機(jī)械密封故障分析:石墨環(huán)端面變形泄漏

2020-04-19 真空技術(shù)網(wǎng)整理 機(jī)械密封故障分析100例

故障現(xiàn)象

  石墨環(huán)(窄環(huán))外緣高(上張口),端面間隙呈喇叭形( 圖1 );石墨環(huán)的內(nèi)緣(下張口)高( 圖2 ),摩擦痕跡不連續(xù),或局部接觸,有時(shí)出現(xiàn)大半圓(俗稱馬蹄形),密封泄漏。

石墨環(huán)外緣高

圖1 石墨環(huán)外緣高

石墨環(huán)內(nèi)緣高

圖2 石墨環(huán)內(nèi)緣高

原因分析

  產(chǎn)生端面變形的主要原因是,機(jī)械變形、溫度變形、應(yīng)力變形,加工工藝的選擇、熱處理原因等。尤其在高溫?zé)嵊捅弥校绻o助系統(tǒng)選擇不當(dāng),密封腔無法散熱,造成密封腔溫度過高,使密封圈變形;還有操作問題,若更換密封暖泵時(shí)間太短,升溫速度過快,容易使密封環(huán)產(chǎn)生熱變形。圖3是溫升過快造成的密封端面變形。

石墨環(huán)上張口變形

圖3 石墨環(huán)上張口變形

解決辦法

  1、針對相應(yīng)介質(zhì)工況選擇合適的密封環(huán)材料;對于鑲嵌結(jié)構(gòu),盡量選取優(yōu)質(zhì)的鑲嵌材料,增加材料的自然時(shí)效時(shí)間,讓材料的內(nèi)應(yīng)力充分釋放。

  2、采用鑲嵌結(jié)構(gòu)時(shí),鑲嵌端面可以選用強(qiáng)度更高的硬質(zhì)合金面,使端面密封抵抗變形能力提高。

  3、在工況允許的情況下,環(huán)座和環(huán)片盡量采用線膨脹系數(shù)相差較小的材料,這樣可以使環(huán)座與環(huán)片的過盈量很小(既保證能傳遞扭矩,又不會因過盈量而產(chǎn)生對環(huán)的擠壓應(yīng)力過大,使環(huán)變形)。

  4、靜環(huán)采用整體加工制造,可以基本消除應(yīng)力變形。

  5、提高設(shè)備及安裝精度,使密封環(huán)受力均勻,就會減少密封端面的變形量。

  6、密封使用時(shí),選擇合適的密封輔助系統(tǒng),采用有效的散熱、冷卻和沖洗方式,降低密封腔的溫度,改善機(jī)械密封使用環(huán)境,減少因溫度而產(chǎn)生的端面熱變形。