淺析化工泵用機械密封O形輔助密封圈的性能

武建軍

摘要：在現(xiàn)代化學品生產(chǎn)中，化學泵被廣泛使用并且對壓實提出了很高的要求。特別地，除了當前的技術條件之外，苛性鈉和硫酸的運輸和儲存需要更高的壓實。因此，很難實現(xiàn)無泄漏。本文件分析了化學泵機械密封的安裝和使用，O形輔助密封失效的原因以及一些預防措施，以幫助釋放機械密封。

關鍵詞：化工泵;機械密封;O形輔助;密封圈

中圖分類號：TQ051.2 ?????文獻標識碼：A

引言

目前，化學制造中使用的大多數(shù)離心泵都使用機械密封，密封泄漏是密封損壞的主要原因。其中，在輔助機械密封的密封環(huán)中使用了大量的合成橡膠O形圈。據(jù)統(tǒng)計，大約30%的機械密封泄漏失效是由密封圈失效引起的，本文主要關注O形輔助密封的性能，分析失效原因。

1.化工泵機械密封的典型泄漏通道分析

密封圈由旋轉(zhuǎn)環(huán)和固定環(huán)組成，是機械密封中最重要的部分，其性能與密封效果和使用壽命直接相關。因此，對密封環(huán)的材料，結構，形狀，尺寸和表面質(zhì)量提出了很高的要求。墊圈的材料必須具有足夠的強度，硬度，耐磨性，耐腐蝕性，耐熱性，抗沖擊性和抗疲勞性，并且具有良好的加工性和效率。其中，耐磨性，耐腐蝕性和耐熱性是基本要求。

典型化學泵的內(nèi)部機械密封的典型結構如圖1所示。主泄漏路徑包括靜態(tài)和動態(tài)環(huán)形摩擦環(huán)（泄漏E）的面，輔助平衡環(huán)（泄漏B）的密封環(huán)和未補償環(huán)。輔助密封件（泄漏G），所述殼體和所述填料箱（泄漏d），襯套和軸（漏A），靜態(tài)碳石墨環(huán)本身正在泄漏（泄漏F）和所述插入件的配合表面之間的連接存在其中7條泄漏路徑（點泄漏C）泄漏E是動態(tài)密封，其是密封的主要部件，其基于兩個環(huán)的端面的緊密配合和相對旋轉(zhuǎn)以及端面之間的小間隙。保持非常薄的液膜以防止液體泄漏，并且剩余的泄漏是用作輔助密封的靜態(tài)密封。

2、O形輔助密封圈失效分析

在機械泵的機械密封的情況下，輔助密封環(huán)的作用不容小覷，其失效也是機械密封失效的主要原因之一。在技術實踐中，密封圈的失效主要是由于安裝不當，使用不當和質(zhì)量問題造成的。

2.1、安裝過程中O形圈失效

安裝不當導致密封圈損壞。安裝機械密封時，閥座孔和軸端沒有斜切或陰影線，密封圈在負載下刮傷：軸表面損壞或腐蝕。建議用密封圈在軸表面噴涂陶瓷，或根據(jù)應用要求更換新軸。此外，軸上的鍵槽可能會損壞密封。因此，在安裝前仔細檢查毛邊是否有特殊工具，以免損壞O形圈。

安裝不正確會導致密封圈失效。1）彈簧壓縮越大，密封效果越好。在更換過程中，彈簧的選擇壓力過大：在調(diào)整過程中，靜態(tài)和動態(tài)環(huán)的摩擦副立即磨損并立即燃燒。過度壓縮會降低可動環(huán)的柔韌性并損壞密封。2）O形圈密封太緊。增加密封圈與軸（或套筒）之間的磨損，降低軸向調(diào)節(jié)的靈活性和活動環(huán)的運動，并在運行條件頻繁變化時及時調(diào)整;使彈簧過度疲勞，容易損壞。環(huán)變形和變形，影響密封效果。3）靜態(tài)O形圈太緊。靜環(huán)的密封環(huán)基本上處于靜止狀態(tài)，并且安裝太緊而不會過度變形。靜環(huán)的材料主要是碳石墨，通常是脆性的，可以很容易地緩解過度的應力。此外，安裝和拆卸也很困難。靜環(huán)很容易損壞。4）松散安裝靜態(tài)O形圈。當可動環(huán)軸向浮動時，靜態(tài)環(huán)可以很容易地與環(huán)的固定座相互分離，從而機械密封停止工作。

