《機(jī)械密封技術(shù)》PPT課件.pptVIP

2020/5/17,1,機(jī)械密封,2020/5/17,2,目錄,一、機(jī)械密封原理二、機(jī)械密封的基本零件三、機(jī)械密封的計(jì)算四、機(jī)械密封用材料五、機(jī)械密封輔助系統(tǒng)六、機(jī)械密封性能的影響因素七、石化行業(yè)典型泵的密封八、機(jī)械密封的安裝和使用九、機(jī)械密封故障分析十、補(bǔ)充內(nèi)容,2020/5/17,3,（一）定義與組成（三）密封機(jī)理（四）輔助設(shè)施（五）機(jī)械密封的種類（六）旋轉(zhuǎn)式和靜止式機(jī)械密封（七）內(nèi)裝式和外裝式機(jī)械密封（八）內(nèi)流式和外流式機(jī)械密封（九）多彈簧和單彈簧機(jī)械密封（十）平衡型和非平衡型機(jī)械密封,一、機(jī)械密封原理,2020/5/17,4,（十一）補(bǔ)償機(jī)構(gòu)形式（十二）雙端面機(jī)械密封（十三）串聯(lián)式機(jī)械密封（十四）波紋管機(jī)械密封（十五）集裝式機(jī)械密封,2020/5/17,5,（一）對摩擦副密封環(huán)的要求（二）摩擦副匹配要考慮的因素（三）密封端面寬度（四）密封環(huán)的主要技術(shù)要求（五）摩擦副端面平面度檢測（六）密封端面的粗糙度要求（七）動環(huán)（旋轉(zhuǎn)環(huán)）（八）靜環(huán)（不旋轉(zhuǎn)）（九）密封環(huán)的種類（十）整體式密封環(huán),二、機(jī)械密封的基本零件,2020/5/17,6,（十一）組合式（十二）熱裝式密封環(huán)（十三）熱裝式密封環(huán)的過盈值選擇（十四）輔助密封圈（十五）傳動機(jī)構(gòu)的作用（十六）靜環(huán)防轉(zhuǎn)方式（十七）機(jī)械密封的彈性元件（十八）波紋管種類（十九）焊接金屬波紋管密封,2020/5/17,7,（一）補(bǔ)償環(huán)的受力狀況（二）密封端面中液膜反力的分布情況（三）液膜反力的計(jì)算（四）易汽化介質(zhì)中密封端面間的液膜壓力分布（五）膜壓系數(shù)的影響因素（六）彈簧比壓的計(jì)算（七）載荷系數(shù)K（八）端面比壓（九）波紋管的有效作用直徑de（十）PV值,三、機(jī)械密封的計(jì)算,2020/5/17,8,（一）摩擦副材料要求（二）制造摩擦副的常用材料（三）碳石墨（四）硬質(zhì)合金WC（五）SiC陶瓷（六）Al2O3陶瓷及其它陶瓷介紹（七）表面堆焊硬質(zhì)合金（八）作摩擦副的金屬材料（九）填充聚四氟乙烯（十）輔助密封圈材料要求,四、機(jī)械密封用材料,2020/5/17,9,（十一）合成橡膠（十二）柔性石墨（也稱膨脹石墨）（十三）彈性元件材料（十四）機(jī)械密封中基體材料,2020/5/17,10,（一）為什么機(jī)械密封要采用輔助系統(tǒng)（二）什么是輔助系統(tǒng)（三）自沖洗的形式（四）循環(huán)沖洗（五）注入式?jīng)_洗（六）沖洗液進(jìn)入密封腔的方式（七）沖洗量的確定（八）沖洗量的控制（九）沖洗壓力的確定（十）密封腔中的壓力確定,五、機(jī)械密封輔助系統(tǒng),2020/5/17,11,（十一）對沖洗流體的要求（十二）熱油泵的沖洗液選擇（十三）烷基化裝置中濃硫酸的沖洗液的選擇（十四）輕烴、輕油泵密封沖洗液的選擇（十五）機(jī)械密封的冷卻方式（十六）輔助設(shè)施在何種工況下必須選用,2020/5/17