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文
摘
要
化工泵密封形式
泵的密封装置主要分两类：一类为静密封，一类为动密封。
静密封通常有垫片密封、O型圈密封、螺纹密封等形式。动密封则主要有软填料密封、油封密封、迷宫密封、螺旋密封、动力密封和机械密封等。
1、O形圈密封
泵中常用的是橡胶O型圈。由于其形状十分简单，因而制造容易，成本低廉，不论O型圈的整体尺寸有多大，其截面尺寸都很小（只有几毫米）所以重量轻，消耗材料少，使用方法简单，安装、拆卸方便，更为突出的优点还在于O形圈具有良好的密封能力，使用范围很宽。
静密封工作压力可达100MPa以上，动密封也可达30Mpa。适用温度为-60～200℃，可满足多种介质的使用要求。因此在泵的设计中得到越来越广泛的应用。
O形密封圈安装在沟槽和被密封面之间，有一定压缩量，由此产生的反弹力给予被密封的光滑面和沟槽底面以初始的压缩应力。从而起到密封作用。
当被密封的液体压力增大时，O形圈的变形也随之增大，从而传递给密封面的压力也增大，密封的作用也增大。这就是O形密封圈具有良好密封能力的原因。
2、垫片密封
化工泵常用的密封方法，有垫片密封法。垫片是离心泵静密封的基本元件，使用范围非常广泛。垫片的选型主要根据化工泵输送介质、温度、压力和腐蚀性等因素决定。
垫片密封机理：
泄漏即介质从有限空间内部流到外部，或从外部进入有限空间内部的人们不希望发生的现象，介质流动通过内外空间的交界面即密封面发生泄漏。造成泄漏的根本原因是由于接触面上存在间隙，而接触面两侧的压力差、浓度差则是泄漏的推动力。
由于密封面形式及加工精度等因素的影响，密封面上存在间隙在所难免，这就会造成密封面不完全吻合，从而发生泄漏。要减少泄漏，就必须使接触面最大程度地嵌合，即减小泄漏通道的 截面积，增加泄漏阻力，并使之大于泄漏推动力。
对密封面施加压紧载荷，以产生压紧应 力，可提高密封面的接触程度，当应力增大到足以引起表面产生明显的塑性变形时，就可以填补密封面的间隙，堵塞泄漏通道。
使用垫片的目的就是利用垫片材料在压紧载荷的作用下较容易产生塑性变形的特性，使之填平法兰密封面的微小凹凸不平，从而实现密封。
垫片的选择:
化工泵密封垫片选择化工泵所抽取的介质有腐蚀、挥发、爆炸等危险性的存在，对泵体的密封性能要求，要比其他种类的泵高很多。化工泵常用的密封方法，有垫片密封法。垫片是离心泵静密封的基本元件，使用范围非常广泛。垫片的选型主要根据化工泵输送介质、温度、压力和腐蚀性等因素决定。
当化工泵输送介质，对温度和压力不高时，一般选用非金属密封垫片；当化工泵输送介质为中压高温时，选用非金属与金属组合垫片。
非金属垫片在泵上应用最为普遍，其材料一般为纸、橡胶和聚四氟乙烯。当温度不超过120℃，压力在1.0Mpa以下时，一般选用青壳纸或模造纸垫片。
如果当化工泵输送介质为油，温度在-30～110℃时，一般选用耐老化性能较好的丁晴橡胶。当当化工泵输送介质，在-50～200℃时，选用氟橡胶更为合适。因为它除了耐油耐热外，机械强度大也是其主要特征。
在化工泵中由于所输送介质具有腐蚀性，所以一般选用聚四氟乙烯做为垫片材料。随着化工泵使用的领域越来越广泛，所输送介质种类也越来越多，因此在选用垫片材质时应查阅相关资料或通过实验后再做出正确选择。
