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延长机械密封寿命的妙招

  在液体介质中工作的机械密封,一般均依靠液体介质在动、静环摩擦面间所形成的液膜进行润滑。因此,维持摩擦面间的液膜是保证机械密封稳定运转、延长使用寿命所必不可少的。

  几种强化润滑的结构

  1.端面开槽:

  高压和高转速机械要保持摩擦面间的液膜是有困难的,液膜常常被高压和高转速而生成的摩擦热所破坏。对这种情况,采取开槽形式来强化润滑是很有成效的。动环和静环都可以开槽,一般开在较耐磨的材料上。动环与静环不应同时开槽,因为这样会降低润滑效果。为了使污物或磨屑尽可能不进入摩擦面,对液体为顺离心力方向(外流式)流动的密封,槽应开在静环上,以避免离心力的作用将污物引入摩擦面。反之,液体为逆离心力方向(内流式)流动时,槽应开在动环上,离心力有助于将污物自槽中甩出。

  摩擦面开的小槽有矩形、楔形、或其它形状。槽不宜太多或太深,否则会使泄露增加。

  


  2.静压润滑:

  所谓静压润滑是将有压力的润滑液体直接引入摩擦面以起到润滑的作用。引入的润滑液体由单独的液源供给,如液压泵等。用此有压力的润滑液与机械内的流体压力相对抗,此种形式通常也称为流体静压力密封。

  气体介质的机械密封应采取措施建立气膜润滑,如采用气体静压受控膜机械密封或固体润滑,即选用自润滑材料作动环或静环。只要条件允许,应尽可能把气体介质条件转换为液体介质条件,这样既便于润滑又便于密封。

  3.端面偏心:

  一般机械密封,动环的中心、静环的中心和轴的中心线都在一条直线上,如果将动环或静环中的某一个环的端面中心做成与轴的中心线偏移一定距离,就能使环在旋转时不断带入润滑液至滑动面间起润滑作用。

  应当指出的是,偏心尺寸不能过大,特别是对于高压,偏心会使端面所受的压力不均匀,而造成磨损不均匀。对于高转速密封,不宜用动环作为偏心环,否则由于离心力的平衡会使机器发生振动。

  机械密封的动、静环之间的摩擦根据不同条件会出现下列情况:

  (1)半液体润滑:

  滑动表面的凹坑处存有液体,接触面之间维持一层很薄的液膜,所以发热和磨损情况均较好,由于动、静环之间的液膜在其出口处有表面张力,故限制了液体的泄露。

  (2)完全液体润滑:

  当动、静环之间的压力不足,而使间隙增大时,液膜增厚,这时不存在固体接触,故无摩擦现象。但由于在这种情况下动、静环之间的缝隙较大,故起不到密封作用,泄露严重。在实际应用中一般不允许有这种情况出现(受控膜机械密封除外)。

  机械密封动、静环之间的工作情况,大多数是处在边界润滑和半液体润滑状态下,而半液体润滑能够在摩擦系数最小即磨损与发热令人满意的情况下,获得最好的密封效果。

  使机械密封能在良好的润滑条件下工作,还需从介质特性、压力、温度、滑动速度等因素综合考虑,但选择适当的动、静环之间的压力,合理的润滑结构和提高动、静环摩擦表面质量也是保证密封有效工作的重要因素。

  (3)干摩擦:

  滑动摩擦面上无液体进入,因而无液膜存在,仅有尘土和氧化层,以及吸附的气体分子等。当动、静环运转时,其结果必然是使摩擦面发热、磨损加剧而造成泄露。

  (4)边界润滑:

  当动、静环之间的压力增大或者液体在摩擦面上形成液膜的能力较差时,液体将从间隙中被挤出。由于表面不是绝对平的,而是凹凸不平,在凸出就有接触磨损,而在凹处则保持液体的润滑性能,造成边界润滑。边界润滑的磨损和发热程度为中等。

 

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