,12,（一）密封性的影響因素（二）機(jī)械密封端面的摩擦狀態(tài)（三）載荷系數(shù)對密封性能的影響（四）彈簧比壓對密封性能的影響（五）端面粗糙度對密封性能的影響（六）端面間縫隙形狀對密封性能的影響（七）產(chǎn)生端面不平行的原因（八）密封端面的機(jī)械變形（九）密封端面的熱變形（十）影響機(jī)械密封性能的其它因素,六、機(jī)械密封性能的影響因素,2020/5/17,13,（一）石化行業(yè)高溫泵（熱油泵）密封分析（二）輕烴泵密封分析（三）低溫泵密封分析（四）高速機(jī)械密封,七、石化行業(yè)典型泵的密封,2020/5/17,14,（一）安裝機(jī)封的泵的技術(shù)要求（二）安裝密封前要了解泵及介質(zhì)情況（三）機(jī)械密封的安裝（四）泵的抽空和汽蝕,八、機(jī)械密封的安裝和使用,2020/5/17,15,（一）摩擦痕跡大于端面寬度（二）摩擦痕跡小于端面寬度（三）硬環(huán)上無摩擦痕跡（四）石墨端面出現(xiàn)均勻的環(huán)狀溝紋（五）石墨端面中間產(chǎn)生環(huán)狀深溝（六）石墨內(nèi)緣磨損（七）石墨環(huán)臺階過早全磨掉（八）石墨環(huán)外緣出現(xiàn)缺口（九）石墨環(huán)斷裂（十）石墨環(huán)出現(xiàn)蝕坑,九、機(jī)械密封故障分析,2020/5/17,16,（十一）硬質(zhì)合金表面灼傷和裂紋（十二）其它故障簡介（十三）泵抽空密封失效現(xiàn)象（十四）密封腔中汽蝕，密封失效現(xiàn)象（十五）密封端面汽化的失效現(xiàn)象（十六）泵振動過大的失效現(xiàn)象（十七）沒有沖洗的故障現(xiàn)象（十八）動環(huán)選材注意事項(xiàng),2020/5/17,17,（一）機(jī)械密封標(biāo)準(zhǔn)介紹（二）機(jī)械密封輔助系統(tǒng)（三）機(jī)械密封的安裝（四）磁力密封介紹（五）高壓機(jī)械密封研制,十、補(bǔ)充內(nèi)容,2020/5/17,18,一、機(jī)械密封原理,（一）定義與組成（圖1-1）,組成:1.密封端面：動環(huán)、靜環(huán)摩擦副2.緩沖補(bǔ)償機(jī)構(gòu)：由彈性元件(圓柱彈簧、圓錐彈簧、波片彈簧、波紋管等)構(gòu)成。使貼合;3.輔助密封圈：包括動環(huán)密封圈、靜環(huán)密封圈等，有各種形式：如O型圈、V型圈、楔形圈等,2020/5/17,19,機(jī)械密封是一種用于旋轉(zhuǎn)流體機(jī)械的軸封裝置。（用于離心泵、離心機(jī)、反應(yīng)釜、壓縮機(jī)等設(shè)備，軸和設(shè)備腔體間存在一個(gè)圓周間隙，設(shè)備介質(zhì)從中泄漏，因此必須設(shè)一道阻漏裝置。因機(jī)械密封具有泄漏少、壽命長等優(yōu)點(diǎn)，成為了主要的軸密封方式，又叫端面密封。）在國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中的定義：由至少一對垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的端面組成,在流體壓力及補(bǔ)償機(jī)構(gòu)彈力(或磁力)共同作用下，以及輔助密封圈的配合下，該對端面保持貼合并相對滑動，而構(gòu)成的防止流體泄漏的裝置。,2020/5/17,20,3、原理通過一系列零件將徑向密封轉(zhuǎn)化為軸向密封，在彈簧和介質(zhì)壓力共同作用下，對由于設(shè)備運(yùn)行所造成的軸向磨損可以及時(shí)補(bǔ)償，使軸向密封面始終保持貼合。