3、油封密封
化工泵油封是一种自紧式唇状密封，其结构简单，尺寸小，成本低廉，维护方便，阻转矩较小，既能防止介质泄漏，也能防止外部尘土和其它有害物质侵入，而且对磨损有一定的补偿能力，但不耐高压，所以一般用在低压场合的化工泵上。
化工泵依靠离心原理来抽取液体物料，特殊材料制成的化工泵适用于瓶、桶、缸、池或其他容器中抽取腐蚀性液体。由于化工泵所抽取的介质有腐蚀、挥发、爆炸等危险性的存在，对泵体的密封性能要求，要比其他种类的泵高很多。
化工泵油封应安装在制造精度为h8～h9，表面粗糙度为1.6～0.8μm且经过表面硬化处理的轴上。密封介质不应含有固体微粒和杂质，否则会造成油封和轴的迅速磨损而使密封失效。
在选择此种密封方法是，要充分考虑化工泵所输送到物料的性能和要求，以避免不必要的泄漏，防止事故的发生。
造成油封漏油的主要因素：
油封密封不严是造成漏油的主要因素。当轴出现磨损形成沟槽，即使更换新油封仍不能密封时，是由于油封唇口与轴的接触压力下降，造成安装后油封唇直径与轴径的过盈量太小。
油封密封不严而漏油的对策：
①掌握和识别伪劣产品的基本知识，选购优质、标准的油封。
②安装时，若轴径外表面粗糙度低或有锈斑、锈蚀、起毛刺等缺陷，要用细砂布或油石打磨光滑；在油封唇口或轴径对应位置涂上清洁机油或润滑油脂。
油封外圈涂上密封胶，用硬纸把轴上的键槽部位包起来，避免划伤油封唇口，用专用工具将油封向里旋转压进，千万不能硬砸硬冲，以防油封变形或挤断弹簧而失效；若出现唇口翻边、弹簧脱落和油封歪斜时必须拆下重新装入。应该注意的是：当轴径没有磨损和油封弹簧弹力足够时，不要擅自收紧内弹簧。
③应用在机械上的油封一般工作条件恶劣、环境温差大、尘埃多、机具振动频繁使机件受力状况不断变化时，要勤检查、保养和维护。
④如轴径和轴承磨损严重；油封橡胶老化或弹簧失效等，应及时进行修理和更换相应部件。
⑤对不正常发热的部件或总成应及时排除故障；避免机械超速、超负荷运转，以防止油封唇口温度升高、橡胶老化、唇口早期磨损等。
⑥要经常检查机油油位，若机油杂质过多，存有合金粉末、金属铁屑时要彻底更换新机油。所换机油牌子和质量要符合季节的要求。
建议在机油中添加迈特雷超级密封剂&润滑剂，它是一种极好的齿轮箱添加剂，可以在部件上形成一种惰性材料薄膜，它可以减缓油封的渗漏，延长油封齿轮的使用寿命，也可以降低齿轮箱的噪音，这种迈特雷超级密封润滑剂的使用不会对油品造成污染或使油品变质。
4、螺纹密封
螺纹密封在化工泵上一般有两种形式，一种是螺纹联接垫片密封，一种是螺纹加填充济密封，二者皆用于小直径螺纹连接的密封场合。螺纹联电动隔膜泵接垫片密封的密封件是垫片，而螺纹只起提供压紧力的作用。
密封的效果除了垫片的本身性能外，密封面的粗糙度以及与螺纹孔的相对几何位置精度对密封效果影响也很大。于由密封垫片在拧紧螺纹时不仅承受压紧力，还承受扭矩，使垫片产生变形甚至损坏，因此，当垫片为非金属时，一般只适用于压力不高的化工泵，如果垫片为金属则适用压力可达30Mpa以上。
化工泵上经常使用的丝堵，则是另一种螺纹密封形式。
