3.“潤滑槽”(LUBEGROOVE)密封
在一個標準的機械密封中,兩個密封端面之間存在一個很薄的液膜,在產生和形成穩定的液膜過程中,流體的物理特性處于臨界狀態。在流體流經密封面時,壓力降低、溫度升高。壓力降低是由于密封面內外緣的壓力差造成的,溫度的升高是由于液膜中流體受到剪力以及密封面之間的機械接觸產生的摩擦熱引起的。液膜防止了密封端面之間過大的機械接觸,從而減少密封端面在運行過程中的摩擦熱和端面磨損。如果液膜在接近密封面的邊緣處發生汽化,那么該密封副的大部分密封面都會失去密封液膜的支撐,造成密封迅速失效。
“潤滑槽”就是在密封面上沿切線方向刻出窄槽,該槽不能貫通密封面的內外側邊緣。當流體流經密封面時,這些槽能改善流體在密封面上的壓力分布。這有助于保持密封面間的液膜穩定并防止流體在液膜處汽化。
由于熱水的汽化壓力很高,容易在流經密封端面時引起快速汽化,因此控制密封接觸面的壓力是解決問題的關鍵。當密封面相互平行時,液膜中的壓力降基本上呈線性分布,由密封端面外側的密封腔壓力逐步降至其內緣的大氣壓力。當液膜中的流體壓力逐步降低至等于液體的汽化壓力時,液膜就會發生汽化。通過在密封面上開潤滑槽,密封端面上就會形成一個相對的高壓區域。該液膜的壓力分布是從密封端面外緣(OD)呈線性遞減直到進入潤滑槽。在經過潤滑槽時流體壓力保持不變,然后再從潤滑槽處呈線性遞減直到密封面內緣面(ID)。壓力分布形式的改變,限制了液膜在“潤滑槽”所覆蓋的環形區域內的汽化。
目前“潤滑槽”型式密封是由Flowserve公司生產的。該公司的集裝式密封U,QB及BX都可采用“潤滑槽”型式密封面。以下為“潤滑槽”密封在熱水工況中的應用:
zui大密封尺寸:5英寸(127毫米)
zui大外緣線速度:66英尺/秒(20米/秒)
zui高轉速:3000rpm
zui低轉速:750rpm
zui高密封腔壓力*:15Bar表壓
zui高密封腔溫度:1750C
密封副材質:石墨,碳化硅,硬質合金
推薦的管線方案:APIPlan11或APIPlan02
注*:zui低密封腔壓力應保持在高于熱水的汽化壓力2Bar以上。
在通常情況下,為便于加工,“潤滑槽”一般刻在較軟的密封面上。“潤滑槽”的確切數量以及它的長度,深度是由密封端面的尺寸決定的。
4.“液體緩沖墊”(HYDROPAD)密封
“液體緩沖墊”是在動靜環的任一密封面上從外緣沿徑向朝里開出凹槽或企口。其深度可以從千分之幾到0.125英寸(即3毫米)
在普通密封中,密封面是均勻的圓環形。在密封面上開槽后,就會在圓周方向由機械和溫度變化引起變形。在機械方面,由于開槽使密封端面的局部強度削弱了;在熱力方面,凹槽使熱量沿密封端面的圓周方向散失速率不同。這兩個因素造成密封端面發生波狀變形。由于液膜很薄,密封面上很小的變形都會對液膜的形成及穩定性產生極大的影響。
波狀變形有助于液膜在密封端面間的延展。液膜厚度沿圓周方向的收縮與擴展產生了一個使密封面分離的流體推開力。這個流體推力減小了密封面間的機械接觸,熱量產生及密封面磨損。流體推力的大小不僅與密封面的波狀變形而且與密封的操作特性和流體的物理特性有關。密封面之間的相對速度也是產生流體推力的一個重要因素。速度越大,流體推力越大。流體的特性,如比重,粘度,蒸汽壓,都會對液膜產生很大的影響。流體的比重和粘度越小,流體推力越小。由于以上特性,“液體緩沖墊”可以用于熱水,輕烴和氫氟酸等介質。
在確定是否需要“液體緩沖墊”時應考慮以下因素:
1)汽化壓力:密封腔的壓力低于液體的汽化壓力加上25Psi(即1.7Bar)時,應同時綜合考慮溫度的因素。
2)壓差:密封面內外緣的壓差非常低或非常高(大于250Psi即17Bar時),應考慮采用“液體緩沖墊”型式。因為當流體的壓力很低時,液體的壓力無法克服作用在密封面上的彈簧力,難于在密封面上形成所需液膜。而當流體的壓力很高時,密封面上的所受的液體閉合壓力也很高,同樣難于形成所需液膜。
3)液體比重:液體比重小于0.52。
目前,“液體緩沖墊”與“潤滑槽”一樣,均為集裝式密封。Flowserve的BAW系列以及JohnCrane的LASERFACE系列均為此密封型式。
5.熱水工況用機械密封型式比較
