技术讲课(机械密封工艺及标准)

技术讲课时间2015-1-15主讲人何欣应参加人数14实参加人数13讲课题目:机械密封的安装工艺和标准讲课主要内容:机械密封的检修一、机械密封的检修基本内容机械密封经长期运转后，动环和静环的端面由于摩擦造成磨损，弹簧和轴套也会发生锈蚀或损坏，密封圈由于老化变形而失去弹性，所有这些原因都会造成机械密封泄漏。因此，经过长时期的运转以后，对机械密封元件要进行更换或检修，达到重新使用的目的。1、动环和静环端面的研磨动环拆下后，经磨削加工，先进行粗研，后进行精研，有条件可进行抛光。粗磨时，选用80—160#粒度的磨料，先磨去加工痕迹。然后可用160#以上磨料进行精磨，使光洁度达到设计要求。硬质合金或陶瓷动环精磨后需要用抛光机抛光。抛光机的力度可选用M28-M5的碳化硼。抛光后达到镜面。陶瓷环可用M5的玛瑙粉精磨以后，用氧化铬抛光。石墨填充聚四氟乙烯的静环，由于材料软，可用煤油、汽油或清水精研，不需加研磨剂。在跑合过程中还可自研，故光洁度要求不是太高。研磨的方法，有研磨机的可在研磨机上研磨，没有研磨机的可在平板玻璃上采用8字形的手工研磨方法。2、轴套检查轴套的检修拆下后检查锈蚀和磨损的情况，如果锈蚀或磨损得比较轻微，可用细砂纸打光再用，如果锈蚀或磨损的严重可采用加工后电镀的方法或换新轴套。3、密封圈密封圈经过一段使用时间后，多数情况下失去弹性或老化，一般情况下需要更换新圈。4、弹簧如果弹簧锈蚀的不严重，能保持原有弹性，可不更换。若锈蚀的比较严重或弹性减小的很多，则需要更换新弹簧。对有组装盒的机械密封，要将盒清理干净，并检查凹槽是否磨损或变形，以便进行校正修复，重新开槽或更换。机械密封元件修复以后，重新进行组装，组装后同样进行压力试验，然后再投入正常操作。要掌握机械密封检修与维护，首先要知道机械密封的工作原理。机械密封是由两块密封元件（静环与动环）垂直于轴的、光洁而平直的表面相互贴合，并作相对转动而构成的密封装置。它是靠密封介质的压力在旋转的动环合静环的接触表面（端面）上产生适当的压紧力，使这两个端面紧密结合，端面间维持一层极薄的液体膜而达到密封目的的。这层液体膜具有液体动压力与静压力，起着润滑合平衡力的作用。二、密封技术基础知识一、密封技术1.1泄露泄露是机械设备常产生的故障之一。造成泄露的原因主要有两方面：一是由于机械加工的结果，机械产品的表面必然存在各种缺陷和形状及尺寸偏差，因此，在机械零件联接处不可避免地会产生间隙；二是密封两侧存在压力差，工作介质就会通过间隙而泄露。减小或消除间隙是阻止泄露的主要途径。密封的作用就是将接合面间的间隙封住，隔离或切断泄露通道，增加泄露通道中的阻力，或者在通道中加设小型做功元件，对泄露物造成压力，与引起泄露的压差部分抵消或完全平衡，以阻止泄露。对于真空系统的密封，除上述密封介质直接通过密封面泄露外，还要考虑下面两种泄露形式：渗漏。即在压力差作用下，被密封的介质通过密封件材料的毛细管的泄露称为渗漏；扩散。即在浓度差作用下，被密封的介质通过密封间隙或密封材料的毛细管产生的物质传递成为扩散。1.2密封的分类密封可分为相对静止接合面间的静密封和相对运动接合面间的动密封两大类。静密封主要有点密封，胶密封和接触密封三大类。根据工作压力，静密封由可分为中低压静密封和高压静密封。中低压静密封常用材质较软，垫片较宽的垫密封，高压静密封则用材料较硬，接触宽度很窄的金属垫片。动密封可以分为旋转密封和往复密封两种基本类型。按密封件与其作用相对运动的零部件是否接触，可以分为接触式密封和非接触式密封。一般说来，接触式密封的密封性好，但受摩擦磨损限制，适用于密封面线速度较低的场合。非接触式密封的密封性较差，适用于较高速度的场合。1.3密封的选型对密封的基本要求是密封性好，安全可靠，寿命长，并应力求结构紧凑，系统简单，制造维修方便，成本低廉。大多数密封件是易损件，应保证互换性，实现标准化，系列化。1.4密封材料1.4.1密封材料的种类及用途密封材料应满足密封功能的要求。