如何确定机械密封弹簧的压缩量

如何确定机械密封弹簧的压缩量机械密封弹簧压缩量测量直接用卡尺测就是,先测量在自由状态下的弹簧伸缩量,再测量机封安装到位后的量,一减就是压缩量.集装式密封可以不用自己去定压缩量，因为整个密封装好时已定好了，非集装式密封要根据不同的泵的类型来测量。单弹簧机械密封的压缩量为50%-70%，大概密封压死后放开3~5mm,多弹簧（碟形簧）的压缩量为90%左右，即机械密封压死后放开1.5~2.5mm即可。同时还要考虑密封面的宽窄，弹簧的力度,工作时受力状态.调节弹簧压缩量是为了满足弹簧比压，而不是为压缩量而压缩量，不管它是单弹簧还是多弹簧。通常，机泵机械密封的弹簧比压大致控制在1.3~2..8kgf/cm2左右。最佳取值多少要根据实际工况条件、摩擦副配对材质、补偿环辅助密封圈结构型式和要与载货系数K值相适应等等。多孔端面机械密封可以采用激光加工普通机械密封是依靠密封端面间的微凸体紧密的接触而将流体密封，因而这种密封在运转中常常表现为混合摩擦状态，个别表现为边界摩擦状态[1]。当工作条件或环境条件变化时，端面的过高温升使端面间的流体汽化，造成严重泄漏，或者端面液体全部汽化而造成端面间的完全干摩擦，使端面磨损加剧而大大缩短密封的使用寿命。因此，传统的接触式机械密封在提高密封能力、减小摩擦和磨损等方面存在一定的局限性。随着节能问题的突出和环保意识的增强，如何降低能耗、提高密封的可靠性和延长密封寿命是人们普遍关注且日益重视的研究课题。可靠密封、长寿命的关键是保证两密封端面间形成并保持一层极薄的稳定流体膜，且具有一定的承载能力。若流体产生的动压效应使端面间不发生直接接触，其摩擦状态为纯流体摩擦，这种密封称为非接触式动压型机械密封。非接触式动压型机械密封通常是在密封端面上人为地开设一些规则的流槽，如螺旋槽[2]、圆弧槽[3]、直线槽[4]、雷列台阶槽[5]等，利用流体动压效应来提高密封的承载能力，减少端面间的磨损和极大地延长密封寿命。激光加工多孔端面机械密封是机械密封领域中一项崭露头角的新技术。图1多孔端面机械密封结构简图多孔端面机械密封的结构多孔端面机械密封结构如图1(a)所示。动环为平端面密封环，静环平端面上均匀地布置着规则的微孔，形成多孔端面。微孔为圆孔、椭圆孔或圆锥孔，图1(b)为端面上正方形分布的圆孔的情形。孔径从几微米至数百微米，孔深从几微米到几十微米，孔隙率(孔面积占整个端面面积的百分数)为5%～30%。多孔端面的表面粗糙度与静环的表面粗糙度相同，Ｒa均为0.01～0.02μm[6]。2多孔端面机械密封的原理与应用在停车时，即动环不旋转时，在弹簧力作用下，静环与动环构成静止平面密封，使流体介质得以密封。当动环回转时，由于静环表面有很多微孔，动环的转动使其表面与静环表面上的微孔形成收敛缝隙流体膜层，使每一个孔都像一个微动力滑动轴承。也就是说，当另一个表面在多孔端面上滑动时，会在孔的上方及其周边产生流体动压力，这就是流体动压效应。流体动压力的承载能力取决于滑动的速度、介质的粘度和流体膜厚度[7]。这些孔产生动压效应的共同作用的结果使得两密封面分开。由于在两密封面间存在流体膜，两密封面不再直接接触，密封面间的摩擦状态为流体摩擦。试验研究[8]表明，在端面载荷和转速相同时，多孔端面机械密封环之间的间隙总是大于普通机械密封环之间的间隙。端面载荷增加时，普通机械密封环的端面间隙骤然减小，以至于端面直接接触，液膜遭到破坏，使磨损加剧。对于多孔端面机械密封环，端面载荷增加时，端面间隙减小，液膜刚度增加，而很小的间隙又恰好将泄漏量降低到最小，从而满足严格的机械密封泄漏要求，同时减少了密封面的磨损。因此，多孔端面机械密封可有效地延长密封寿命。机械密封的最大PV值是评价机械密封运行安全性的重要指标，而多孔端面机械密封可有效地提高机械密封的最大PV值。对多孔端面的孔深与直径比值进行优化，其最大PV值约是普通机械密封最大PV值的2.5倍[8]。因此，多孔端面机械密封可有效地提高密封参数，保证机械密封的安全运行。