由于考虑到丝堵制造的经济性，一般单靠螺纹的配合不能起到密封作用，往往用生胶带，密封胶等填充物填充螺纹的密封间隙。其承压能力取决于螺纹的制造精度和材质，与丝堵和螺纹孔的配合形式没有关系。螺纹孔与丝堵无论采用“锥对锥”还是“柱对锥”，密封效果相同，只是使用地域不同而已。
5、迷宫密封
在设计合理，加工精良，装配完好、转速较高时，迷宫密封效果很好。但在实际应用中，因此而产生的化工泵泄漏却很多，所以在化工泵密封中不常用。
在设计合理，加工精良，装配完好、转速较高时，迷宫密封效果很好。但在实际应用中，因此而产生的化工泵泄漏却很多，所以在化工泵密封中不常用，分析其原因主要有：
◆ 密封副(如轴和轴承压盖)配合间隙太大，而此间隙与密封效果成反比。配合面粗糙，明显的螺旋状车刀痕在有些情况下也加大了化工泵泄漏趋势。
◆化工泵轴承室内润滑油注入量太多，其溢出压力超过了密封阻力。
◆油窗或油位计安装位置有误，误导了人们对油室内润滑油量的正确判断。
◆运转中油温的升高使其粘度降低，增加了化工泵泄漏的可能。
◆回油槽或回油孔尺寸偏小，或受到其它障碍，使被阻滞的液体不能顺利返回而造成泄漏。
化工泵所抽取的介质有腐蚀、挥发、爆炸等危险性的存在，对泵体的密封性能要求，要比其他种类的泵高很多。使用迷宫密封，就加大了化工泵输送物料泄漏的危险度。所以，化工泵一般不采用此种密封方法。
6、填料密封
化工泵填料密封是将富有压缩性和回弹性的填料放入填料函内，依靠压盖的轴向压紧力转化为径向密封力，从而起到密封作用。这种密封方法称为填料密封，这种填料称为密封填料。
由于填料密封结构形式简单，更换方便、价格低廉、适应转速、压力、介质宽泛而在化工泵的设计中得到普遍采用。
填料密封的原理：
在机械行业中填料密封主要用作动密封，常用作离心泵、压缩机、真空泵、搅拌机的转轴密封。填料装入填料腔以后，经压盖螺丝对它作轴向压缩。
当轴与填料有相对运动时，由于填料的塑性，使它产生径向力，并与轴紧密接触。与此同时,填料中浸渍的润滑剂被挤出，在接触面之间形成油膜。由于接触状态并不是特别均匀的，接触部位便出现。
边界润滑状态，称为”轴承效应”；而未接触的凹部形成小油槽，有较厚的油膜，接触部位与非接触部位组成一道不规则的迷宫，起阻止液流泄漏的作用，此称”迷宫效应”。这就是填料密封的机理。良好的密封在于维持“轴承效应”和”迷宫效应”。
也就是说,要保持良好的润滑和适当的压紧，若润滑不良，或压得过紧都会使油膜中断，造成填料与轴之间出现干摩擦，最后导致烧轴和出现严重磨损。
因此，我们需要经常对填料的压紧程度进行调节，使填料中的润滑剂在运行一段时间而有所流失之后，再挤出一些润滑剂，同时补偿填料因体积变化所造成的压紧力松弛。当然这样经常挤压填料，最后将使浸渍剂枯竭，所以定期更换填料是必要的。此外，为了维持液膜和带走摩擦热，有意让填料处有少量泄漏也是必要的。
填料密封在化工泵使用中存在的问题:
化工泵的轴封一般采用具有耐磨性、耐热性、柔软性好、强度高等优点，我们在用盘根填料，发现其具以下个缺点：
◆填料表面粗糙，摩擦系数大，有渗漏现象，另外使用久了浸入的润滑剂容易流失。
◆新修好的设备，开始运行时轴封状况良好，但用不了多久，泄漏量便不断增加，调整压盖和更换填料的工作也逐渐频繁，运转不到一个周期，轴套就已磨损成花瓶状，严重时还会出现轴套磨断，并且水封环后面更换不到的盘根填料均已腐烂，无法起到密封作用。