由于機(jī)械密封（軸向密封）在運(yùn)行中可以對軸向磨損進(jìn)行補(bǔ)償，而填料密封（徑向密封）不能對徑向磨損進(jìn)行補(bǔ)償，故機(jī)械密封比填料密封壽命長。,2、傳動關(guān)系軸或軸套緊固螺釘5彈簧座4彈簧3補(bǔ)償環(huán)1壓蓋防轉(zhuǎn)銷8非補(bǔ)償環(huán)6,（三）密封機(jī)理,1、4個(gè)密封點(diǎn)（亦稱4個(gè)泄漏點(diǎn)，如圖1-1）泄漏點(diǎn)1摩擦端面泄漏點(diǎn)，依靠彈力和介質(zhì)壓力保持貼和（動密封點(diǎn),兩個(gè)摩擦副之間有相對轉(zhuǎn)動）泄漏點(diǎn)2補(bǔ)償環(huán)密封圈，靜密封點(diǎn)，密封圈與軸或軸套之間有微動;泄漏點(diǎn)3非補(bǔ)償環(huán)密封圈，靜密封點(diǎn)，密封圈與相配合件之間相對靜止;泄漏點(diǎn)4壓蓋與腔體間的密封圈，靜密封點(diǎn)，密封圈與相配合件之間相對靜止.,2020/5/17,21,通過沖洗、冷卻、過濾、分離等方式進(jìn)行冷卻和潤滑，從而改善密封的工作環(huán)境，減少密封的泄漏量，延長使用壽命。應(yīng)當(dāng)把它看作機(jī)械密封的組成部分。,（四）輔助設(shè)施,2020/5/17,22,1、按使用條件分類（1）高速密封（ZBJ22-001-88：線速度25100m/s）和普通密封（2）高壓和低壓密封（3）高溫、常溫和低溫密封（4）泵用、釜用和壓縮機(jī)用密封（5）耐腐蝕、抗顆粒機(jī)械密封2、通常按結(jié)構(gòu)分類多彈簧、單彈簧密封旋轉(zhuǎn)式、靜止式密封外裝式、內(nèi)裝式密封外流式、內(nèi)流式密封,（五）機(jī)械密封的種類,2020/5/17,23,（六）旋轉(zhuǎn)式和靜止式機(jī)械密封（圖1-2）,（1）旋轉(zhuǎn)式：補(bǔ)償機(jī)構(gòu)（彈性元件）隨軸旋轉(zhuǎn)。)（由于安裝方便，普通密封大多采用，但易產(chǎn)生不平衡，不能用于高速,且消耗攪拌功率（2）靜止式：補(bǔ)償機(jī)構(gòu)（彈性元件）不隨軸旋轉(zhuǎn)。（用于高速）,2020/5/17,24,（七）內(nèi)裝式和外裝式機(jī)械密封（圖1-3）,（1）內(nèi)裝式：靜環(huán)裝在壓蓋內(nèi)側(cè)，靜環(huán)端面面向工作腔。（用于溫度、壓力較高，腐蝕性不強(qiáng)的場合）（2）外裝式：靜環(huán)裝在壓蓋外側(cè)，靜環(huán)端面背向工作腔。（用于低壓、腐蝕性強(qiáng)的場合）,2020/5/17,25,（一般和內(nèi)裝式、外裝式一致）,（1）內(nèi)流式：泄漏方向朝向軸心。（一般密封都采用這種結(jié)構(gòu)）（2）外流式：泄漏方向朝向離心力方向。（泄漏量大，只有在壓力、溫度都不高的腐蝕性介質(zhì)中用）,（八）內(nèi)流式和外流式機(jī)械密封,（九）多彈簧和單彈簧機(jī)械密封,（1）多彈簧：（又叫小彈簧，軸向尺寸小，軸向彈力均勻）宜用于高速，不宜用于腐蝕性介質(zhì)。（2）單彈簧：（又叫大彈簧，軸向尺寸大，軸向彈力不均勻）不宜用于高轉(zhuǎn)速的場合。