5.3 机械密封
机械密封能够成功地用于低压、高压和圆周速度的场合(表5-2).
表5-2机械密封应用指南 | ||||||
介质或使用条件 | 特 点 | 对密封要求 | 密封选择 | |||
强 腐 蚀 性 | 盐酸、铬酸、硫酸、 磨黢等 | 密封件经受化学腐 蚀,尤其在密封面L 的腐蚀速率通常是无 釀擦作用的去而腐蚀 速率的10-50倍 | 低温使材料脆化, 需要慎重选择材料 | <0参考下列表格选择与介质接触的材料 <2>采用外装式机械密封时,加强冷却,防止 温度升高 1)采用内装式机慽密封时,强簧加倮护层 大弹簧外套塑科软管,两端封住 弹賛表面喷涂防腐层,如聚三氟氣乙烯、聚四 氟乙烯、氯化聚醚等,应采用太弹费因丝径 大,涂层不易脎落 2) 泄漏液隔离,带波纹管的动环采用填充 聚四氟乙烯,静环是親化铝陶瓷,腐蚀性介质被波纹管隔离,弹赘珂采用普通材料 | ||
易 汽 化 | 乙醛、祥丁稀1异丁 院、异丙烯1液化石油 气、轻石脑油 | 易使密封端面间液 膜气化,造成摩捧副 干摩擦 | 密封圚易老化而失 去弹性,影响密封性 能 | 2.采用平衡型密封或双端面密封、低端面比压 3.荦擦副材料建议采用碳化钨一石墨或碳化硅一石墨 4.加强冷却、冲洗和相应急冷 U)通常需使密封端面间的液体温度比相应力下的液体温度低14弋 | ||
含 盐 及 易 结 晶 | 疏铵、磷铵、苛性钠 (钾)、氡氧化钙、导生 油1氣化钾(钠) | 由T温度变化而便 溶质析出,沉淀在密 封表面上,造成强烈 磨损或堵寒。另外, 介质还具有_定的腐 蚀性 | 介质温度低,大气 中的水分会冻结在密 封面上加速摩擦副的 磨损 | 1)含穎粒较少射,采用双端甜密封,靠近介 质一 ffl的摩擦副材料为硬对硬材料绀介,如碳 化钨一碳化钨。 2)含颗粒较多时:靠近介质侧的密封应选择静止内流式,颗粒 不易进人库擦副内,动坏和静环的密封圈得到 保护加强外冲洗,配璧急冷装置用冲洗液进行"封堵'阻止颗粒进人密封端 面,选择硬对硬摩擦副,如硬质合金对硬质合金,晦瓷对陶瓷。若硬质合金热装在痤环上,其材料必須匹配,以防电解腐蚀. 3)选用单端面机械密封(大弹簧) | ||
易 凝 固 | 石蜡、蜡油,渣油, 尿素、熔fit硫換、煤焦 油、餑醛树脂、苯酐、 对苯二甲酸二甲脂 (DMT) | 介质凝固溫度高而 又不能冷却。因介质 温度降低会便介质凝 固,妨碍动环转动,密 封面会引起磨损 | 密封面摩擦发热, 会造成密封介质汽 化,使摩擦副形成干 摩擦,烧损密封表面 | 1)加强保餛,采用蒸汽背(温度 >50T) 2)采用硬对硬窣擦副材料 3)采用双端面密封 4)采用大弹黉单端面密封(用于DMT,凝画 点温度140):从泵出口引出卨温液体来冲洗机械密封 | ||
含 固 体 颗 粒 | 塔底残油、油浆、原 油 | 固体颗粒会进入曄 擦副端面,会弓1起剧 烈磨损。介质顆粒沉 积在动环处,动环会 失去泮动。颗粒沉枳 在弹簧上会影响弹簧 的弹性 | 要考虑材料的膨枨 和收缩t选择膨胀系 数相近的材料 | 1) 采用双端面密封,靠近介质惻摩擦副采 用碳化钨对碳化钨材料组合.外供冲洗液冲洗 2)采用单端面密封,从泵出丨.1引出液体经 泵配备的旋液分离器将固体分离Ff进行冲洗 (常用于固液重度差较大的场合)。 3)采用大弹簧结构 4)含颗粒较多时,靠近介质侧的密封应选 择辞止内流式 | ||