◆填料与轴直接接触，且相对转动，造成轴与轴套的磨损，所以必须定期或不定期更换轴套。
◆为了使盘根与轴或轴套间产生的摩擦热及时散掉，盘根密封必须保持一定量的泄漏，而且不易控制。
◆盘根与轴或轴套间的摩擦，造成电机有效填料密封的原理功率降低，消耗电能。
填料密封故障表现及原因：
从填料密封的原理看，流体在密封腔内可泄漏的通道有三处：其一是流体穿透密封材料造成泄漏；其二是从填料与填料箱体之间泄漏；其三是从填料与轴表面之间泄漏。主要故障和原因有以下几种：
◆填料外表面被研伤，填料压盖外侧泄漏，是由于填料外径太小。
◆填料挤进轴和挡圈或轴和压盖之间的间隙时，多因为设计的间隙过大或偏心。
◆介质沿填料压盖泄漏，是因为填料装配不当或挡圈又破损。
◆泄漏过大，已无法调节，是因为填料膨胀或破坏，填料切得太短或装配错误。
7、动力密封
化工泵在运转时，副叶轮所产生的压头平衡了主叶轮出口高压液体，从而实现密封。停车时，副叶轮不起作用，因此必须同时配备停车密封装置解决停车时可能产生的化工泵泄漏。
副叶轮密封结构简单、密封可靠、使用寿命长，化工泵运转中可实现滴水不漏，因此在化工泵输送含杂质介质的泵上经常采用。
动力密封有离心密封、螺旋密封、磁流体密封等，其中螺旋密封很有前景。全封闭式密封有隔膜式和屏蔽式等。
① 离心动力密封
离心动力密封使用前提。离心动力密封是借离心力作用，将液体介质沿径向甩出，阻止液体进入泄漏缝隙，从而到达密封的目的。
离心密封仅适用于液体介质，对气体介质则不适用。因此，如果在使用离心密封的地方还要求气密性，则必须接纳离心密封与其他类型的密封组合起来的组合密封类型。
最经常使用的离心密封是甩油盘，甩油盘广泛用于各种传动装置，用以封润滑油或其他液体。甩油盘密封不受速度限制，只要甩油盘强度足够，那么，转速越高则甩油密封的效果越好；反之，如果转速太低或静止不转则甩油密封无效。别的，甩油盘密封也不受高温限制。
因此，泵轴、壳体一密封盖甩油盘密封很适用于高温高速例如导热油泵，但是，这种密封不能用于高压，一般用于压差为零或较接近于零的场合，导热油泵密封形式就是这种。
离心甩油盘结构简单，成本低，没有摩擦功率消耗，也没有磨损，不需维护，所以用途广泛。
离心密封结构。离心密封它是没有甩油盘的甩油密封装置：在平滑的轴上，液体介质寄托其附着力很容易沿轴的外表爬动，因而便于泄漏；如果在光轴上开出一两个环槽，则液体很难越过环槽上锋利突变的交界面，此时，借助于转轴的离心力很容易将液体甩掉，以保证封严。
离心甩油盘与轴1制成一体，它把企图渗漏的液体挡住，并在离心力的作用下将液体甩到密封盖的圆周上，之后流入下方的回油孔举行回油。在密封盖与甩油盘共同的地方设有环槽，这使得密封盖壁上的液体可以或许沿着环槽流下，而不至流入密封盖与轴之间的间隙中。
设计离心甩油密封装置时，应尽可能减少甩油盘与密封盖之间的径向间隙以及轴向间隙，以尽可能减少密封盖与轴之间的径向间隙。此时，密封盖的环槽应足够大，密封盖与甩油盘之间的甩油空间应足够大，回油通道应尽可能流通。
甩油叶轮密封相当于在油盘的一面或两面配置若干片，寄托叶轮旋转时产生的鼓风作用，使泄出的润滑油随径向流动的气流甩向回流孔，从而减少了润滑油沿轴向外偏。甩油叶轮的叶片不宜太大，数目也不宜过多。因为太强烈的气流与润滑油混合会产生泡沫，对回油不利，且叶片大消耗功率也大。
