機(jī)械密封主要零件結(jié)構(gòu)形式分析
作者：泵 來(lái)源：機(jī)械密封 發(fā)布時(shí)間：2021-08-07
離心泵動(dòng)環(huán)的結(jié)構(gòu)形式 動(dòng)環(huán)常用的結(jié)構(gòu)形式。
圖1(a)比較簡(jiǎn)單，省略了推環(huán)，適合采用橡膠O形輔助密封圈，缺點(diǎn)是密封圈溝槽直徑不易測(cè)量，使加工與維修不便;
圖1(b)對(duì)于各種形狀的輔助密封圈都能適應(yīng)，裝拆方便，且容易找出因密封圈尺寸不合適而發(fā)生泄漏的原因;
圖1(c)只適合用0形密封圈，對(duì)密封圈尺寸精度要求低，容易密封，但密封圈易變形.
圖1(d)和(e)，為鑲嵌式結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)是將密封端面做成矩形截面的環(huán)狀零件(稱(chēng)為動(dòng)環(huán))，鑲嵌在金屬環(huán)座內(nèi)(稱(chēng)為動(dòng)環(huán)座)，從而可節(jié)約貴重金屬。
圖1(d)為采用壓裝和熱裝的剛性過(guò)盈鑲嵌結(jié)構(gòu)，加工簡(jiǎn)便，但由于動(dòng)環(huán)與動(dòng)環(huán)座材料的線脹系數(shù)不同，高溫時(shí)易脫落，一般使用于軸徑小于100 mm、使用壓力小于5 MPa、密封端面平均線速度小于20 m/s的場(chǎng)合。
圖1(e)為柔性過(guò)盈鑲嵌結(jié)構(gòu)，其徑向不與動(dòng)環(huán)座接觸，而是支承在柔性的輔助密封圈上，并采用柱銷(xiāo)連接，從而克服了圖1(d)的缺點(diǎn)，但加工困難，在標(biāo)準(zhǔn)型機(jī)械密封中很少采用。
圖1(f)為噴涂結(jié)構(gòu)，是將硬質(zhì)合金粉或陶瓷粉等離子噴涂于環(huán)座上，該結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是省料，但由于涂層往往不致密，使用中存在涂層開(kāi)裂及剝落現(xiàn)象，因此，粉料配方及噴涂工藝還有待改進(jìn)。
上述各種結(jié)構(gòu)中，圖1(d)是國(guó)內(nèi)目前采用普遍的一種。
②離心泵靜環(huán)的結(jié)構(gòu)形式 靜環(huán)常用的結(jié)構(gòu)形式如圖2所示。
圖2(a)為常用的形式，0形、V形輔助密封圈均可使用;
圖2(b)的尾部較長(zhǎng)，安裝兩個(gè)0形密封圈，中間環(huán)隙可通水冷卻;
圖2(c)也是為了加強(qiáng)冷卻;
圖2(d)的靜環(huán)兩端均是工作面，一端失效后可調(diào)頭使用另一端;
圖2(e)為O形圈置于靜環(huán)槽內(nèi)，從而簡(jiǎn)化了靜環(huán)座的加工;
圖2(f)為采用端蓋及墊片固定在密封腔體上，多用于外裝式或輕載的簡(jiǎn)易機(jī)械密封上。
③輔助密封元件的結(jié)構(gòu)形式 摩擦副的動(dòng)、靜環(huán)的結(jié)構(gòu)形式往往取決于所采用的輔助密封元件的形式。輔助密封元件有兩類(lèi)：徑向接觸式輔助密封與波紋管輔助密封。
a.徑向接觸式輔助密封 徑向接觸式輔助密封包括動(dòng)環(huán)密封圈和靜環(huán)密封圈，它們分別構(gòu)成動(dòng)環(huán)與軸、靜環(huán)與端蓋之間的密封。同時(shí)，由于密封圈材料具有彈性，能對(duì)密封環(huán)起彈性支承作用，并對(duì)密封端面的歪斜和軸的振動(dòng)有一定的補(bǔ)償和吸振效果，可提高密封端面的貼合度。當(dāng)端面磨損后，在彈性力作用下，密封圈隨補(bǔ)償環(huán)沿軸向作微小的補(bǔ)償移動(dòng)。