由于被密封的介质不同，以及设备的工作条件不同，要求密封材料的具有不同的适应性。对密封材料的要求一般是：1）材料致密性好，不易泄露介质；2）有适当的机械强度和硬度；3）压缩性和回弹性好，永久变形小；4）高温下不软化，不分解，低温下不硬化，不脆裂；5）抗腐蚀性能好，在酸，碱，油等介质中能长期工作，其体积和硬度变化小，且不粘附在金属表面上；6）摩擦系数小，耐磨性好；7）具有与密封面结合的柔软性；8）耐老化性好，经久耐用；9）加工制造方便，价格便宜，取材容易。橡胶是最常用的密封材料。除橡胶外，适合于做密封材料的还有石墨等，聚四氟乙烯以及各种密封胶等。1.4.2通用的橡胶密封制品材料通用的橡胶密封制品在国防，化工，煤炭，石油，冶金，交通运输和机械制造工业等方面的应用越来越广泛，已成为各种行业中的基础件和配件。橡胶密封制品常用材料如下。1.4.2.1丁腈橡胶丁腈橡胶具有优良的耐燃料油及芳香溶剂等性能，但不耐酮，酯和氯化氢等介质，因此耐油密封制品以及采用丁腈橡胶为主。1.4.2.2氯丁橡胶氯丁橡胶具有良好的耐油和耐溶剂性能。它有较好的耐齿轮油和变压器油性能，但不耐芳香族油。氯丁橡胶还具有优良的耐天候老化和臭氧老化性能。氯丁橡胶的交联断裂温度在200℃以上，通常用氯丁橡胶制作门窗密封条。氯丁橡胶对于无机酸也具有良好的耐腐蚀性。此外，由于氯丁橡胶还具有良好的挠曲性和不透气性，可制成膜片和真空用的密封制品。1.4.2.3天然橡胶天然橡胶与多数合成橡胶相比，具有良好的综合力学性能，耐寒性，较高的回弹性及耐磨性。天然橡胶不耐矿物油，但在植物油和醇类中较稳定。在以正丁醇与精制蓖麻油混合液体组成的制动液的液压制动系统中作为密封件的胶碗，胶圈均用天然橡胶制造，一般密封胶也常用天然橡胶制造。1.4.2.4氟橡胶氟橡胶具有突出的耐热（200～250℃），耐油性能，可用于制造气缸套密封圈，胶碗和旋转唇形密封圈，能显著地提高使用时间。1.4.2.5硅橡胶硅橡胶具有突出的耐高低温，耐臭氧及耐天候老化性能，在-70～260℃的工作温度范围内能保持其特有的使用弹性及耐臭氧，耐天候等优点，适宜制作热机构中所需的密封垫，如强光源灯罩密封衬圈，阀垫等。由于硅橡胶不耐油，机械强度低，价格昂贵，因此不宜制作耐油密封制品。1.4.2.6三元乙丙橡胶三元乙丙橡胶的主链是不含双键的完全饱和的直链型结构，其侧链上有二烯泾，这样就可用硫磺硫化。三元乙丙橡胶具有优良的耐老化性，耐臭氧性，耐候性，耐热性（可在120℃环境中长期使用），耐化学性（如醇，酸，强碱，氧化剂），但不耐脂肪族和芳香族类溶剂侵蚀。三元乙丙橡胶在橡胶中密度是最低的有高填充的特性，但缺乏自粘性和互粘性。此外，三元乙丙橡胶有突出的耐蒸汽性能，可制作耐蒸汽膜片等密封制品。三元乙丙橡胶已广泛用于洗衣机，电视机中的配件和门窗密封制品，或多种复合体剖面的胶条生产中。1.4.2.7聚氨脂橡胶聚氨脂橡胶具有优异的乃磨性和良好的不透气性，使用温度范围一般为-20～80℃。此外，还具有中等耐油，耐氧及耐臭氧老化特性，但不耐酸碱、水、蒸汽和酮类等。适于制造各种橡胶密封制品，如油封、O形圈和隔膜等。1.4.2.8氯醚橡胶氯醚橡胶兼有丁腈橡胶，氯丁橡胶，丙烯酸酯橡胶的优点，其耐油、耐热、耐臭氧、耐燃、耐碱、耐水及耐有机溶剂性能都很好，并有良好的工艺性能，其耐寒性较差。在使用温度不太低的情况下，氯醚橡胶仍是制造油封，各种密封圈，垫片，隔膜和防尘罩等密封制品的良好材料。1.4.2.9丙烯酸酯橡胶丙烯酸酯橡胶具有耐热油（矿物油，润滑油和燃料油），特别是在高温下的耐油稳定性能，一般可达175℃，间隙使用或短时间可耐温200℃。它的缺点是耐寒性差。因此在非寒冷地区适合制作耐高温油的油封，但不适合作高温下受拉伸或压缩应力的密封制品。胶种主要特点工作温度主要用途丁腈橡胶耐油、耐热、耐磨性好。广泛用于制作密封制品，但不适用于磷酸酯系列液压及含极性添加剂的齿轮油。-40～120℃用于制作“O”形圈，油封，适用于一般的液压、气动系统。