泄漏是機械密封失效的主要表現形式。在實(shí)際工作中, 重要的是從泄漏現象分析機械密封產(chǎn)生泄漏的原因。外裝式機械密封易于查明, 而內裝式機械密封, 僅能觀(guān)察到泄漏是來(lái)自非補償靜止環(huán)的外周或內周, 這就給分析工作帶來(lái)一定的困難。
首先對機械密封的泄漏通道進(jìn)行一般性分析。
普通單端面內裝式機械密封的典型泄漏通道如圖 12-1 所示有 7 處, 分別為 :
① 摩擦副端面之間 ( 泄漏點(diǎn) 1 );
② 補償環(huán)輔助密封圈處 ( 泄漏點(diǎn) 2);
③ 非補償環(huán)輔助密封圈處 ( 泄漏點(diǎn) 3 );
④ 機體與壓蓋結合端面間 ( 泄漏點(diǎn) 4);
⑤ 軸套與轉軸之間 ( 泄漏點(diǎn) 5);
⑥ 碳石墨環(huán)有滲漏孔隙以及從鑲嵌件配合面處都可能成為泄漏通道 ( 6、 7)。
以下對各點(diǎn)的具體情況進(jìn)行分析。
一、 摩擦副端面之間泄漏
1、端面不平
端 面 不 平、 粗糙度未達到要求,或在使用前受到了損傷, 因而產(chǎn)生漏。這時(shí)應重新研磨拋光或更換泵用機械密封、釜用機械密封件。
2、端面間存在異物
污物未被清除, 裝配時(shí)未清洗。此時(shí)需清除端面污物重新裝配。
3、安裝不正確
(1) 安裝尺寸未達到安裝工作尺寸的要求, 必須仔細閱讀安裝說(shuō)明書(shū)及附圖, 重新調整安裝尺寸。
(2) 非補償環(huán)安裝傾斜, 若為壓蓋安裝偏斜應重新安裝。同時(shí)檢查密封環(huán)端面與壓蓋端面各點(diǎn)的距離是否一致, 防轉銷(xiāo)是否進(jìn)入密封環(huán)的凹槽中, 防轉銷(xiāo)是否頂到凹槽底部??傃b時(shí)壓蓋螺釘要均勻鎖緊。
(3) 端面變形, 碳石墨環(huán)彈性模量低, 易變形。一般碳石墨環(huán)端面變形原因有如下幾點(diǎn)。
① 合成橡膠O形圈在介質(zhì)中溶脹,體積增大,碳石墨環(huán)受力偶作用而使端面變形。對此, 應更換O形圈材料或調整O型圈過(guò)盈量及硬度。
② 壓蓋內夾雜金屬污垢,局部受阻。對此,須清除污垢,清洗壓蓋。
③ 端面分離,彈簧阻塞,如因溫度變化引起介質(zhì)結晶、積垢,造成端面不能很好地貼合。彈簧被腐蝕而喪失強度也會(huì )產(chǎn)生同樣的結果。對于因腐蝕而產(chǎn)生的泄漏, 一般需要改用合適的材料,避免阻塞應改變密封的結構或釆用彈簧外置式機械密封, 從而可避免彈簧被阻塞與腐蝕。造成端面分離的情況還有:端面接觸閉合壓力不足, 這是因為軸( 或軸套)與密封圈之間摩擦阻力過(guò)大使閉合力小。阻力增加是因為橡膠O形圈溶脹后引起密封環(huán)卡滯;軸可能因腐蝕或電隅腐蝕而使表面失去光滑,從而增加摩擦力。當密封圈的壓縮量過(guò)大,當軸竄動(dòng)時(shí),補償環(huán)隨軸竄動(dòng)致使密封端面不閉合。補償環(huán)組件與軸的間隙過(guò)小,高溫工況下,用線(xiàn)膨脹系數不同的材料組合在一起使用時(shí),補償環(huán)組件容易產(chǎn)生卡滯故障。對此,必須校核因溫升引起的間隙的減小量, 軸必須具有合適的粗糙度。
二、補償環(huán)輔助密封圈處的泄漏
1、輔助密封圈質(zhì)量問(wèn)題, 如橡膠密封圈截面尺寸超差, 壓縮率不符合要求, 表面質(zhì)量問(wèn)題:模具錯位 、開(kāi)??s裂、修邊過(guò)量 、流痕 、凹凸缺陷 、飛邊過(guò)大等。對此,需用合格品替換。
