在密封端面接觸和摩擦正常時,能夠進(jìn)入密封端面的固體雜質(zhì)都是極細(xì)微的,也容易被密封水沖走,因此,對密封泄漏沒有什么影響。較大固體顆粒進(jìn)入密封端面,造成磨損加劇的情況,都是在密封工作不正常時發(fā)生的。大體分為以下幾種情況:
(1)在停機(jī)或檢修后,試車初期,由于管路較臟或密封水質(zhì)不好,固體雜質(zhì)容易進(jìn)入密封端面。因此,機(jī)械密封摩擦面磨損較快。
(2)雙端面機(jī)械密封在密封水壓力波動,甚至低于泵、機(jī)內(nèi)壓力時,泵體內(nèi)帶有雜質(zhì)的化工介質(zhì)從內(nèi)端面進(jìn)入密封室,部分雜質(zhì)存留在密封端面上,造成磨損加劇,單端面內(nèi)裝機(jī)械密封,由于介質(zhì)壓力波動,密封端面進(jìn)入雜質(zhì)的可能性較雙端面小得多,相對壽命較長。
(3)由于種種原因雜質(zhì)進(jìn)入密封端面。過氧機(jī)械密封端面早期嚴(yán)重磨損,從磨損機(jī)理來看,主要是顆粒磨損,粘著磨損只有在個別情況下才能發(fā)生,因此,我們只討論顆粒磨損。過氧顆粒磨損速率是很高的,大大降低了機(jī)械密封的使用壽命。顆粒磨損不僅使軟密封環(huán)(石墨環(huán))摩損,而且使硬密封環(huán)(主要是硬質(zhì)合金動環(huán))磨損,顆粒磨損表面有明顯的大致規(guī)則的刻痕和溝槽。顆粒磨損的實質(zhì)是硬的顆粒在垂直分力作用下,刺入摩擦面,而在切向分力作用下作相對運動,從而使摩擦表面進(jìn)行微切削和犁皺的過程。顆粒磨損不僅與材料的硬度和端面比壓有關(guān),而且和材料的顯微組織、試驗溫度、載荷性質(zhì)和應(yīng)力大小、磨粒的尺寸和硬度以及摩擦面的化學(xué)性質(zhì)等因素有關(guān)。
在一個或兩個端面出現(xiàn)缺口,這種現(xiàn)象說明兩個端面分開的距離太大,而當(dāng)兩個端面用力合緊時,就會產(chǎn)生缺口。造成端面分離的常見原因是進(jìn)口機(jī)械密封介質(zhì)急驟蒸發(fā)。例如,水,特別是在熱水系統(tǒng)或是含凝結(jié)水的液體中,水蒸發(fā)時膨脹,因而將兩端面分開。泵的氣穴現(xiàn)象加上密封件的阻塞也可能是使密封端面產(chǎn)生缺口的原因。在這種情況下,不是由于振動和聯(lián)軸器不對這歐冠引起的,因為這不足以使端面產(chǎn)生缺口。降低端面溫度是防止介質(zhì)急劇蒸發(fā)造成端面損壞的常用方法。同時,采用導(dǎo)熱性好的材料組對也是有利的,如用鎳基硬質(zhì)合金與浸銅石墨組對,此外,采用平衡型機(jī)械密封,或利用特種耐腐蝕機(jī)械密封壓蓋從外部注液冷卻,或直接冷卻腔內(nèi)的密封,等等,對降低密封端面的溫度是十分有效。
失效的機(jī)械密封,摩擦副端面常會留下很細(xì)的徑向裂紋,或者是徑向裂紋兼有水泡痕,甚至龜裂。這是由于密封過熱引起的,特別是陶瓷、硬質(zhì)合金密封面容易產(chǎn)生這類損傷。介質(zhì)潤滑性差、過載、操作溫度高、線速度高、配對材料組合不當(dāng)?shù)龋渲腥魏我环N因素,或者是幾種因素的疊加,都可以產(chǎn)生過大的摩擦熱,若摩擦熱不能及時散發(fā),就會產(chǎn)生染整機(jī)械密封熱裂紋,從而出現(xiàn)過度磨損和高泄漏。解決密封過熱問題,除改變端面面積外,減少載荷外,還可采用靜止型密封并加導(dǎo)流套強(qiáng)制冷卻循環(huán)流體導(dǎo)向密封面,或在密封端面上開流體動力槽來加以解決。摩擦端面上有許多細(xì)小的熱斑點和孤立的變色的區(qū)域,這說明密封件在高壓和熱影響下變形扭曲。對于端面的的熱變形,一般的計算方法是不允許的,應(yīng)采用有限元法計算,以便改進(jìn)密封環(huán)的設(shè)計。
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