介廟或使用条件 | 特 点 1 | 对密封要求 | 密封选择 | |||
易 聚 合 | 糖醛、甲醛、苯乙 烯、氣乙烯单休1内烯 醛,埔酸乙烯、甲醛水 | 因嗥擦和搅抻使介 质温度升商,闹引起 聚合 | 由于压力高,会引 起端面比压和值增高,端由发热,导致 液膜破坏,磨损加剧 | 3)采圬双端面密封 4)采用单端向密封,提髙封液置 5)加强冷却 6)庠擦副采用硬对硬材料 | ||
正 反 | 开停頻繁和正反转 | 压力卨,要住意材 | ||||
对弹黄有影响,密封 | 料强度,防止密封件 | (1)动环驱动间隙要小,静环要用防转枣件 | ||||
转 速 | 件易受冲击,密封庫 | 变形和压碎,使密封 | (2>采用金厲波纹管密封或小弹資密封 | |||
擦条件恶劣 | 先效 | |||||
易 溶 解 | 异丙醇、硫化油、戌 烷、明矾,硫酸铜、琉 酸钾、甘油等水洧液 | 溶剂会使密封圍溶 解,破坏石墨中的填 充材料 | 主要防止外羿空气 的漏入,漏人空气后 使密封面形成干摩 榇.破坏系统真空度。 | 5.密封圈材料可采用耐袖橡胶(定聃橡胶、 聚藐橡胶)或聚四氟乙烯 6.摩擦副采用硬对硬材料 W苯,氣、氨水不能用氟橡胶 | ||
高 粘 度 | 疏酸、润滑脂、齿轮 油、渣油、气缸油、硅 油、苯乙烯等 | 介质粘度高,会影 响动环的浮动性,弹K易受堵塞,密封材 料易损坏 | 由于离心力作用, 严重影响机械密封中弹簧或波纹管的弹 性,其至失效 | 4)采用静止型双端面密封 5)采用硬对硬摩擦副材科组合 6)考虑保温结构 | ||
(1)密封材料需要进行稳定热处理,消除残 余应力,且膨胀系数相近 | ||||||
随着温度增高,力口 | 由于转动惯量增大 会造成周围介质激烈 搅动,从而增加狙力、 发热,同时不易达到 动平衡 | (2)采用单端面密封,端面宽度尽童小.且需 | ||||
高 温 | 塔底热油,热载体、 油浆、苯酐、对苯二甲 酸二甲脂(DMT)、熔 盐、焙融琉 | 快r密封磨损和腐 蚀,材料强度降低,介 质汽化,密封环易变 形,橡胶碳化,组合环 | 充分冷却和冲洗 5)温度超过250^时,采用金属波纹管式密封 6)采用双端面密封,外供循环液。为防止 | |||
配合松脱 | 辅助密封寿命短,在介质接触测的密封设置冷 却夹套(密封腔体冷却) | |||||
(5)辅助密封材科使用温度范围见表S4所示 | ||||||
低温使材料脆化, | (1)介质温度高于-45丈时,除液氣等介质 | |||||
需要憤重选择材料 | 要求密封材料耐低 | 泄爾有危险外可用单端面密封,但需注意大气 | ||||
密封圈易老化而失 | 温,要考虑材料强度、 | 中水分冻结,导致密封实效 | ||||
去弹性,影响密封性 | 疲劳强度、冲击韧性, | (2)介质温度髙于-]00=C时,可用波纹管密 | ||||
能 | 要注意石鎏环在低温 | 封。单端面密封在外面吹干燥*气,使密封面 | ||||
介质温度低,大气 | 下的滑动型 | 与大气隔绝,防止水分冻结 | ||||
中的水分会冻结在密 | 辅助密封件要甬低 | (3)介廣温度低于-100<C时,采用静止式波 | ||||
低 | 掖氣,液氣、液飆、 | 封面h加速庫擦副的 | 温老化,要有一定的 | 纹管结构,防止波纹管疲劳破坏 | ||