氢化丁腈橡胶强度高、耐油、耐磨、耐热、耐老化。-40～150℃用于高温、高速的往复密封和旋转密封。橡塑胶材料弹性模量大，强度高，其他性能同上。-30～80℃用于制作“O”形圈、“Y”形圈、防尘圈等，应用于工程机械及高压液压系统的密封。氟橡胶耐热、耐酸碱及其它化学药品、耐油（包括磷酸酯系列液压油），适用于所有润滑油、汽油、液压油、合成油。-20～200℃适用于耐高温、化学药品、耐燃液压油的密封，在冶金、电力等行业用途广泛。聚氨酯耐磨性能优异、强度高、耐老化性能好。-20～80℃适用于工程机械和冶金设备中的高压、高速系统密封。硅橡胶耐热、耐寒性好。压缩永久变形小，但机械强度低-60～230℃适用于高、低温下的高速旋转密封及食品机械的密封。聚丙烯酸酯耐热性优于NBR，可在含极性添加剂的各种润滑油、液压油、石油系液压油中工作，耐水性较差。-20～150℃可用于各种小汽车油封及各种齿轮箱、变速箱，可耐中高温。乙丙橡胶耐气候性能好，在空气中耐老化、耐油性能一般，可耐氟里昂及多种制冷剂。-50～150℃应用于冰箱及制冷机械的密封。聚四氟乙烯化学稳定性好，耐热、耐寒性好，耐油、水、汽、药品等各种介质。机械强度较高，耐高温、耐磨，摩擦系数极低，自润滑性好。-55～260℃制作耐磨环、导向环、挡圈，为机械上常用的密封材料，广泛用于冶金、石化、工程机械、轻工机械。尼龙耐油、耐热、耐磨性好，抗压强度高，抗冲击性能好，但尺寸稳定性差。-40～120℃用于制作导向环、支撑环、压环、挡圈。聚甲醛耐油、耐热、耐磨性好，抗压强度高，抗冲击性能好，有较好的自润滑性能，尺寸稳定性好，但屈挠性差。-40～140℃用于制作导向环、挡圈。三、水泵机械密封的检修工艺主要有以下几个方面：一．机械密封的清扫与检查机械密封的工作原理要求机械密封内部无任何杂质。在组装机械密封前要彻底清扫动环、静环、轴套等部件。重点检查：1、动静环（5、6）表面是否存在划痕、裂纹等缺陷，这些缺陷存在会造成机械密封严重漏泄。有条件的可以用专用工具检查密封面是否平整，密封面不平整，压力水会进入组装后机械密封的动静环密封面，将动静环分开，机械密封失效。必要时可以制作工装在组装前水压试验。2、检查动静环座（2）是否存在影响密封的缺陷。如动静环座与动静环密封胶圈配合表面是否存在伤痕等缺陷，我厂3＃机组汽动给水泵曾经由于静环座存在类似的缺陷而产生漏泄。3、检查机械密封补偿弹簧（7）是否损坏及变形，倔强系数是否变化。4、检查密封轴套（8）是否存在毛刺、沟痕等缺陷。5、清扫检查所有密封胶圈是否存在裂纹、气孔等缺陷，测量胶圈直径是否在工差范围内。6、具有泵送机构的机械密封还要检查螺旋泵的螺旋线是否存在裂纹、断线等缺陷。二．机械密封组装技术尺寸校核机械密封检修工艺较为复杂，要保证组装后的机械密封无漏泄，机械密封技术尺寸的校核必不可少。1、测量动环、静环（5、6）密封面的尺寸。这项数据是用来验证动静环的径向宽度，当选用不同的摩擦材料时，硬材料摩擦面径向宽度应比软的大1－3mm，否则易造成硬材料端面的棱角嵌入软材料的端面上去。2、检查动环、静环（5、6）与轴或轴套（8）的间隙，静环的内径一般比轴径大1－2mm，对于动环，为保证浮动性，内径比轴径大0.5－1mm，用以补偿轴的振动与偏斜，但间隙不能太大，否则会使动环密封圈卡入而造成机械密封机能的破坏。3、机械密封紧力的校核。我们通常讲的机械密封紧力也就是端面比压，端面比压要合适，过大，将使机械密封摩擦面发热，加速端面磨损，增加摩擦功率；过小，容易漏泄。端面比压是在机械密封设计时确定的，我们在组装时只能靠测量机械密封紧力来确定。通常情况的测量方法使测量安装好的静环端面至压盖（2）端面的垂直距离，在测量动环端面至压盖端面的垂直距离，两者的差极为机械密封的紧力。4、测量补偿弹簧（7）的长度是否发生变化。弹簧性能的发生变化将会直接影响机械密封端面比压。一般情况下弹簧在长时间运行后长度会缩短，补偿弹簧在动环上的机械密封还会