背叶片密封及副叶轮密封，经常用作IS离心泵轴封。副叶轮密封往往在密封腔内侧配置若干固定导叶片，它们可以起稳流与部分消除副叶轮平滑面的增压作用，从而提高叶轮的密封能力。
离心动力密封的特点在于它没有直接接触的摩擦，可接纳较大的密封间隙，因此能密封含有固相杂质的介质，磨损小，寿命长，设计合理可以做到零泄漏。但是克服压差的能力低，功率消耗大，甚至可达泵有用功率的l/3。此外，由于它是一种动力密封，所以一停车立即丧掉密封能力，为此必须辅以停车密封。
② 螺旋动力密封
螺旋动力密封的工作原理相当于一个螺杆容量泵，设轴上切出右螺旋（或在壳体上、在两者都刻有螺旋槽），轴的旋转标的目的从右向左看为顺时针标的目的，则液体介质与壳体的摩擦力为逆时针标的目的，而摩擦力F在该右螺纹的螺旋线上的分力向右，故液体。
介质犹如螺母沿螺杆松退环境一样，将液体推向右方。跟着容量的不断缩小，压头逐步增高，这样，建立起的密封压力与被密封流体的压力相平衡，从而阻止了泄漏。
设计螺旋密封装置时，对于螺旋的赶油标的目的要出格注意，若把标的目的弄错了，不单不能密封，相反，却把液体赶向漏出标的目的，使得泄漏量大为增加。
显然，螺旋密封亦是一种动力密封，在停车或低速环境下将掉去密封功能，因而往往要匡助以停车密封，这使装置复杂化，且要求有足够的轴向尺寸。
8、机械密封
现在化工泵行业使用最为广泛的密封形式，由于机械密封具有泄漏量少和寿命长等优点，所以当今世界上机械密封是在这些设备最主要的轴密封方式。
机械密封又叫端面密封，在国家有关标准中是这样定义的：“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弹力（或磁力）的作用以及辅助密封的配合下保持贴合并相对滑动而构成的防止流体泄漏的装置。
目前广泛采用耐腐蚀的四氟机械密封件可以有效的防止液体的泄漏。任何形式的密封都要防止化工离心泵的空转，一旦空转密封就有可能烧毁。
机械密封的原理：
机械密封又叫端面密封，它是一种旋转机械的轴封装置，指由至少一对垂直于旋转轴线的的端面在液体压力和补偿机构弹力的作用以及辅助密封的配合下，保持贴合并相对滑动而构成的防止流体泄漏的装置。它的主要功用将易泄漏的轴向密封改变为较难泄漏的端面密封。它广泛应用于泵、釜、压缩机及其类似设备的旋转轴的密封。
机械密封通常由动环、静环、压紧元件和密封元件组成。其中动环随泵轴一起旋转，动环和静环紧密贴合组成密封面，以防止介质泄漏。动环靠密封室中液体的压力使其端面压紧在静环端面上，并在两环端面上产生适当的比压和保持一层极薄的液体膜而达到密封的目的。压紧元件产生压力，可使泵在不运转状态下，也保持端面贴合，保证密封介质不外漏，并防止杂质进入密封端面。
密封元件中密封动环与轴的间隙，静环与压盖的间隙的作用，同时弹性元件对泵的振动，冲击起缓冲作用。机械密封在实际运行中是与泵的其它零部件一起组合起来运行的，机械密封的正常运行与它的自身性能，外部条件都有很大的关系。但是我们要首先保证自身的零件性能，辅助密封装置和安装的技术要求，使机械密封发挥它应有的作用。
机械密封在化工泵使用中存在的问题：
机械密封的零件的故障旋转设备在运行当中，密封端面经常会出现磨损、热裂、变形、破损等情况，弹簧用久了也会松弛，断裂和腐蚀。辅助密封圈也会出现裂口、扭曲和变形、破裂等情况。