,2020/5/17,26,（1）平衡型：載荷系數(shù)K1.0（用于高壓場合）（2）非平衡型：載荷系數(shù)K1.0（用于普通壓力場合）,（十）平衡型和非平衡型機(jī)械密封,（十一）補(bǔ)償機(jī)構(gòu)形式,（1）磁力：系統(tǒng)壓力較低時(shí)用（2）波片彈簧、錐形彈簧、螺旋圓柱大彈簧、小彈簧（3）橡膠波紋管、聚四氟乙烯波紋管、金屬波紋管,2020/5/17,27,兩套密封面對面或背對背安裝在一起。用于工作介質(zhì)有毒、易燃、易爆、易揮發(fā)、易結(jié)晶、高溫、低溫，或氣體、高真空度等場合。兩套密封之間形成一個(gè)密封腔，在密封腔中引入封液：堵封、潤滑、冷卻，選潔凈、潤滑性好的封液介質(zhì)。,（十二）雙端面機(jī)械密封（圖1-4）,2020/5/17,28,兩套密封沿同一方向布置，密封腔壓力逐級降低,用于高壓場合。,（十三）串聯(lián)式機(jī)械密封（圖1-5）,2020/5/17,29,去掉了補(bǔ)償環(huán)密封圈及其摩擦阻力，補(bǔ)償環(huán)密封圈改至彈簧座處,補(bǔ)償環(huán)追隨性提高.避免了補(bǔ)償環(huán)密封圈因軸串、振動所產(chǎn)生的磨損。金屬波紋管用于高溫介質(zhì)聚四氟乙烯波紋管用于腐蝕性介質(zhì)。,（十四）波紋管機(jī)械密封,2020/5/17,30,將機(jī)械密封、軸套、壓蓋組合成一個(gè)整體。安裝時(shí)只需固定壓蓋、軸套，取下定位擋塊即可。安裝方便，排除了安裝不良的影響。,（十五）集裝式機(jī)械密封（圖1-6）,2020/5/17,31,二、機(jī)械密封的基本零件,（一）對摩擦副密封環(huán)的要求,摩擦副密封環(huán)是機(jī)械密封的主要元件，它在很大程度上決定了機(jī)械密封的性能和壽命。因此，對它有一些基本要求。,（1）足夠的強(qiáng)度和剛度保證在工作條件（如壓力，溫度，滑動速度等）下不損壞，變形小，工作條件波動時(shí)影響小。（2）端面有足夠的硬度、耐腐蝕性能確保使用壽命。（3）耐熱沖擊力高的導(dǎo)熱系數(shù)，低的線膨脹系數(shù)。（4）較小的摩擦系數(shù)，良好的自潤滑性，材料與介質(zhì)有很好的浸潤性短時(shí)間干摩擦，不損傷端面。（5）易加工，材料成本低,2020/5/17,32,（1）一般選擇一軟一硬的材料配對，軟環(huán)作窄環(huán)，如YG6/M106K，只有介質(zhì)含固體顆粒、易結(jié)晶、粘度高時(shí)才選用硬對硬。（2）盡量采用內(nèi)裝、內(nèi)流式結(jié)構(gòu)，防止機(jī)械雜質(zhì)進(jìn)入密封端面，減少泄漏量。（3）選導(dǎo)熱性良好材料作動環(huán)。以利散熱，降低端面溫度。（4）環(huán)的壁厚不可太薄，以保證整體強(qiáng)度、剛度，也利散熱（導(dǎo)熱欠佳的材料，可薄一些）。（5）動環(huán)和軸（軸套）間隙A11（0406）以利補(bǔ)償靜環(huán)和軸（軸套）間隙13mm以免摩擦,（二）摩擦副匹配要考慮的因素,2020/5/17,33,（1）主要決定窄環(huán)（軟環(huán)）寬度，寬環(huán)外徑窄環(huán)外徑0.5，寬環(huán)內(nèi)徑窄環(huán)內(nèi)徑0.5；,（2）泄漏量與摩擦副端面寬度關(guān)系不大,（3）窄的端面摩擦熱少，溫度梯度小，熱變形小，磨損均勻；,（4）從受力角度出發(fā)，窄的端面整體強(qiáng)度和剛度差，易損壞或變形。因此應(yīng)綜合考慮。