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點擊：發(fā)布日期：2022/6/29
由于固液(yè)兩相流中磨蝕性(xìng)顆粒介質的存在(zài)，采用一般的機械(xiè)密封常會構成如(ru)下5種危害：
①密封端(duān)面的加劇磨損。密(mì)封面之間因顆粒(lì)洩漏進入端面，起(qi)着磨料作用，加速(su)了密封面的磨損(sun)。
②介質側顆粒堵塞(sāi)。由于顆粒的堆積(jī)，架橋，阻礙了彈簧(huang)、銷和輔助密封封(feng)圈的運動，從而導(dao)緻補償環的追随(sui)性和浮動性下降(jiang)。
③大氣側顆粒堵塞(sāi)。由于常規設計的(de)機械密封，密封面(mian)内徑和軸（或軸套(tào)）之間的間隙較小(xiǎo)，洩漏的固體顆粒(li)不能及時排出，易(yi)堆積、阻塞，阻礙了(le)輔助密封圈的運(yun)動，從而導緻密封(fēng)失敗。
④磨蝕。指密封(feng)元件表面由于受(shou)到磨蝕性顆粒的(de)作用而産生的局(ju)部咬蝕、撕裂。它通(tong)常發生在使用較(jiào)軟的鋼材或石墨(mo)材料時，由于沖洗(xǐ)水或封液的沖擊(jī)而造成的。在有顆(kē)粒介質的情況下(xià)，發生得更加嚴重(zhòng)；
⑤傳動元件的磨損(sǔn)。由于傳動銷這些(xiē)元件處于顆粒介(jiè)質中，運動時由于(yú)顆粒的研磨作用(yòng)加劇了元件本身(shen)的磨損。
在選型時(shí)，應使機械密封産(chǎn)品盡量避免顆粒(lì)的作用，不緻産生(shēng)這5種失效，機械密(mì)封解決顆粒介質(zhì)作用的問題有兩(liǎng)大途徑：一是對機(ji)械密封設置一些(xie)附加的内部結構(gòu)或采取輔助措施(shī)（如螺旋密封、唇封(feng)、封液、沖洗水、水箱(xiang)或油箱建立液障(zhàng)防止顆粒堆積等(deng)），或者外部裝置（如(ru)旋流固液分離器(qì)、磁濾器等），盡量避(bì)免上述5種失效出(chū)現，維護機械密封(fēng)良好的工作狀态(tai)。這種途徑對于比(bi)較重要的場合，重(zhòng)要的設備可以使(shi)用。但對于由于空(kong)間受到限制，或者(zhe)由于輔助設施耗(hao)費太高，以及由于(yu)有些場合，物料不(bú)允許有封液或沖(chong)洗水進入産品的(de)情況，就應采取選(xuan)擇設計出一種新(xīn)型的機械密封結(jié)構，能直接用在顆(ke)粒介質中，滿足生(sheng)産流程對密封的(de)要求。
為了使機械(xie)密封達到密封可(ke)*、壽命長、結構簡單(dān)、裝拆方便、易調節(jie)、成本低的目的，具(jù)體辦法如下：
采用(yong)彈簧和輔助密封(feng)圈相結合使用。主(zhǔ)要優點是：具有較(jiào)高的彈性，且彈簧(huáng)不與介質接觸，避(bì)免了易受顆粒堵(dǔ)塞的問題。
為了保(bao)證摩擦副在顆粒(li)介質中具有耐磨(mo)損和耐磨蝕的目(mu)的，摩擦副材料的(de)硬度必須高于磨(mó)粒的硬度。通常可(kě)選用硬對硬組對(duì)，材質可為碳化鎢(wū)或碳化矽。與碳化(huà)鎢相比，碳化矽具(jù)有更高的硬度，更(gèng)好的導熱率，化學(xué)穩定性較好，還有(you)自潤滑性，但成本(běn)較高。