用于熱水工況的機械密封型式比較見下表1。
表1用于熱水工況的機械密封型式比較表
密封面型式
傳統機械密封
“潤滑槽”機械密封
“液體緩沖墊”機械密封
密封面結構型式
平面
在較軟的密封面上開閉合槽
在任意的密封面上開出朝外緣面開口的凹槽或企口
沖洗方案
APIPlan21、23、32
APIPlan02、11
APIPlan02、11
冷卻水
需要
不需要
不需要
密封腔壓力Pc
無限制
Pc且2
Pc或△Pc>17Bar
注:Pc–密封腔壓力;Pv–介質的汽化壓力;△Pc–密封面的內外緣壓差。
6.應用實例
在上海漕涇SECCO公司苯乙烯項目中,有一冷凝水泵的溫度是1170C,入口壓力為1.6Bar,出口壓力為7.2Bar,密封腔壓力經計算約為3.2Bar,介質的蒸汽壓為1.41Bar,比重為0.951。
在原設計中,采用的是APIplan23方案。該設計需要一套輔助管路系統、換熱器及其所需的0.7米3/小時的冷卻水消耗。我方與業主經過認真的研究和綜合比較后,決定采用“潤滑槽”(QBLube)型機械密封,沖洗方案為APIPlan11。設備購置費可以節省約30%,運行費可以節省約6000元/年(僅冷卻水消耗)。
由于“潤滑槽”型機械密封不需要冷卻水,避免了由于誤操作斷水而造成密封失效,以及因換熱器結垢而降低密封系統可靠性。此類密封型式已在歐洲和中東地區有了近40年的使用歷史。
除了在熱水工況中有許多的成功運用外,“潤滑槽”和“液體緩沖墊”密封已經大量成功地運用于一些特殊的工況,如:液化空氣,低溫液化氣,輕烴,氫氟酸等介質。由于它在以上特殊的工況中部分替代了干氣密封的使用,而購置成本與運行成本,操作難度都大大低于干氣密封,相信將會有愈來愈廣泛的應用。新材料和新技術
密封技術正處于迅猛發展中。下面舉例介紹幾項新材料和新技術。
(1) 液體密封:隨著高分子有機合成工業的迅猛發展,近年出現了液態密封膠,使用于靜密封;這項新技術,通常叫做液體密封。液體密封的原理,是利用液態密封膠的粘附性、流動性和單分子膜效應(越薄的膜自然回復傾向越大) ,在適當壓力下,使它象墊圈一樣地起作用。所以對使用著的密封膠,也叫做液體墊圈。
(2) 聚四氟乙烯生料密封:聚四氟乙烯也是高分子有機化合物,它在燒結成制品之前,叫做生料,質地柔軟,也有單分子膜效應。用生料做成的帶叫生料帶,可以卷成盤長期保存。使用時能自由成形,任意接頭,只要一有壓力,便形成一個均勻地起著密封作用的環形膜。作為閥門中閥體與閥蓋間的墊圈,可在不取出閥瓣或閘板的情況下,撬開一縫隙,塞進生料帶去就行了。壓緊力小,不粘手,也不粘法蘭面,更換十分方便。對于榫槽法蘭zui適宜。聚四氟乙烯生料,還可做成管形和棒狀,作密封用。
(3) 金屬空心O形圈:彈性好,壓緊力小,有自緊作用,可選用多種金屬材料,從而在低溫、高溫和強腐蝕性介質中都能適應。
(4) 石墨板密封圈:在人們印象中,石墨是脆性物質,缺乏彈性和韌性,但經過特殊處理的石墨,卻是質地柔軟,彈性良好。這樣,石墨的耐熱性能和化學穩定性,便可以在墊圈材料中得以顯示;而且這種墊圈壓緊力小,密封效果異常*。這種石墨還能做成帶,跟金屬帶配合,組成性能優異的纏繞墊圈。石墨板密封圈和石墨----金屬纏繞墊圈的出現,是高溫抗腐蝕密封的重大突破。這類墊圈,國外已經大量生產和使用。/
上一篇:電磁閥選型的注意事項
免責聲明
- 凡本網注明"來源:智能制造網"的所有作品,版權均屬于智能制造網,轉載請必須注明智能制造網,http://www.xashilian.com。違反者本網將追究相關法律責任。
- 企業發布的公司新聞、技術文章、資料下載等內容,如涉及侵權、違規遭投訴的,一律由發布企業自行承擔責任,本網有權刪除內容并追溯責任。
- 本網轉載并注明自其它來源的作品,目的在于傳遞更多信息,并不代表本網贊同其觀點或證實其內容的真實性,不承擔此類作品侵權行為的直接責任及連帶責任。其他媒體、網站或個人從本網轉載時,必須保留本網注明的作品來源,并自負版權等法律責任。
- 如涉及作品內容、版權等問題,請在作品發表之日起一周內與本網聯系,否則視為放棄相關權利。
2025中國鄭州衡器與計量技術設備展覽會
展會城市:鄭州市展會時間:2025-11-07