在机械设计中,选择密封方式是一项关键任务。本文将向您介绍机械设计中常见的动密封形式。以下是各种动密封形式的简介:填料密封、机械密封、干气密封、迷宫密封、油封密封、动力密封和螺旋密封。 密封问题在动设备中始终存在,设备的运行伴随着密封问题的出现。为了解决这一问题,我们精心整理了动设备上常用的各类密封形式、使用范围以及特点,以便您对密封问题有更深入的了解。
填料密封按其结构特点可分为:软填料密封、硬填料密封、成型填料密封。
1、填料密封
软填料类型:盘根
盘根通常由柔软的线状物编织而成,通过截面积是正方形的条状物填充在密封腔体内,靠压盖产生压紧力,压紧填料,迫使填料压紧在密封表面(轴的外表面和密封腔)上。这种密封方式主要依靠填料的变形和摩擦力来达到密封效果。
软填料适用场合:
一般来说,盘根制造材料要受工作介质温度、压力及酸碱度的限制,因此在选择盘根时需要根据实际工作条件进行选择。此外,盘根所工作的机械设备的表面粗糙程度、偏心及线速度等也会对盘根的材质选择有所要求。
需要注意的是,盘根只能用于一般密封要求不高的场合。
硬填料密封:
硬填料密封是利用装在密封件内或壳体内部的一个或几个直径比压紧件小的金属环(简称压环),利用硬质填料变形达到密封。它多用于转动轴的精密定位和精确定位,在化工设备、矿山机械和石油机械中得到广泛的应用。
成型填料密封:
成型填料密封是一种采用成型填料作为密封材料的密封方式。成型填料具有特定的几何形状,通常是管状或环状,可以紧密地贴附在轴或腔壁上形成有效的密封面。这种密封方式具有较高的密封性能和可靠性,因此在一些需要高精度和长寿命的密封场合得到广泛应用。
2、机械密封
机械密封通常由旋转部件和静止部件两大主要部分组成,其中两相对运动的动、静环面成为主要的密封面。根据国家相关标准,机械密封的定义为:由至少一对垂直于旋转轴线的端面在流体压力和补偿机构的弹力(或磁力)作用以及辅助密封的配合下保持贴合并相对滑动,从而起到防止流体泄漏的作用。
简而言之,机械密封是一种通过一对相对运动的端面在流体压力和机械补偿机构的辅助作用下,保持紧密贴合并相对滑动的装置,主要用于防止流体泄漏。
3、干气密封
干气密封,也被称为“干运转气体密封”,是一种将开槽密封技术用于气体密封的新型轴端密封,属于非接触式密封。其显著的特点包括:密封性能优异、使用寿命长、无需使用密封油系统、功率消耗少、操作简单以及运行维护费用低。
在离心式压缩机等高速流体机械中,干气密封作为一种无需任何密封端面冷却和润滑用油的密封系统,正逐渐取代浮环密封和迷宫密封,成为石化行业高速离心压缩机轴封的主体密封。
此外,干气密封适用于少量工艺气泄漏到大气中无危害的工况,如空压机、氮压机等。
4、迷宫密封
迷宫密封是一种在转轴周围设若干个依次排列的环行密封齿,齿与齿之间形成一系列截流间隙与膨胀空腔的密封方式,通过曲折迷宫的间隙时产生节流效应而达到阻漏的目的。迷宫密封是离心式压缩机级间和轴端最基本的密封形式,根据结构特点的不同,可分为平滑式、曲折式、阶梯式及蜂窝式等四种类型。
平滑式迷宫密封有整体和镶片两种结构,结构简单,便于制造,但密封效果相对较差。而曲折式迷宫密封的突出特点在于,密封齿的伸出高度不一样,高低齿相间排列,与之相配的轴表面是特制的凹凸沟槽。这种结构使得平滑的密封间隙变成了曲折式,从而增加了流动阻力,提高了密封效率。该类型迷宫密封只能用在有水平剖分面的缸体或隔板中,并且密封体也要作成水平剖分型。
阶梯式迷宫密封类似于平滑式迷宫密封,但在密封效果上更接近于曲折式迷宫密封,常用于叶轮盖板和平衡盘处。
蜂窝式迷宫密封则是一种独特的密封方式,其密封齿片焊成蜂窝状,形成复杂的膨胀室。这种蜂窝式迷宫密封具有优异的密封性能,适用于压力差较大的场合,如离心式压缩机的平衡盘密封。蜂窝式迷宫密封的制造工艺复杂,但密封片强度高,密封效果好。
5、油封密封
油封密封是一种自紧式唇状密封,具有以下优点:
1. 结构简单,尺寸小,成本低廉,维护方便;
2. 阻转矩较小,能防止介质泄漏和外部尘土和其他有害物质侵入;
3. 对磨损有一定的补偿能力,适用于低压场合;
4. 特别适用于化工泵等设备的密封。
然而,它也有一些限制,不适用于高压环境。因此,它更适合在化工泵等低压设备中使用。
6、动力密封
在化工泵运转时,副叶轮产生的压头平衡了主叶轮出口的高压液体,从而实现密封。然而,当化工泵停止时,副叶轮不起作用,因此需要配备停车密封装置来防止泄漏。这种密封结构简单、可靠,使用寿命长,能够实现化工泵在运转过程中的滴水不漏。在许多化工泵,尤其是需要输送含杂质介质的泵中,这种密封方式被广泛应用。
7、螺旋密封
螺旋密封是一种动力密封形式,它通过在旋转的轴或包容套上加工螺旋槽,并在轴和套之间填充密封介质来实现密封。轴的旋转使螺旋槽产生类似于泵的输送作用,从而阻止密封液的泄漏。
螺旋密封的密封能力取决于螺旋角度、螺距、齿宽、齿高、齿的作用长度以及轴与套之间的间隙大小。由于螺旋密封之间不发生摩擦,因此寿命长,但螺旋长度一般较短,因此其密封能力也受到一定限制。
在泵降速使用时,螺旋密封的密封效果可能会受到影响,效果大打折扣。螺旋密封是一种有效的密封方式,但需要注意其使用环境和条件。
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