根據A.I.GoLubiev（前蘇聯(lián)）等人對在磨蝕性(xìng)顆粒介質中高硬(ying)度摩擦副磨損機(ji)理的研究所得出(chū)的結論，摩擦副寬(kuan)度應比一般機械(xie)密封的寬，以獲得(de)較高的使用壽命(ming)。動、靜環的寬度相(xiang)等，有利于防止顆(ke)粒對密封端面的(de)磨損，同時，有足夠(gòu)的面積，以避免大(da)的失配。因此，能夠(gou)适應比一般機械(xiè)密封端面大得多(duo)的徑向和軸向跳(tiao)動。
混流泵用機械(xie)密封應設計為内(nei)流式，顆粒介質在(zài)密封環外側，離心(xin)力和慣性力的作(zuo)用使顆粒、雜質向(xiang)外運動，抛離密封(fēng)面。
與一般機械密(mi)封不同，軸套與密(mì)封環之間的間隙(xi)應較大，當有物料(liào)洩漏時，能及時排(pai)出，避免顆粒的堆(dui)積和阻塞。密封腔(qiāng)的設計必須有适(shì)當的空間，使密封(fēng)腔的物料能流動(dong)，不堆積沉澱，并易(yi)冷卻和潤滑密封(fēng)。為了減少泵内介(jiè)質壓力對密封端(duan)面比壓的影響，采(cai)用平衡型機械密(mì)封結構。
端面比壓(ya)是影響密封性能(neng)和使用壽命的最(zuì)重要因素之一。為(wéi)了防止顆粒介質(zhi)進入密封端面，洩(xie)漏量增大，端面磨(mó)損加劇，導緻密封(feng)的失效，應使端面(mian)比壓比一般的要(yào)大些。但端面比壓(ya)過大，将造成摩擦(cā)面發熱和磨損加(jiā)劇，功率消耗增加(jia)。設計時，端面比壓(ya)為0.3MPa左右。
采用單端(duan)面機械密封（圖1）時(shí)，為了避免顆粒雜(za)質的危害，需根據(ju)不同情況分别采(cǎi)取沖洗、過濾、分離(lí)、隔離、保溫和加熱(rè)等措施。沖洗液的(de)可*性和質量是密(mi)封成敗的關鍵。若(ruo)從外部注入清潔(jié)沖洗液，密封的工(gong)作環境可得到改(gai)善，但必須損耗沖(chong)洗液，而且，其先決(jue)條件是所輸送的(de)液體允許被沖洗(xi)液微量稀釋。
采用(yong)雙端面機械密封(fēng)（圖2）時，要求封液在(zài)密封腔内建立壓(yā)力，進行封堵、潤滑(huá)和冷卻循環。雙端(duān)面密封可*性高，但(dàn)制造成本和安裝(zhuang)費用較高。大多數(shù)雙端面密封組對(dui)材料的選擇已标(biāo)準化。在實際使用(yong)中，位于介質端的(de)摩擦副使用硬質(zhì)合金組對或碳化(hua)矽組對；位于大氣(qì)端的選用碳石墨(mò)與鎳鉻鋼組對。
山(shān)西鋁廠目前使用(yong)的B173-125型（圖3）機械密封(fēng)的選用就考慮了(le)以上幾個方面。其(qi)工作參數如下。
介(jie)質：含少量氫氧化(hua)鋁固體微粒
壓力(lì)：0.5MPa
轉速：480r／min
溫度：120～150℃
B173-125型機械(xiè)密封是單端面、内(nèi)流式機封。采用外(wai)沖洗液（圖3）。
摩擦副(fù)材料選用碳化鎢(wū)對碳化鎢。其性能(neng)參數如下。
牌号：YG6
線(xian)膨脹系數：4.5～5.0×10－6／℃
溫度範(fàn)圍：-10～450℃
硬度：89.5HRA
比重：14.6～15g/cm3
抗彎(wan)強度：1421MPa
碳化鎢的特(te)點是具有較高的(de)硬度和強度，良好(hǎo)的耐磨性、耐高溫(wen)性。
該機械密封是(shì)集裝式機封，成套(tào)組裝後，放入密封(feng)腔，安裝并無特殊(shū)要求。運轉時，先将(jiāng)沖洗液閥門打開(kai)，再打開介質閥門(mén)，然後開機運行。由(yóu)于該機械密封在(zài)選型時，綜合考慮(lü)了上述的條件，因(yin)此，使用過程中是(shi)非常簡單的，僅僅(jǐn)要求保證外沖洗(xi)冷卻的延續性，而(ér)且使用效果良好(hao)。