對于普通密封，端面寬度推薦值如下：,（三）密封端面寬度,2020/5/17,34,寬系列用于組對性能好（如YG6/M106K、SiC/M106K）、工況條件好的場合窄系列用于組對性能欠佳（如YG6/YG6、YG6/青銅）、飽和蒸氣壓高、易揮發(fā)、顆粒介質(zhì)，高速機(jī)械密封，（對于輕烴介質(zhì)，在強(qiáng)度夠的情況下，取窄系列）。,2020/5/17,35,（）平面度0.0009，硬質(zhì)0.2，軟質(zhì)0.4，表面不應(yīng)有裂紋、劃傷、氣孔、疏松等缺陷。（）密封環(huán)端面與安裝輔助密封圈處的平行度、垂直度按的級精度要求。（）安裝輔助密封圈處粗糙度：3.2，徑向尺寸公差或。上述要求是對普通機(jī)械密封而言，對轉(zhuǎn)速較低的釜用機(jī)械密封可適當(dāng)放寬標(biāo)準(zhǔn)，對高速機(jī)封要求更高。,（四）密封環(huán)的主要技術(shù)要求,2020/5/17,36,平面度0.0009，普通量具無法檢測，通常利用光波的干涉效應(yīng)來檢測。（1）光波的干涉效應(yīng)根據(jù)波動學(xué)原理，兩波產(chǎn)生干涉的條件是：（a）兩波在相遇點(diǎn)振向一致；（b）兩波具有相同的頻率；（c）兩波在相遇點(diǎn)有固定的周相差。（兩個(gè)同樣的鈉光燈不行，只有用同一光源發(fā)出的光設(shè)法分成兩束，才滿足相干條件）,（五）摩擦副端面平面度檢測,2020/5/17,37,滿足相干條件的兩束光的疊加效果是：在波程差為波長整數(shù)倍的地方，光強(qiáng)度加強(qiáng)；在波程差為半個(gè)波長的奇數(shù)倍的地方，光強(qiáng)度減至零（變暗）。這就是光的干涉原理。,2020/5/17,38,（2）平面度檢測原理設(shè)入射角i=0，e為氣膜厚度（即是被檢測面上點(diǎn)到平晶的距離），為光波波長，為光的波程差，那么=2e/2當(dāng)=k時(shí)，被檢測面上點(diǎn)變暗；=(2k1)/2，被檢測面上點(diǎn)變亮；（其中k=0,1,2,3,4,，k為整數(shù)）由以上公式可以得出下面結(jié)論：（）相鄰兩條光帶所對應(yīng)兩點(diǎn)的氣膜厚度差（高度差）為/2，（對于鈉光燈=0.589m，/20.3m）,2020/5/17,39,（）相鄰兩條光帶寬b=/2Sin，（為空氣膜傾斜角）（）當(dāng)e=0時(shí)，=/2（半波損失），出現(xiàn)暗條紋；,（1）合格光帶舉例,2020/5/17,40,（2）平面度檢測器（圖2-3）,平晶：由派利克斯玻璃、熔凝水晶或折射系數(shù)為1.516的光學(xué)玻璃制造。表面平面度0.1m(2級)，0.03m(1級)。光源:鈉光燈(=0.589m),2020/5/17,41,密封端面承載能力與表面粗糙度有很大關(guān)系，大約有如下關(guān)系：,（六）密封端面的粗糙度要求,由此可以看出，密封端面粗糙度應(yīng)在0.2以上，否則，端面比壓比理論值高的多，結(jié)果是高點(diǎn)接觸，局部壓力很高；由于摩擦副的硬度、剛度的差異，局部高點(diǎn)發(fā)熱甚至產(chǎn)生裂紋。石墨環(huán)表面磨出細(xì)微的環(huán)狀溝紋。泵的振動和動、靜環(huán)的不同心會加劇這種磨損。被磨掉的顆粒存在于端面中，形成磨粒磨損，磨損加劇，有時(shí)在泄漏的介質(zhì)中可以看到石墨黑漿。,2020/5/17,42,非補(bǔ)償動環(huán)（只旋轉(zhuǎn)，不能補(bǔ)償，其后無彈性元件。)