用作動(dòng)環(huán)及靜環(huán)的輔助密封圈主要有的幾種斷面形狀。常用的有O形和V形兩種，還有方形、楔形、矩形、包覆形等幾種。一般是根據(jù)使用條件決定。如一般介質(zhì)可以采用O形圈，溶劑類(lèi)、強(qiáng)氧化性介質(zhì)可用聚四氟乙烯制的V形圈，高溫下可用柔性石墨或氟塑料制的楔形環(huán)，矩形墊一般只用在圖2( f)的形式中。氟塑料全包覆橡膠0形圈可應(yīng)用在普通橡膠0形圈無(wú)法適應(yīng)的某些化學(xué)介質(zhì)環(huán)境中。它既有橡膠0形圈所具有的低壓縮永久變形性能，又具有氟塑料特有的耐熱、耐寒、耐油、耐磨、耐老化、耐化學(xué)介質(zhì)腐蝕等特性，可替代部分傳統(tǒng)的橡膠O形圈，廣泛應(yīng)用于-60～200℃溫度范圍內(nèi)，除鹵化物、熔融堿金屬、氟碳化合物外各種介質(zhì)的密封場(chǎng)合。
b.波紋管輔助密封 波紋管有輔助密封的功能。波紋管密封的特點(diǎn)就是摩擦副撓性安裝環(huán)的所有相對(duì)位移可以由彈性波紋管來(lái)補(bǔ)償，這就允許安裝摩擦副密封環(huán)有較大的偏差。不存在徑向接觸式輔助密封圈沿密封面滑移的問(wèn)題。
④傳動(dòng)形式 動(dòng)環(huán)需要隨軸一起旋轉(zhuǎn)，為了考慮動(dòng)環(huán)具有一定的浮動(dòng)性，一般它不直接固定在轉(zhuǎn)軸上，通常在動(dòng)環(huán)和軸之間，需要有一個(gè)轉(zhuǎn)矩傳遞機(jī)構(gòu)，帶動(dòng)動(dòng)環(huán)旋轉(zhuǎn)，并克服攪拌和端面的摩擦轉(zhuǎn)矩。
轉(zhuǎn)矩傳遞機(jī)構(gòu)在有效傳遞轉(zhuǎn)矩的同時(shí)，不能妨礙補(bǔ)償機(jī)構(gòu)的補(bǔ)償作用和密封環(huán)的浮動(dòng)減振能力。轉(zhuǎn)軸將轉(zhuǎn)矩傳遞到密封組件的常見(jiàn)機(jī)構(gòu)有緊定螺釘、銷(xiāo)釘、平鍵及分瓣環(huán)等。
由于撥叉徑向尺寸小(較薄)、且沖壓后冷作硬化易斷裂，常用于中性介質(zhì)。
e.波紋管傳動(dòng) 波紋管是集彈性元件、輔助密封和轉(zhuǎn)矩傳動(dòng)機(jī)構(gòu)于一身的密封元件。其轉(zhuǎn)矩的傳動(dòng)方式是波紋管機(jī)械密封所特有的，波紋管的兩端分別與傳動(dòng)座和動(dòng)環(huán)連接、至于連接方式依波紋管材料而定。例如，對(duì)于金屬波紋管采用焊接;對(duì)于橡膠波紋管和聚四氟乙烯波紋管，j則采用整體或其他方法連接。轉(zhuǎn)軸通過(guò)緊定螺釘、鍵等機(jī)構(gòu)將轉(zhuǎn)矩傳遞到傳動(dòng)座，傳動(dòng)座通過(guò)波紋管即把轉(zhuǎn)矩傳遞到動(dòng)環(huán)。
⑤靜環(huán)支承方式 如果密封環(huán)的支承方式不合理，在受介質(zhì)壓力、彈簧力及支承反力作用下，可能會(huì)引起密封環(huán)過(guò)大的變形而使密封失效。一般金屬材料的彈性模量較大，即使在較高壓力作用下，環(huán)的變形也不顯著。而對(duì)于彈性模量低的材料如石墨、塑料環(huán)等，當(dāng)處于較高的壓力時(shí)，往往會(huì)發(fā)生不可忽視的力變形。機(jī)械密封中常將石墨、塑料等軟材料作靜環(huán)，對(duì)于給定結(jié)構(gòu)尺寸的靜環(huán)，在一定載荷條件下，其變形程度主要取決于環(huán)的支承方式。