①密封端(duān)面的加劇磨損。密(mì)封面之間因顆粒(lì)洩漏進入端面，起(qi)着磨料作用，加速(su)了密封面的磨損(sun)。
②介質側顆粒堵塞(sāi)。由于顆粒的堆積(jī)，架橋，阻礙了彈簧(huang)、銷和輔助密封封(feng)圈的運動，從而導(dao)緻補償環的追随(sui)性和浮動性下降(jiang)。
③大氣側顆粒堵塞(sāi)。由于常規設計的(de)機械密封，密封面(mian)内徑和軸（或軸套(tào)）之間的間隙較小(xiǎo)，洩漏的固體顆粒(li)不能及時排出，易(yi)堆積、阻塞，阻礙了(le)輔助密封圈的運(yun)動，從而導緻密封(fēng)失敗。
④磨蝕。指密封(feng)元件表面由于受(shou)到磨蝕性顆粒的(de)作用而産生的局(ju)部咬蝕、撕裂。它通(tong)常發生在使用較(jiào)軟的鋼材或石墨(mo)材料時，由于沖洗(xǐ)水或封液的沖擊(jī)而造成的。在有顆(kē)粒介質的情況下(xià)，發生得更加嚴重(zhòng)；
⑤傳動元件的磨損(sǔn)。由于傳動銷這些(xiē)元件處于顆粒介(jiè)質中，運動時由于(yú)顆粒的研磨作用(yòng)加劇了元件本身(shen)的磨損。
在選型時(shí)，應使機械密封産(chǎn)品盡量避免顆粒(lì)的作用，不緻産生(shēng)這5種失效，機械密(mì)封解決顆粒介質(zhì)作用的問題有兩(liǎng)大途徑：一是對機(ji)械密封設置一些(xie)附加的内部結構(gòu)或采取輔助措施(shī)（如螺旋密封、唇封(feng)、封液、沖洗水、水箱(xiang)或油箱建立液障(zhàng)防止顆粒堆積等(deng)），或者外部裝置（如(ru)旋流固液分離器(qì)、磁濾器等），盡量避(bì)免上述5種失效出(chū)現，維護機械密封(fēng)良好的工作狀态(tai)。這種途徑對于比(bi)較重要的場合，重(zhòng)要的設備可以使(shi)用。但對于由于空(kong)間受到限制，或者(zhe)由于輔助設施耗(hao)費太高，以及由于(yu)有些場合，物料不(bú)允許有封液或沖(chong)洗水進入産品的(de)情況，就應采取選(xuan)擇設計出一種新(xīn)型的機械密封結(jié)構，能直接用在顆(ke)粒介質中，滿足生(sheng)産流程對密封的(de)要求。
為了使機械(xie)密封達到密封可(ke)*、壽命長、結構簡單(dān)、裝拆方便、易調節(jie)、成本低的目的，具(jù)體辦法如下：
采用(yong)彈簧和輔助密封(feng)圈相結合使用。主(zhǔ)要優點是：具有較(jiào)高的彈性，且彈簧(huáng)不與介質接觸，避(bì)免了易受顆粒堵(dǔ)塞的問題。
為了保(bao)證摩擦副在顆粒(li)介質中具有耐磨(mo)損和耐磨蝕的目(mu)的，摩擦副材料的(de)硬度必須高于磨(mó)粒的硬度。通常可(kě)選用硬對硬組對(duì)，材質可為碳化鎢(wū)或碳化矽。與碳化(huà)鎢相比，碳化矽具(jù)有更高的硬度，更(gèng)好的導熱率，化學(xué)穩定性較好，還有(you)自潤滑性，但成本(běn)較高。
根據A.I.GoLubiev（前蘇聯(lián)）等人對在磨蝕性(xìng)顆粒介質中高硬(ying)度摩擦副磨損機(ji)理的研究所得出(chū)的結論，摩擦副寬(kuan)度應比一般機械(xie)密封的寬，以獲得(de)較高的使用壽命(ming)。動、靜環的寬度相(xiang)等，有利于防止顆(ke)粒對密封端面的(de)磨損，同時，有足夠(gòu)的面積，以避免大(da)的失配。因此，能夠(gou)适應比一般機械(xiè)密封端面大得多(duo)的徑向和軸向跳(tiao)動。