補(bǔ)償動環(huán)（既旋轉(zhuǎn)，又作軸向補(bǔ)償，其后有彈性元件。)（）輔助密封圈受軸向力，軸向、徑向都起密封作用，這種密封方式較為可靠。（）輔助密封圈只受徑向力，易產(chǎn)生老化、冷流變形，從而導(dǎo)致密封失效。（）波紋管：無作軸向補(bǔ)償?shù)妮o助密封圈，因此，浮動性好，密封圈不易失效。,（七）動環(huán)（旋轉(zhuǎn)環(huán)）,2020/5/17,43,非補(bǔ)償靜環(huán)（不旋轉(zhuǎn)不補(bǔ)償）：主要有三種安裝方式：浮裝式、托裝式、夾固式。補(bǔ)償靜環(huán)（不旋轉(zhuǎn)只補(bǔ)償）：其輔助密封圈情況和補(bǔ)償動環(huán)基本一致。,（八）靜環(huán)(不旋轉(zhuǎn)),2020/5/17,44,整體式（用同一種材料制造）、組合式（如鑲嵌）、表面堆焊、表面噴涂,（九）密封環(huán)的種類,2020/5/17,45,（十）整體式密封環(huán),各個(gè)部位性能均勻一致，最常用的有：石墨、SiC、鈷基硬質(zhì)合金、鎳基硬質(zhì)合金、NiCr基硬質(zhì)合金、陶瓷等。,2020/5/17,46,整體環(huán)價(jià)格高，加工困難，因此出現(xiàn)組合式密封環(huán)。組合式包括：（）熱裝式（）帶密封圈式（無組合應(yīng)力、無應(yīng)力變形；開槽、打孔麻煩，多一泄漏點(diǎn)）,（十一）組合式,2020/5/17,47,優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，性能優(yōu)異，價(jià)格較低，運(yùn)用較多。缺點(diǎn)：（）因過盈接觸不均勻，而產(chǎn)生機(jī)械變形。（）兩種材料線膨脹系數(shù)不一致，當(dāng)溫度變化時(shí)，過盈量變化，會產(chǎn)生應(yīng)力變形。,（十二）熱裝式密封環(huán),2020/5/17,48,=Dp（12）T式中：工作溫度時(shí)的過盈量：常溫過盈量Dp：鑲嵌直徑1：座線脹系數(shù)2：環(huán)的線脹系數(shù)T=工作溫度常溫（20。C）（YG6：4.51061/。C1Cr18Ni9Ti：16.61061/。C3Cr13：11.51061/。C）（1）在滿足傳遞扭矩的情況下，取最小過盈值；,（十三）熱裝式密封環(huán)的過盈值選擇,2020/5/17,49,（2）由上式，當(dāng)使用溫度為300C時(shí)，對YG6/1Cr18Ni9Ti，過盈量為：=Dp（16.64.5）106（30020）=3.4103Dp（以便記憶）（3）長期放置的鑲嵌環(huán)，使用前要檢查平面度；（4）對大直徑、高轉(zhuǎn)速(環(huán)座產(chǎn)生離心力)、彈性模量小的材質(zhì)(4J42、鈦合金)，過盈量可相應(yīng)大一些。（5）高溫200C以上少用熱裝式結(jié)構(gòu)，否則要核算過盈量。,2020/5/17,50,（1）材料要求（）在工作溫度下耐介質(zhì)腐蝕（）足夠的彈性（）有一定強(qiáng)度(柔性石墨因強(qiáng)度差，使用場合受到限制)（）耐磨（）易加工、價(jià)格低（2）種類（）按材料分：合成橡膠、聚四氟乙烯、柔性石墨等；（）按截面形狀分：圓形、矩形、V形、楔形、包四氟形等；,（十四）輔助密封圈,2020/5/17,51,把軸或軸套的運(yùn)動方式(旋轉(zhuǎn))傳遞給動環(huán)，一般是通過鍵、緊定螺釘、傳動螺釘、銷、R槽、撥叉、彈簧、波紋管等的組合來傳遞運(yùn)動。