2.2、運行過程中O形圈失效

高溫條件下的永久變形。當機械密封在高溫工作環(huán)境中時，O形的橡膠墊圈獲得與槽相同的橫截面形狀（見圖2）。如果溫度保持不變，則保持溫度密封的效果。但是，持續(xù)高溫會對其他部件造成損壞，因此機械密封必須在高溫下具有冷卻系統(tǒng)。冷卻和冷卻后，O形圈快速沉降并形成泄漏。在這種情況下，應注意各種橡膠的應用極限溫度，以避免在極端溫度下長期運行。橡膠密封件常用材料的性能與工作溫度限制的比較如下表所示。如果不能改變壓實操作的狀態(tài)，則可以通過使用該結構來改進。例如，具有大橫截面的密封環(huán)，具有較高硬度的密封環(huán)，其中壓環(huán)的擠壓結構和不存在彈簧力不允許O形環(huán)等，以防止密封環(huán)由于過度加工而永久變形溫度。

（2）高壓條件下的擠壓應變。在本次實踐過程中，O形環(huán)通常具有低硬度和小橫截面直徑，并且在靜壓和位移的作用下總是處于壓縮狀態(tài)。在高壓條件下，工作過程中的壓力產(chǎn)生波動，沖擊振動和低內(nèi)壓的變化以及潤滑不足都會導致密封環(huán)變形。如果變形很大，則密封環(huán)在高壓條件下在間隙中產(chǎn)生應力集中，使得密封環(huán)形成嵌入間隙中的閃光邊緣，這導致密封環(huán)的密封環(huán)損壞。

（3）O密封環(huán)的膨脹變形是聚合物在溶劑中膨脹的現(xiàn)象。如果密封環(huán)的材料與介質(zhì)不相容，它可能膨脹，粘附或溶解，導致密封環(huán)拉伸或軟化。隨著非補償環(huán)的O形輔助密封環(huán)的膨脹體積增大，靜態(tài)碳石墨環(huán)承受更大的力以使密封件的端面變形，因為平衡環(huán)的O形輔助密封環(huán)膨脹并與軸（或套筒）之間產(chǎn)生的摩擦阻力增加，補償環(huán)卡停，靜態(tài)和動態(tài)環(huán)的閉合力減小，密封面分離并流動。因此，應根據(jù)介質(zhì)的類型預先進行浸漬試驗，以便為密封環(huán)選擇合適的材料。一些混合溶液會破壞各種合成橡膠，所以我們應該選取聚四氟乙烯用作密封圈。

（4）O形圈輔助密封上的閉塞。如圖3所示，在密封介質(zhì)一側(cè)，當安裝磨損環(huán)用于彈出密封時，當介質(zhì)中的固體含量高或存在更多纖維材料時，固體進入間隙。這導致阻塞，其中補償回路被阻擋并且不能執(zhí)行浮子的軸向滑動和調(diào)節(jié)。如圖4所示，在高溫高壓環(huán)境下的大氣側(cè)，密封端面之間的液膜由于蒸發(fā)，冷凝，分離和蒸餾沉淀而逐漸沉淀，補償環(huán)通常不會移動而不調(diào)整，導致密封造成泄漏。

結束語

使用機械密封來密封化工泵泄漏的原因很復雜，不應低估O形輔助密封的作用。在工程實踐中，應不斷總結經(jīng)驗，并應使用儀器分析快速準確地檢測泄漏，以便采取有效的糾正措施。

參考文獻

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