機械密封結構(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 c，如圖 314， Φ﹥ Φc為密封區， Φ﹤ Φc為泄漏區。 對于機械密封，要想做到絕對不泄漏是很困難的，只要泄漏量 Q滿足工藝要求，將 G控制在 ~1 106的范圍內。 36 1 、液膜靜壓力 —— 力圖使端面開啟的力 包括液膜靜壓力和液膜動壓力。 二、端面液膜壓力 當密封間隙有較小泄漏時，密封環內外徑處存在壓差，一端是大氣壓，一端是介質端，這個壓差促使液體流動，另一方面，液體流過縫隙時要受到密封面的阻礙，壓力將逐步降低。 dd2d1dbddd2d2d1d1dbdbd1d2dbP SPP CP37 中性粘度液體 r1 r2 r dr p pr 設沿半徑方向 r處， dr的環面積上液膜靜壓力為 pr，當密封液體壓力為 p ，作用于密封面上的開啟力為 R ，則 R為： dd2d1db ddd2d2d1d1dbdbd1d2dbP SPP CP?? 21 2rr rrdr pR ?38 ?? 21 2rr rrdr pR ?由三角形相似： prr rrp r121???代入上式積分： prrrrR )2)((3 1212 ??? ?再以 pm代表端面上平均液膜靜壓力 ,則 mprrR )( 2122 ?? ?prr rrp m )(3 21212???（ 1） （ 2） 由（ 1）和（ 2）得 pj?? )(321212rrrrj ????其中 稱為液膜靜力反壓系數 r1 r2 r dr p pr 39 液膜動壓力 奈維斯托克斯方程： 22yvxp????? ?與軸承潤滑理論中的一維雷諾潤滑方程推導方法相同，可得出 30 )(6hhhvxp ???? ? 動壓力向的壓力增量，即液膜為端面間流體沿運動方xp??μ— 粘度 v— 流體沿運動方向流動的線速度 h— 膜厚，即兩端面間隙 h0— 液膜壓力出現最大值處的膜厚 40 結論： 1） ?p/?x∝ v，當 v=0時， ?p/?x=0，說明動壓力由流體運動而產生； 2） ?p/?x∝ μ，流體粘度越大，產生的動壓力也越大； 3）當 hh0﹥ 0時， ?p/?x﹥ 0； hh0﹤ 0時， ?p/?x﹤ 液膜沿 x方向各處液壓都大于入口和出口的液壓（收斂液膜），能產生壓力支承外載； 4）液膜厚度 h 越小， ?p/?x越大，說明液膜越薄，承載能力越高； 5）如果 h=h0， ?p/?x=0，表示兩滑動表面平行，平行液膜各處液壓總是等于入口和出口的液壓，因此不能產生高于外面壓力的液壓以支承外載，也不會產生動壓效應。 30 )(6hhhvxp ???? ?41 一、設計條件分析和結構選型 分析密封使用條件 第三節 機械密封設計計算 （ 1）工作參數 壓力、溫度、轉速、軸徑 （ 2）介質特性 濃度、粘度、腐蝕性、有無固體顆粒及纖維雜質、是否汽化或結晶 （ 3）主機工作性質與環境條件 連續或間隙操作 42 主機對密封的要求 ① 密封性 ② 壽命 ③ 結構尺寸的限制 ④ 可靠性和穩定性 密封類型與材料的選擇 密封系統的綜合措施及加工、安裝、維修、經濟效益等考慮 結構形式的選擇 43 1） 工作壓力 ：密封的工作壓力是指密封腔處的壓力。當 P介 ＞ ~，需采用部分平衡型。由前面可知， K（載荷系數）表示介質產生的比壓加到摩擦副上的載荷程度， P介 增加，則 K增加，據資料介紹，當 P=~時，用部分平衡型就能保證密封 (即 K＜ 1) ,若此時采用非平衡型，則 K很大，介質產生的比壓加到摩擦副上的載荷程度也很大，從而密封端面磨損，發熱，密封失效。尤其是對于介質粘度低，潤滑性能差者，往往壓力達~；若是超高壓、高壓，就應選雙端面或多端面密封使之逐級降壓。 44 3）圓周 速度 當 V﹥ 30m/s時可選用靜止型，即是高速又是高壓力時，可考慮用流體動壓型機械密封。 4）介質的 腐蝕性 及易燃易爆、結晶等性質 :對于腐蝕較弱，選內裝式較好，因結構上端面受力和泄漏方向比外裝式合理，反之，選用外裝式。外裝外流式介質壓力不起自緊作用，故適用于壓力較低的情況（ ~） 2） 溫度 超出 120℃ 是高溫。 45 內流式單端面機械密封的端面比壓計算 二、端面比壓 Pc的計算 dd2d1dbddd2d2d1d1dbdbd1d2dbP SPP CP圖 315內流單端面機械密封結構簡圖及補償環軸向力平衡 dd2d1dbddd2d2d1d1dbdbd1d2dbP SPP CP端面比壓：指作用于密封端面環帶的單位面積上凈剩的閉合力。 AFp cc??PPm ??46 sF )(42122 ddpApF sss ????sp )(42122 ddA ???1)彈簧力 —— 彈簧比壓，彈性元件 施加到密封環帶單位面積 上的壓緊力， Pa A—— 密封環帶面積，（ m2） 其中， d d1分別為密封環帶外徑和內徑， m （ N） dd2d1dbddd2d2d1d1dbdbd1d2dbP SPP CP47 2）作用于端面的介質總壓力 Fp 其中 db為平衡直徑，即介質壓力在補償環輔助密封處的有效作用直徑， m Fs、 Fp都是使端面趨于閉合的力。 )(4 222 be ddA ?? ?dd2d1db ddd2d2d1d1dbdbd1d2dbP SPP CPep ApF ??peA式中 —— 介質壓力（ Pa） —— 介質壓力作用于補償環上的有效載荷面積， m2 48 3）端面液膜壓力 Fm 包括液膜靜壓力和動壓力，它們都是力圖使端面開啟的力。 其中 λ為液膜反壓系數。 pApARF djm )( ??? ????4） 補償環輔助密封與相關元件表面的摩擦阻力 Ft 其方向與補償環軸向移動方向相反，補償環向閉合方向移動時， Ft為負值；反之則為正值。 Ft=ptA Pt是由摩擦阻力引起端面比壓增大或減小的比壓 因此端面所受凈閉合力， 為： dd2d1db ddd2d2d1d1dbdbd1d2dbP SPP C