（1）緊定螺釘（頂絲）傳動：在軸表面劃凹坑，否則易打滑失效，特別當(dāng)直徑較大和溫度較高時(shí)。（2）鍵臺階傳動（3）撥叉?zhèn)鲃樱ㄒ贿呴_槽一邊伸爪）（4）并圈彈簧傳動（彈簧旋向必須和軸旋向一致）,（十五）傳動機(jī)構(gòu)的作用,2020/5/17,52,（5）銷釘傳動（6）凸耳傳動（7）勾圈彈簧傳動（8）波紋管傳動（9）螺帽固定,2020/5/17,53,（1）浮裝式（可以在軸向、徑向設(shè)計(jì)防轉(zhuǎn)銷）（2）托裝式(一般小扭矩可不用銷，要注意端面垂直度)（3）夾固式(浮動性差，注意端面垂直度)（4）防抽空(前加卡環(huán)),（十六）靜環(huán)防轉(zhuǎn)方式,2020/5/17,54,螺旋壓縮彈簧錐形彈簧：軸向尺寸較小碟形彈簧：軸向尺寸小波片彈簧：軸向尺寸小并圈彈簧、帶勾彈簧：雙功能(彈力、傳動)波紋管：三功能(彈力、傳動、密封),（十七）機(jī)械密封的彈性元件,2020/5/17,55,橡膠波紋管：用于中性介質(zhì)：水、油，壓力、溫度都不高的場合；聚四氟乙烯波紋管：用于腐蝕性介質(zhì)，酸、堿；金屬波紋管：用于高溫、高速(追隨性好)。,(十八)波紋管種類,2020/5/17,56,（1）制造采用厚度為0.1-0.2mm的沉淀硬化不銹鋼薄帶(AM350、0Cr17Ni17Ti、0Cr15Ni17Mo2Al、INCONEL-X-750及Ti合金、HasterlloyC-276等)沖壓成截面為S形的片狀環(huán)形件，再焊接成型(用微束等離子焊)。沉淀硬化不銹鋼焊接后須經(jīng)熱時(shí)效處理，將奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，并使馬氏體中析出金屬化合物，沉淀出硬化相，從而獲得高強(qiáng)度、較高的塑性及屈強(qiáng)比（S/D0.80.9）。例：AM350熱失效：真空爐850C進(jìn)行淬火處理，再進(jìn)行80C的低溫處理(制冷劑F12)，以達(dá)到增加彈性、穩(wěn)定尺寸的目的。,（十九）焊接金屬波紋管密封,2020/5/17,57,（2）特點(diǎn)焊接金屬波紋管密封不用會產(chǎn)生較小滑移的輔助密封圈，使用溫度范圍廣：200600C。高速下對軸的振動、振擺適應(yīng)性強(qiáng)，追隨性好。,（3）彈率(剛度N/mm)k=Et3（d1d2）/2nB3d2/d1,E：工作溫度下彈性模量（N/mm2）：,AM350：1.75106(315.6C)、INCONEL：2.14106(26.7C)、1.59106(649C)、17-7PH：2.0106(21.1C)、Ti：1.31106(196C)、1.14106(23.9C)、0.70106(538C)。,2020/5/17,58,t：波片厚度mmn：波數(shù)d1/d2：管子內(nèi)外徑mmB：波紋管片寬（d2d1）/2公式中未考慮波片斷面形狀，具有一定誤差，實(shí)際生產(chǎn)中用彈簧測力計(jì)測彈率(剛度)。,2020/5/17,59,三、機(jī)械密封的計(jì)算,（一）補(bǔ)償環(huán)的受力狀況,要進(jìn)行端面比壓計(jì)算，首先要分析補(bǔ)償環(huán)的受力情況。如圖，補(bǔ)償環(huán)受到的力有：,2020/5/17,60,（二）密封端面中液膜反力的分布情況,在d2處，端面間液膜壓力等于P介。在d1處，端面間液膜壓力近似為零。