多孔端面机械密封已经应用于石油化工行业，如轻烃和甲苯密封介质，温度为266～320℃，压力为0.67MPa的多孔端面机械密封。经过6个月的实际运行，密封效果令人满意[9]。3多孔端面机械密封的加工方法在密封面上加工深度为微米级的流槽或微孔，常规的机械加工方法几乎无能为力。因而人们探索了很多种加工方法，主要有以下几种：光化学腐蚀加工(光刻法)、电火花加工(电蚀刻)、电化学加工和激光加工等方法。几种加工方法的特点如表1所示。表1加工方法的比较由表1可知，与传统的加工技术相比，激光加工适用面广，对不同材料、不同形状的加工表面均适合，具有工件无机械变形、无污染、速度快、重复性好以及自动化程度高等特点。显然，对于多孔端面机械密封环，其他的加工方法是无能为力的，只有采用激光加工方法才能获得满意的结果。图2为利用深圳市大族激光科技股份有限公司的YAGD50S激光打标机加工而成的碳化硅密封环的多孔端面。图2密封环的多孔端面4摩擦性能试验在不同端面载荷下分别对普通密封环和激光加工多孔端面密封环进行对比试验，2种密封环的端面尺寸、表面粗糙度、端面载荷及转速等试验条件均完全相同，碳石墨材料制造的密封环与两种试验密封环配对运转。图3为在不同端面载荷下转速变化时普通密封环和激光加工多孔端面密封环与碳石墨密封环端面间的摩擦系数值。由图3可知，激光加工多孔端面机械密封的摩擦系数比普通机械密封的摩擦系数要低得多。从摩擦系数值来看，普通机械密封的摩擦系数值处于边界摩擦状态，而激光加工的多孔端面机械密封的摩擦系数值处于混合、甚至液体摩擦状态，因此，激光加工多孔端面密封环比普通密封环具有更好的摩擦性能。图3不同密封环端面间的摩擦系数5结语激光加工多孔端面机械密封工艺简单，密封液体介质具有良好的动压效应，实现了密封端面间的流体润滑，从而延长密封寿命。激光加工多孔端面机械密封具有较高的密封参数，因而密封性能良好。激光加工技术的应用为机械密封技术注入了新的活力。机械密封的工作原理机械密封是靠一对或数对垂直于轴作相对滑动的端面在流体压力和补偿机构的弹力（或磁力）作用下保持贴合并配以辅助密封而达到阻漏的轴封装置。1—静止环；2—旋转环；3—弹性元件；4—弹簧座；5—紧定螺钉；6—旋转环畏助密封圈；7—防转销；8—辅助密封圈；9—压盖；A、B、C、D—通道图1机械密封结构常用机械密封结构如图1所示。由静止环（静环）1、旋转环（动环）2、弹性元件3、弹簧座4、紧定螺钉5、旋转环辅助密封圈6和静止环辅助密封圈8等元件组成，防转销7固定在压盖9上以防止静止环转动。旋转环和静止环往往还可根据它们是否具有轴向补偿能力而称为补偿环或非补偿还。机械密封中流体可能泄漏的途径有如图1中的A、B、C、D四个通道。C、D泄漏通道分别是静止环与压盖、压盖与壳体之间的密封，二者均属静密封。B通道是旋转环与轴之间的密封，当端面摩擦磨损后，它仅仅能追随补偿环沿轴向作微量的移动，实际上仍然是一个相对静密封。因此，这些泄漏通道相对来说比较容易封堵。静密封元件最常用的有橡胶O形圈或聚四氟乙烯V形圈，而作为补偿环的旋转环或静止环辅助密封，有时采用兼备弹性元件功能的橡胶、聚四氟乙烯或金属波纹管的结构。A通道则是旋转环与静止环的端面彼此贴合作相对滑动的动密封，它是机械密封装置中的主密封，也是决定机械密封性能和寿命的关键。因此，对密封端面的加工要求很高，同时为了使密封端面间保持必要的润滑液膜，必须严格腔制端面上的单位面积压力，压力过大，不易形成稳定的润滑液膜，会加速端面的磨损；压力过小，泄漏量增加。所以，要获得良好的密封性能又有足够寿命，在设计和安装机械密封时，一定要保证端面单位面积压力值在最适当的范围。