温 | 液冻烃 | 磨损 | 弹性 | (4)选择合适的摩擦副材料,如〇Sn6.5^0.1 | ||
密封面癉擦发热, | 要求密封面有良好 | 育钢一填充聚四氟乙辨 | ||||
会造成密封介质汽 | 的润滑,防止密封端 | (5)液态烃(如戊烷,了烷、乙烯等)建议采用 | ||||
化,使摩擦《形成干 | 面液胰汽化 | 双端面密封,用乙醇,乙烯作封液,丙醇可以用 | ||||
摩擦,烧损密封表面 | 要求保冷或与大气 | 干-120T | ||||
要考虑材科的膨胀 | 隔离,防止结冰进行 | (6)采用低端面比压.低;^值得密封,加强 | ||||
和收缩,选W膨胀系 | 急冷 | 急冷与冲洗,防止液膜汽化 | ||||
数相近的材科 | (7)辅助密封材料使用温度范围见表54所示 | |||||
吩质或使用条件 | 特 点 | 对密封要求 | 密封选择 | |||
高 压 | 合成氨水洗塔溶 液、乙烯装置脱甲烷 塔回流液、环氧乙烷 獬析塔釜液及二氧化 硪吸收液加氢裂化原 料,加氢賴制原料 | 由于压力高,会弓丨 起端面比扭和PCV值 增高,端面发热,导致 液膜破坏,磨损加剧 压力高,要注意材 料强度,陡止密封件 变形和压碎,使密封 失效 | 摩擦副要求有足够 的强度和刚度,结构 上要考虑防止变形 摩擦副材料要有较 低的摩擦系数,良好 的材料组合,使之具 有较髙的PCV值 密封面要保证良好 的润滑 | 7)在保证允许的最小喘面比压条件下,选 择较大平衡系数心但不大于0.5 8)介质压力15MPa时,易采用串联密封 逐步降低每级密密压力 9)牵擦副材料易兩碳化钨一浸溃金厲石墨 或硬对硬材科,如硬质合金、胄瓷、喷涂陶瓷等 10)采甩液体静庋密到或掖体动压密封, Ocv]值可达 270(MPa_ m)A 11)加强冷却和润滑 推荐0形圈,硬度廉小为80,用隔离支撑 圈以防止被挤出 | ||
真 空 | 减压塔釜液 | 主要防止外界空气 的漏人,漏入空气后使密封面形成干摩擦,破坏系统真空度 | 与正常密封的不同 点在于密封对象的方向性差异避免密封面分开, 尤其是在泵不运转时足以密封住大气压力,保证负压工作 | 7.一般真空可采用内装单端面密封 8.高真空采用双端面密封,注入封液有助 于提离密封性能和改善润滑条件 9.为了减少辅助密封件泄漏,采用与动环焊在一起的波纹管密封 10.石鼉在真空条件下酣磨性差,髙真空时不宜采用 | ||
髙 速 | 尿素、丙烯、氣乙烯 溶液的输送 | 由于离心力作用f 严重澎响机械密封中 弹簧或汲纹管的弹 性,甚至失效.由于转动惯置增大 会造成周围介质擻烈 搅动,从而增加阻力、 发热,同时不易达到 动平衡 | 要求摩搛副材料允 许的PCV值要高 要考虑离心力和搅 拌的影响,零件须经 过动平衡校止,防止 振动要求良好的冷却和 润滑 | (1)润滑速度r > 25mA时,采用静止式密 封,动环与轴直接配合,利用轴套和叶轮夹紧来 传递力矩 <2)转动零件几何形状甫对称,传动方式不 推荐用销子、键等,以减少不平衡力的影响. 7) 要用最小的密封端面摩擦系数,如陶瓷 一浸铜石®t端面宽度应尽量减小 8)加强冷却与润滑 9)采用平衡型、流体动压型或流体静压型 密封 10)选择较髙的pcv摩揀副组合 |