對于中間分布情況，各點(diǎn)的壓力分布與介質(zhì)性質(zhì)有關(guān)，還與端面中的相態(tài)和摩擦狀態(tài)有關(guān)。對于丁烷等(粘度小、易汽化介質(zhì))，壓力分布成凸拋物線狀1。對于水等(中等粘度介質(zhì))，壓力分布成直線性2。對于潤滑油等(高粘度介質(zhì))，壓力分布成凹拋物線狀3。,2020/5/17,61,在d2處，端面間液膜壓力等于P介。在d1處，端面間液膜壓力近似為零。對于中間分布情況，人們通過大量試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，各點(diǎn)的壓力分布與介質(zhì)性質(zhì)有關(guān)，還與端面中的相態(tài)和摩擦狀態(tài)有關(guān)。對于丁烷等(粘度小、易汽化介質(zhì))，壓力分布成凸拋物線狀1。對于水等(中等粘度介質(zhì))，壓力分布成直線性2。對于潤滑油等(高粘度介質(zhì))，壓力分布成凹拋物線狀3。,2020/5/17,62,Fm=P介S（液膜比壓Pm=P介）：膜壓系數(shù)0.5（中粘度），=0.650.75（低粘度），=0.30.4（高粘度）。它是一個(gè)平均值，表示液膜壓力占介質(zhì)壓力的比例，并不表示壓力的分布情況。該公式為端面比壓的計(jì)算提供了方便。S：端面面積S=（d22d12）/4,（三）液膜反力的計(jì)算,2020/5/17,63,易汽化介質(zhì)（如液態(tài)烴等）的機(jī)械密封一直是石化行業(yè)中較難解決的問題，其原因是膜壓系數(shù)不穩(wěn)定，因其在端面中的相態(tài)和摩擦狀態(tài)不穩(wěn)定。因此弄清端面間的壓力分布，對于正確計(jì)算液膜反力很有必要。,（四）易汽化介質(zhì)中密封端面間的液膜壓力分布,2020/5/17,64,大家都知道，對于輕烴類介質(zhì)，端面縫隙中存在氣液兩相。rb為汽化半徑，此處液膜壓力=P飽和（tp），tp處溫度最高。r2rb區(qū)域，液膜壓力成線性分布，液相rbr1區(qū)域，液膜壓力成拋物線分布，氣相對于易汽化介質(zhì)膜壓系數(shù)，中國石油大學(xué)顧永泉教授提出一個(gè)計(jì)算公式：=2/3/P1（1/21/6Pf/P1）（r2rb）/(r2r1)式中：Pf：rb處氣化壓力P1：介質(zhì)壓力rb：氣化半徑r2/r1：端面外半徑/內(nèi)半徑計(jì)算值一般在0.700.85之間。,2020/5/17,65,（1）端面幾何尺寸，由上面公式可以看出。（2）密封結(jié)構(gòu)：前面講的都是對內(nèi)流式而言的，對外流式，還要增大0.2左右，對于中等粘度介質(zhì)=0.7（3）摩擦狀態(tài)：邊界摩擦（端面多個(gè)高點(diǎn)直接接觸承壓。液膜厚度只有幾個(gè)分子厚，且不連續(xù)，幾乎不承壓，只起潤滑作用，=0）、液體摩擦（全液膜，泄漏量大，機(jī)械密封一般不采用）、混和摩擦（介于以上兩種之間,這是機(jī)械密封端面摩擦的主要形式）（4）端面縫隙情況：漸開形，減小；漸收形，增大（5）其他因素：轉(zhuǎn)速高，對于內(nèi)流式減小，對于外流式增大。此外端面比壓、密封面溫度、粗糙度等都有一定影響。,（五）膜壓系數(shù)的影響因素,2020/5/17,66,Pt=F彈/SF彈可計(jì)算得出，但一般有誤差10%，這是由于制造廠、制造工藝、原材料的化學(xué)成分、熱處理工藝等存在差異的緣故。一般Pt=0.150.2Mpa(