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2009机械密封双端面集装式高温高压合金密封363

高温高压型机械密封

高温高压机械密封是指机械密封工作温度大于100度、工作压力高于3MPa环境下的高速旋转轴密封件,此时因机械热变形危害,机械密封的密封效益随压力升高而降低,达能牌高温高压型机械密封采用特殊结构设计和压力自身平衡技术,使整个密封结构耐高温高压(能承受10MPa压力)不变形且性能稳定,用途于高温高压下的反应釜的旋转搅拌轴上密封效益高。
            


  高温高压机械密封的结构及特点:
            
    密封摩擦副镶装设计,承压能力更强,具有更宽的压力使用范围;
    摩擦副采用特殊结构设计,压力自身平衡,使摩擦副具有更强的抗压能力;
    摩擦副防反压设计,在系统压力意外低于釜内压力情况下,摩擦副仍能保持贴合,保证密封的稳定性;
    轴承防摆动结构设计,适用于摆动较大的搅拌釜;
    采用特殊材料组合,适用于强腐蚀介质;
    采用冷却夹套设计,适用于高温工况
    采用单斜/双斜/分瓣抱轴器锁紧设计,保证轴套定位准确、传动可靠;
    标准设计,根据工况选配轴承。


  高温高压机械密封适用工况:
    轴径:40-500mm
    温度:-60℃-350℃;
    压力:3Mpa-10MPa
    线速度:0-5m/s
    介质:各类气-液、液-固、气--固混相介质。

         
  高温高压机械密封用途:
           
   高温高压型
机械密封用途于于丁苯/顺丁橡胶、高密/低密/全密聚乙烯、聚丙烯、PVCPTA、聚酯、电力、食品、制药、煤化工等工业领域。   
     

  高温机械密封
   高温下,密封主要问题是:密封端面液体汽化,摩擦副的热应力和热变雍,组合件、镶嵌件可能因配合不当而松脱,辅助密封圈因高温引起的老化、龟裂、粘结和弹性消失,弹簧疲劳和强度降低,材料的腐蚀和磨损加快。

   一、高温机械密封的要求
   1、选用耐高温的密封材料:高温下,材料的耐温性能显得特别重要,合理选用密封材料可使一般结构的机械密封仍能适用于高温工作条件,简化手续,节省开支,下图表是不同密封材料的使用极限温度——

         

   2、采用金属波纹管型机械密封或金属波纹管与普通机械密封相结合的密封结构:从耐热性能来看,辅助密封圈是机械密封上最薄弱环节,当温度超过80℃时普通橡胶已不适用,温度超过230-250℃,聚四氟乙烯也不能使用,此外由于高温、易燃介质的裂解物沉积会使弹簧阻塞,所以,当温度超过220℃时就应采用金属波纹管型机械密封,或者采用金属波纹管与普通机械密封相结合的密封结构。
   3、采取冷却措施:高温下,为了使密封可靠运行,尽可能对机械密封进行冷却,要避免在干摩擦状态下工作,必须保持密封间隙中的温度在密封液的汽化温度以下,常用的温度控制有冲洗、阻封、加强液体循环等,还可采用以下措施:
   (1)、用Diphy1(二苯及二苯氧化物的混合物)作为阻封液,它是冷态无压的换热剂(阻封液由泵效螺旋输送);
   (2)、在超高温下或者没有适当的液体时,也可通人氮气、氩气,以防止空气引起的氧化.
   4、镶嵌摩擦副问题:密封环镶嵌是充分利用端面材料和基体材料的特性,提高材料使用价值,一般对高温密封采用热镶法,但由于端面耐磨材料和基体材料的热胀系数有差异,在高温下使用时会产生摩擦环松动、脱落。因此,对镶嵌结构的摩擦环采用的温度应予以特别注意;热镶结构产生松动、脱落的原因,除了与使用温度有关外,还与轴径尺寸有关.当摩擦副环基体为不锈钢、高镍合金、钦合金时,热镶硬质合金的允许使用温度对不同轴径的关系如下图:
          
   5、摩擦副环与轴之间的许用间隙:高温条件下,由于摩擦副环与轴两者的热胀系数的差异,会出现摩擦副环与轴之间间隙趋近于零的现象,因而造成摩擦副环浮动性消失导致密封失效。所以在设计时必须合理和正确选择摩擦副环与轴之间的间隙。其间隙⊿值计算如下:
              