机械密封与软填料密封比较，有如下优点：①密封可靠在长周期的运行中，密封状态很稳定，泄漏量很小，按粗略统计，其泄漏量一般仅为软填料密封的1/100；②使用寿命长在油、水类介质中一般可达1～2年或更长时间，在化工介质中通常也能达半年以上；③摩擦功率消耗小机械密封的摩擦功率仅为软填料密封的10%～50%；④轴或轴套基本上不受摩损；⑤维修周期长端面磨损后可自动补偿，一般情况下，毋需经常性的维修；⑥抗振性好对旋转轴的振动、偏摆以及轴对密封腔的偏斜不敏感；⑦适用范围广机械密封能用于低温、高温、真空、高压、不同转速，以及各种腐蚀性介质和含磨粒介质等的密封。但其缺点有：①结构较复杂，对制造加工要求高；②安装与更换比较麻烦，并要求工人有一定的安装技术水平；③发生偶然性事故时，处理较困难；④一次性投资高。水泵机械密封常见渗漏现象及对策本文总结了机械密封比较常见的渗漏原因。机械密封本身是一种要求较高的精密部件，对设计、机械加工、装配质量都有很高的要求。在使用机械密封时，应分析使用机械密封的各种因素，使机械密封适用于各种泵的技术要求和使用介质要求且有充分的润滑条件，这样才能保证密封长期可靠地运转。关键词：机械密封渗漏现象机械密封亦称端面密封，其有一对垂直于旋转轴线的端面，该端面在流体压力及补偿机械外弹力的作用下，依赖辅助密封的配合与另一端保持贴合，并相对滑动，从而防止流体泄漏。一、常见的渗漏现象机械密封渗漏的比例占全部维修泵的50%以上，机械密封的运行好坏直接影响到水泵的正常运行，现总结分析如下。1.周期性渗漏(1)泵转子轴向窜动量大，辅助密封与轴的过盈量大，动环不能在轴上灵活移动。在泵翻转，动、静环磨损后，得不到补偿位移。对策：在装配机械密封时，轴的轴向窜动量应小于0.1mm，辅助密封与轴的过盈量应适中，在保证径向密封的同时，动环装配后保证能在轴上灵活移动(把动环压向弹簧能自由地弹回来)。(2)密封面润滑油量不足引起干摩擦或拉毛密封端面。对策：油室腔内润滑油面高度应加到高于动、静环密封面。(3)转子周期性振动。原因是定子与上、下端盖未对中或叶轮和主轴不平衡，汽蚀或轴承损坏(磨损)，这种情况会缩短密封寿命和产生渗漏。对策：可根据维修标准来纠正上述问题。2.小型潜污泵机封渗漏引起的磨轴现象(1)715kW以下小泵机封失效常常产生磨轴，磨轴位置主要有以下几个：动环辅助密封圈处、静环位置、少数弹簧有磨轴现象。(2)磨轴的主要原因：①BIA型双端面机械密封，反压状态是不良的工作状态，介质中的颗粒、杂质很容易进入密封面，使密封失效。②磨轴的主要件为橡胶波纹管，且是由于上端密封面处于不良润滑状态，动静环之间的摩擦力矩大于橡胶波纹管与轴之间的传递转矩，发生相对转动。③动、静环辅助密封由于受到污水中的弱酸、弱碱的腐蚀，橡胶件已无弹性。有的已腐烂，失去了应有的功能，产生了磨轴的现象。(3)为解决以上问题，现采取如下措施：①保证下端盖、油室的清洁度，对不清洁的润滑油禁止装配。②机封油室腔内油面线应高于动静环密封面。③根据不同的使用介质选用不同结构的机封。对高扬程泵应重新设计机封结构，对腐蚀性介质橡胶应选用耐弱酸、弱碱的氟橡胶。机封静环应加防转销。二、由于压力产生的渗漏(1)高压和压力波造成的机械密封渗漏由于弹簧比压力及总比压设计过大和密封腔内压力超过3MPa时，会使密封端面比压过大，液膜难以形成，密封端面磨损严重，发热量增多，造成密封面热变形。对策：在装配机封时，弹簧压缩量一定要按规定进行，不允许有过大或过小的现象，高压条件下的机械密封应采取措施。为使端面受力合理，尽量减小变形，可采用硬质合金、陶瓷等耐压强度高的材料，并加强冷却的润滑措施，选用可*的传动方式，如键、销等。(2)真空状态运行造成的机械密封渗漏泵在起动、停机过程中，由于泵进口堵塞，抽送介质中含有气体等原因，有可能使密封腔出现负压，密封腔内若是负压，会引起密封端面干摩擦，内装式机械密封会产生漏气(水)现象，真空密封与正压密封的不同点在于密封对象的方向性差异，而且机械密封也有其某一方向的适应性。对策：采用双端面机械密封，这样有助于改善润滑条件，提高密封性能。三、由于介质引起的渗漏(1)大多数潜污泵机械密封拆解后，静环和动环的辅助密封件无弹性，有的已经腐烂，造成了机封的大量渗漏甚至有磨轴的现象。由于高温、污水中的弱酸