机械密封的故障表现及原因：
◆机械密封振动、发热。设备旋转过程中，会使动静环贴合端面粗糙，动静环与密封腔的间隙太小，由于振摆引起碰撞从而引起振动。有时由于密封端面耐腐蚀和耐温性能不良，或是冷却不足或端面在安装时夹有颗粒杂质，也会引起机械密封的振动和发热。
◆机械密封介质泄漏。静压试验时泄漏，机械密封在安装时由于不细心，往往会使密封端面被碰伤、变形、损坏、清理不净、夹有颗粒状杂质，或是由于定位螺钉松动，压盖没有压紧、机器设备精度不够，使密封面没有完全贴合，都会造成介质泄漏。如果是轴套漏，则是轴套密封圈装配时未被压紧或压缩量不够或损坏。
◆周期性或阵发性泄漏。机械密封的转子组件周期性振动，轴向窜动量太大，都会造成泄漏。
◆机械密封的经常性泄漏。机械密封经常性泄漏的原因有很多方面。第一方面，由于密封端面缺陷引起的经常性泄漏；第二方面，是辅助密封圈引起的经常性泄漏；第三方面，是弹簧缺陷引起的泄漏。其他方面，还包括转子振动引起的泄漏、传动、紧定和止推零件质量不好或松动引起泄漏等。
◆机械密封振动偏大。机械密封振动偏大，最终导致失去密封效果。但机械密封振动偏大的原因往往不仅仅是机械密封本身的原因，泵的其它零部件也是产生振动的根源。
9、螺旋密封
螺旋密封也是动力密封的一种形式，它是在旋转的轴上或者在轴的包容套上加工出螺旋槽，轴和套之间充有密封介质。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。其密封能力的大小与螺旋角度、螺距、齿宽、齿高、齿的作用长度以及轴与套之间的间隙大小有关。
由于密封之间不发生摩擦，因而寿命长，但由于结构空间的限制，其螺旋长度一般较短，因而其密封能力也受到局限。在泵降速使用时，其密封效果则会大打折扣。
10 干气密封
干气密封即“干运转气体密封”是将开槽密封技术用于气体密封的一种新型轴端密封，属于非接触密封。
干气密封原理：当端面外侧开设有流体动压槽（2.5～10μm）的动环旋转时，流体动压槽把外径侧（称之为上游侧）的高压隔离气体泵入密封端面之间，由外径至槽径处气膜压力逐渐增加，而自槽径至内径处气膜压力逐渐下降。
因端面膜压增加使所形成的开启力大于作用在密封环上的闭合力，在摩擦副之间形成很薄的一层气膜（1～3μm）从而使密封工作在非接触状态下。所形成的气膜完全阻塞了相对低压的密封介质泄漏通道，实现了密封介质的零泄漏或零逸出。
化工泵密封的选择
化工泵经常输送的是具有腐蚀性，或是有毒挥发的介质，因此其密封性能是衡量化工泵好与坏的标准之一。在选择化工泵时，应参考如下标准。
① 密封形式有静密封与动密封之分
对于静密封，通常只采用密封圈和密封垫两种密封形式，而在密封圈中又以O型圈的应用性最广泛；
对于动密封，很少采用填料密封，其主要是以机械密封为主，而机械密封之中又分单端面和双端面、平衡型和非平衡型。其中平衡型较适应于高压介质的密封，其通常指压力大于1.0MPA。
而双端面机封主要则是用于高温、易结晶、有粘度、含颗粒以及有毒挥发的介质，双端面机封应向密封腔中注入隔离液，其压力一般高于介质压力0.07～0.1MPA。
② 密封材料
化工泵静密封的材料通常情况下使用氟橡胶材料，在特殊情况会采用聚四氟材料。