   二、高温机械密封实例:HSHF+MFL型密封:
   芳烃装置循环油泵GA-102AB.功率1650kW,转速6748r/ min,输送介质为汽油,操作温度262-284度,进口压力0.87MPa,出口压力-175MPa,机械密封采用HSHF+MFL混合结构,这是适合高温、高压和高速工作条件下的密封。这里HSHF是单端面、流体动压式带泵效螺旋结构MFL是单端面金属波纹管结构.HSHF和MFL都是弹簧静止式,以适应高速运转的要求.该密封从结构上布置成串联式,装于油泵的吸人端和排出端,因HSHF带有泵效螺旋,它与轴的旋转方向有关.在吸入端的泵效套(12A)是右螺旋,泵效外壳(25A)提左螺旋;在排出端的泵效套(12B)是左螺旋,泵效外壳(25B)是右螺旋,安装时按图上要求装配不能搞错.
   HSHF2/103+MFL65/88的结构图如下:

        

  

  高压机械密封
   通常认为,当机械密封的工作压力超过3-5MPa时就视作高压,有的密封公司把工作压力达到3MPa就作为高压,有的公司以PV值大小来衡量,有的公司则将压力和温度一起考虑。
   一般认为在高压下,由于机械和热变形危害机械密封的功能和可靠性,压力越高,危害性越大,所以,用于极高压力的密封比标准型密封要求设计改进,不仅在开启力和闭合力之间有严格比率,而且要求整个密封结构经得住高压而不变形,此外还要维持稳定的液膜以保证密封性能.

   一、高压机械密封的要求
   1、增大密封零件截面:对转动零件的截面要加大,静环也相应有较大的截面,不要在静环外径上有台阶或开槽,但要注意,随着密封面宽度的增加,热变形和磨损也随之增加,同样要增加压盖的厚度以防变形和能承受压力,使用重载荷弹簧,使用较大直径的销子以适应较大的启动扭矩。
   2、提高密封零件的加工精度:
   (1)、压盖底部装静环的幢孔面要保证高的平直度,因为在高压下,任何表面上的高出点会传给静环而引起泄漏。
   (2)、提高密封面内外径和宽度的加工精度,因为在高压时,,密封内外径和宽度的精度对比压的变化有明显的影响.密封端面研磨抛光后的粗糙度为Ra0.05-0.025(▽12-▽13),平直度必须限制在1个光带以内,此外,摩擦端面的垂直度和轴的精度也要相应提高。
   注意在高压下因不同介质所造成的冲刷腐蚀和磨损,下图是不同摩擦副材料在不同的转速下介质为烃和水及水溶液时压力与密封尺寸的关系。
        

 

   3、采用流体动压式机械密封:
   流体动压式(也称流体动力式、热流体动压式)机械密封是考虑在高压和摩擦热的情况下,密封缝隙中的润滑膜稳定性而研制成的新型密封面结构,下图(a), (b)是热流体动几式机械密封槽的布置图,这种结构类似形式很多,其热流体动力效应是在密封上形成,在密封环旋转的时候,槽能使液体强烈地冷却距它较远的密封表面。进行这种冷却时,在密封环的初始表面上形成与槽数相等的流体动力楔和高压区.由于切向流和压力降,在每一个槽后形成慧星状润滑楔(下图右),因此,随着密面上载荷与滑动速度的增加,摩擦系数反而减小。
       

 

   二、HSHFD3/95型高压机械密封介绍
   芳烃装置加料泵液力透平GAT-101A,功率968kW,转速6748r/ min,输送介质为烃类,使用温度43-39度,进口压力15.33MPa,出口压力1.9Mpa,机械密封是布格曼公司HSHF型高压密封,其定型产品为单端面、流体动压式带泵效螺旋的结构.原工作参数P = 5(14) MPa, t = 300'C , V < 50 m / s,因单端面密封结构不能满足使用要求,所以采用双端面结构,由一个动环对两个静环,结构比较紧凑,它是筒形结构,安装比较方便。
   HSHFD3/95型高压机械密封结构图:
          

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