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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).

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

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

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

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)

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

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

 点 1

对密封要求

密封选择


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



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



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



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


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


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




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


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


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

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

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

尿素、丙烯、氣乙烯 溶液的输送

由于离心力作用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



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