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機械密封的潤滑

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在液體介質中工作的機械密封,一般均依靠液體介質在動、靜環摩擦面間所形成的液膜進行潤滑。因此,維持摩擦面間的液膜是保證機械密封穩定運轉、延長使用壽命所必不可少的。

機械密封的動、靜環之間的摩擦根據不同條件會出現下列情況:

(1)干摩擦:

      滑動摩擦面上無液體進入,因而無液膜存在,僅有塵土和氧化層,以及吸附的氣體分子等。當動、靜環運轉時,其結果必然是使摩擦面發熱、磨損加劇而造成泄露。

(2)邊界潤滑:

      當動、靜環之間的壓力增大或者液體在摩擦面上形成液膜的能力較差時,液體將從間隙中被擠出。由于表面不是絕對平的,而是凹凸不平,在凸出就有接觸磨損,而在凹處則保持液體的潤滑性能,造成邊界潤滑。邊界潤滑的磨損和發熱程度為中等。

(3)半液體潤滑:

      滑動表面的凹坑處存有液體,接觸面之間維持一層很薄的液膜,所以發熱和磨損情況均較好,由于動、靜環之間的液膜在其出口處有表面張力,故限制了液體的泄露。

(4)完全液體潤滑:

      當動、靜環之間的壓力不足,而使間隙增大時,液膜增厚,這時不存在固體接觸,故無摩擦現象。但由于在這種情況下動、靜環之間的縫隙較大,故起不到密封作用,泄露嚴重。在實際應用中一般不允許有這種情況出現(受控膜機械密封除外)。

      機械密封動、靜環之間的工作情況,大多數是處在邊界潤滑和半液體潤滑狀態下,而半液體潤滑能夠在摩擦系數最小即磨損與發熱令人滿意的情況下,獲得最好的密封效果。使機械密封能在良好的潤滑條件下工作,還需從介質特性、壓力、溫度、滑動速度等因素綜合考慮,但選擇適當的動、靜環之間的壓力,合理的潤滑結構和提高動、靜環摩擦表面質量也是保證密封有效工作的重要因素。

幾種強化潤滑的結構

1.端面偏心:

      一般機械密封,動環的中心、靜環的中心和軸的中心線都在一條直線上,如果將動環或靜環中的某一個環的端面中心做成與軸的中心線偏移一定距離,就能使環在旋轉時不斷帶入潤滑液至滑動面間起潤滑作用。應當指出的是,偏心尺寸不能過大,特別是對于高壓,偏心會使端面所受的壓力不均勻,而造成磨損不均勻。對于高轉速密封,不宜用動環作為偏心環,否則由于離心力的平衡會使機器發生振動。

2.端面開槽:

      高壓和高轉速機械要保持摩擦面間的液膜是有困難的,液膜常常被高壓和高轉速而生成的摩擦熱所破壞。對這種情況,采取開槽形式來強化潤滑是很有成效的。動環和靜環都可以開槽,一般開在較耐磨的材料上。動環與靜環不應同時開槽,因為這樣會降低潤滑效果。為了使污物或磨屑盡可能不進入摩擦面,對液體為順離心力方向(外流式)流動的密封,槽應開在靜環上,以避免離心力的作用將污物引入摩擦面。反之,液體為逆離心力方向(內流式)流動時,槽應開在動環上,離心力有助于將污物自槽中甩出。

摩擦面開的小槽有矩形、楔形、或其它形狀。槽不宜太多或太深,否則會使泄露增加。

3.靜壓潤滑:

      所謂靜壓潤滑是將有壓力的潤滑液體直接引入摩擦面以起到潤滑的作用。引入的潤滑液體由單獨的液源供給,如液壓泵等。用此有壓力的潤滑液與機械內的流體壓力相對抗,此種形式通常也稱為流體靜壓力密封。

      氣體介質的機械密封應采取措施建立氣膜潤滑,如采用氣體靜壓受控膜機械密封或固體潤滑,即選用自潤滑材料作動環或靜環。只要條件允許,應盡可能把氣體介質條件轉換為液體介質條件,這樣既便于潤滑又便于密封。

 


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