2、密封圈安裝時(shí)受到損傷,如聚四氟乙烯 V 形圈安裝時(shí)唇口被割傷,橡膠制件表面有劃痕,都是密封失效的常見(jiàn)原因。出現這種情況,多半是軸端未倒角或殘留毛剌不清潔所致。因此,要注意清除毛刺和保持清潔。軸上的鍵槽也會(huì )損傷密封圈,為此,安裝前應仔細檢査棱邊有無(wú)毛刺并使用專(zhuān)用工具進(jìn)行安裝,避免密封圈受到損傷。
3、軸表面有缺陷或有腐蝕、 麻點(diǎn)、 凹坑。對此, 應更換新軸或軸材料,推薦在密封圈接觸部位的軸表面噴涂陶瓷。
4、密封圈的材質(zhì)與介質(zhì)不相容。對此,應重新選用適宜的密封圈材料。
5、軸的尺寸公差、 粗糙度未達到要求。對此, 應修整尺寸公差及粗糙度或用合格品替換。
三、非補償環(huán)密封圈處的泄漏
1、靜環(huán)壓蓋尺寸公差不符合設計要求。對此, 應更換合格品。
2、安裝錯誤, 如聚四氟乙烯 V 形圈方向裝反, 安裝時(shí), 其凹面應對向壓力髙的介質(zhì)端, 否則會(huì )出現泄漏。
3、密封圈的質(zhì)量不良,應用合格品替換。
4、密封圈的材質(zhì)與介質(zhì)不相容,應選用適宜材料的密封圈。
四、密封箱體與靜環(huán)壓蓋結合面之間的泄漏
1、密封箱體與靜環(huán)壓蓋配合端面有缺陷,如凹坑、刻痕等。需整修,作為應急措施,可涂布液態(tài)密封膠
2、螺栓力小,壓縮墊片時(shí)不能把接觸面不平的凹坑填滿(mǎn)。需加大螺栓力,或用較軟的墊片。螺栓力必須大于內部介質(zhì)壓力。因為內壓總是使得靜環(huán)壓蓋與密封箱體端面趨于分離。用聚四氟乙烯平墊片時(shí),以厚度小于1mm為宜。
3、墊片或密封圈受到損傷,應更換墊片或密封圈。
4、安裝時(shí)不清潔。異物進(jìn)入其間,應清除異物。受損傷的密封墊片、密封圈應更換。
5、靜環(huán)壓蓋變形,這是因為靜環(huán)壓蓋剛度不夠而產(chǎn)生的變形。應更換有足夠剛度的靜環(huán)壓蓋。
6、螺栓受力不均勻,靜環(huán)壓蓋單邊鎖緊。應重新調整螺栓力。
五、 軸套與軸之間的泄漏
Y型泵 、F型泵 、IH 、IS泵等一般都設計有保護性軸套。許多軸套不伸出密封腔,所以軸套與軸之間的泄漏通道常被人們所忽略,且往往誤認為是機械密封泄漏,從而延誤了采取措施的時(shí)機,或造成頻繁的拆裝而找不出毛病所在。一般可以用泄漏量的變化加以鑒別。軸套處的泄漏量通常是穩定的,而從其他通道泄漏出的泄漏量往往是不穩定的(從端面處的泄漏,有時(shí)經(jīng)過(guò)磨合泄漏量會(huì )逐漸減?。?。
軸套與軸之間的泄漏,一般是由于安裝不當,密封圈或墊片不符合要求或損傷而造成的。
六、密封件本身具有滲透性
碳石墨制品由于含有孔隙容易滲漏。這種滲漏不外乎是浸漬與固化未達到要求,或者是碳石墨材料浸漬處理后加工切削余量過(guò)大,超過(guò)浸漬深度使微孔重新形成泄漏通道。為確保密封件不滲漏,經(jīng)機械加工的成品應再進(jìn)行一次浸漬處理。如果從密封件處產(chǎn)生大量泄漏,這表明密封件可能已破裂。在這種情況下,應查詢(xún)操作條件以判明是過(guò)載引起的破壞,還是安裝不當所致。
在高壓工況下,燒結制品,如陶瓷 、填充聚四氟乙烯密封件也有可能滲漏,在使用前必須確認是否符合使用要求。
高溫、高壓或氣相介質(zhì),對熱鑲裝的密封環(huán)來(lái)說(shuō),介質(zhì)易于從鑲裝配合面泄漏。在這種情況下,推薦用整體結構。