混流泵用機械(xie)密封應設計為内(nei)流式，顆粒介質在(zài)密封環外側，離心(xin)力和慣性力的作(zuo)用使顆粒、雜質向(xiang)外運動，抛離密封(fēng)面。
與一般機械密(mi)封不同，軸套與密(mì)封環之間的間隙(xi)應較大，當有物料(liào)洩漏時，能及時排(pai)出，避免顆粒的堆(dui)積和阻塞。密封腔(qiāng)的設計必須有适(shì)當的空間，使密封(fēng)腔的物料能流動(dong)，不堆積沉澱，并易(yi)冷卻和潤滑密封(fēng)。為了減少泵内介(jiè)質壓力對密封端(duan)面比壓的影響，采(cai)用平衡型機械密(mì)封結構。
端面比壓(ya)是影響密封性能(neng)和使用壽命的最(zuì)重要因素之一。為(wéi)了防止顆粒介質(zhi)進入密封端面，洩(xie)漏量增大，端面磨(mó)損加劇，導緻密封(feng)的失效，應使端面(mian)比壓比一般的要(yào)大些。但端面比壓(ya)過大，将造成摩擦(cā)面發熱和磨損加(jiā)劇，功率消耗增加(jia)。設計時，端面比壓(ya)為0.3MPa左右。
采用單端(duan)面機械密封（圖1）時(shí)，為了避免顆粒雜(za)質的危害，需根據(ju)不同情況分别采(cǎi)取沖洗、過濾、分離(lí)、隔離、保溫和加熱(rè)等措施。沖洗液的(de)可*性和質量是密(mi)封成敗的關鍵。若(ruo)從外部注入清潔(jié)沖洗液，密封的工(gong)作環境可得到改(gai)善，但必須損耗沖(chong)洗液，而且，其先決(jue)條件是所輸送的(de)液體允許被沖洗(xi)液微量稀釋。
采用(yong)雙端面機械密封(fēng)（圖2）時，要求封液在(zài)密封腔内建立壓(yā)力，進行封堵、潤滑(huá)和冷卻循環。雙端(duān)面密封可*性高，但(dàn)制造成本和安裝(zhuang)費用較高。大多數(shù)雙端面密封組對(dui)材料的選擇已标(biāo)準化。在實際使用(yong)中，位于介質端的(de)摩擦副使用硬質(zhì)合金組對或碳化(hua)矽組對；位于大氣(qì)端的選用碳石墨(mò)與鎳鉻鋼組對。
山(shān)西鋁廠目前使用(yong)的B173-125型（圖3）機械密封(fēng)的選用就考慮了(le)以上幾個方面。其(qi)工作參數如下。
介(jie)質：含少量氫氧化(hua)鋁固體微粒
壓力(lì)：0.5MPa
轉速：480r／min
溫度：120～150℃
B173-125型機械(xiè)密封是單端面、内(nèi)流式機封。采用外(wai)沖洗液（圖3）。
摩擦副(fù)材料選用碳化鎢(wū)對碳化鎢。其性能(neng)參數如下。
牌号：YG6
線(xian)膨脹系數：4.5～5.0×10－6／℃
溫度範(fàn)圍：-10～450℃
硬度：89.5HRA
比重：14.6～15g/cm3
抗彎(wan)強度：1421MPa
碳化鎢的特(te)點是具有較高的(de)硬度和強度，良好(hǎo)的耐磨性、耐高溫(wen)性。
該機械密封是(shì)集裝式機封，成套(tào)組裝後，放入密封(feng)腔，安裝并無特殊(shū)要求。運轉時，先将(jiāng)沖洗液閥門打開(kai)，再打開介質閥門(mén)，然後開機運行。由(yóu)于該機械密封在(zài)選型時，綜合考慮(lü)了上述的條件，因(yin)此，使用過程中是(shi)非常簡單的，僅僅(jǐn)要求保證外沖洗(xi)冷卻的延續性，而(ér)且使用效果良好(hao)。
