間的摩擦力矩大于傳遞轉(zhuǎn)矩力，從而容易導(dǎo)致相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的現(xiàn)象；②BIA型雙端面機(jī)械密封，當(dāng)其處于不良工作狀態(tài)時(shí)為反壓狀態(tài)，一般密封面內(nèi)容易有雜質(zhì)或顆粒物進(jìn)入，便容易導(dǎo)致密封失效；③泵所輸送的酸液長(zhǎng)期可能會(huì)使運(yùn)、靜環(huán)輔密封受到腐蝕，從而導(dǎo)致橡膠件變得無彈性，甚至有的橡膠件出現(xiàn)腐爛，這種情況下就容易產(chǎn)生磨軸的現(xiàn)象。

解決對(duì)策：①確保機(jī)封油室腔內(nèi)的油面線必須比動(dòng)靜環(huán)密封面要高；②油室和下端蓋裝配必須清潔，潤(rùn)滑油中必須保證清潔度，不能含有其它雜物；③對(duì)于酸泵機(jī)不同的使用介質(zhì)選擇機(jī)封時(shí)應(yīng)根據(jù)其結(jié)構(gòu)，可以對(duì)高揚(yáng)程泵的機(jī)封結(jié)構(gòu)重新進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)還應(yīng)加防轉(zhuǎn)銷在機(jī)封靜環(huán)，而橡膠宜選擇耐弱酸、弱堿的氟橡膠，以避免受腐蝕。

2.3壓力所造成的滲漏

滲漏原因：造成機(jī)械密封滲漏還可能是因高壓和壓力波所致，主要因所設(shè)計(jì)總比壓或彈簧比壓力過大，在密封腔內(nèi)壓力超過3MPa的情況下，極易導(dǎo)致密封端面比壓過大，從而難以形成液膜，密封端面受到嚴(yán)重的磨損，最終會(huì)導(dǎo)致密封面熱變形。

解決對(duì)策：機(jī)封在裝配過程中，必須按機(jī)關(guān)規(guī)定對(duì)彈簧進(jìn)行壓縮，壓縮量必須符合要求，不能存在過小或過大的現(xiàn)象，機(jī)械密封在高壓條件下應(yīng)采取相應(yīng)的措施。所選用的材料必須是耐壓強(qiáng)度高的，如硬件質(zhì)合金、陶瓷等，以確保端面能夠合理受力。同時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)冷卻潤(rùn)滑措施，以此盡量減小變形。

2.4真空狀態(tài)運(yùn)行造成的滲漏

滲漏原因：在遇到泵進(jìn)口被堵塞或抽送介質(zhì)中含有氣體的情況下，會(huì)導(dǎo)致酸泵機(jī)在起動(dòng)或停機(jī)過程中容易使密封腔內(nèi)存在負(fù)壓，存在這種情況，會(huì)使密封端面容易出現(xiàn)干摩擦的現(xiàn)象，同時(shí)內(nèi)裝式機(jī)械密封會(huì)產(chǎn)生漏氣或漏酸液等現(xiàn)象。其中密封對(duì)象的方向性存在差異是正壓密封與真空密封的主要不同點(diǎn)，同時(shí)機(jī)械密封在某一方向也有一定的適應(yīng)性。

解決對(duì)策：為了能夠改善潤(rùn)滑條件和提高密封性能，對(duì)于機(jī)械密封最好采用雙端面。

2.5介質(zhì)引起的滲漏

滲漏原因：①如果密封端面內(nèi)進(jìn)入固體顆粒雜質(zhì)，會(huì)導(dǎo)致機(jī)械密封滲漏，這樣一來會(huì)加快密封端面磨損或劃傷密封羰面，在軸表面因油污或其他物質(zhì)的堆積速度超過摩擦所導(dǎo)致的磨損速度，使磨耗位移不能受到動(dòng)環(huán)被償，再加上石墨密封環(huán)的密封面內(nèi)會(huì)嵌入固體顆粒，從而導(dǎo)致產(chǎn)生硬對(duì)硬的摩擦，一定程度上縮短了其運(yùn)轉(zhuǎn)壽命；②拆解潛污機(jī)械密封后，靜環(huán)與動(dòng)環(huán)的輔助密封件很可能會(huì)出現(xiàn)無彈性或腐爛，從而造成機(jī)封大量滲漏或磨軸的現(xiàn)象，若受到腐蝕主要是因動(dòng)環(huán)和靜環(huán)輔助橡膠密封件受到高溫或酸水的影響，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致機(jī)械滲漏過大。

解決對(duì)策：①對(duì)容易進(jìn)入固體顆粒的位置對(duì)碳化鎢摩擦副的機(jī)械密封可以選用碳化鎢。②針對(duì)橡膠件腐蝕性介質(zhì)，一般靜環(huán)、動(dòng)環(huán)橡膠密封圈的材料可選擇丁腈-40，其具有耐酸堿和高溫等特點(diǎn)，一般不容易受到腐蝕，也可選用弱堿、耐弱酸及耐高溫的氟橡膠。

3.結(jié)語(yǔ)

通過以上對(duì)機(jī)械密封滲漏原因進(jìn)行了總結(jié)，可了解到機(jī)械密封部件本身對(duì)精密要求較高，同樣在設(shè)計(jì)、裝配質(zhì)量及機(jī)械加工等方面的要求也非常高。所以，在使用機(jī)械密封時(shí)，為確保各種泵的使用介質(zhì)要求和技術(shù)要求機(jī)械密封都能適用，應(yīng)對(duì)機(jī)械密封的各種因素進(jìn)行分析后再使用，以此確保機(jī)械密封能夠長(zhǎng)期正常的運(yùn)轉(zhuǎn)。

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