金属波纹管机械密封的分类及应用 焊接金属波纹管的机械密封是一种新型的机械密封，在过去30年中得到了迅速发展。因其结构形式和选用材料的特殊性, 其应用范围越来越广。随着国民经济的发展, 特别是我国石油化工的生产能力及技术水平的发展, 对轴封的要求越来越严格, 使用参数也越来越高。对于温度为-200℃至-40℃, 或高于200℃的介质以及一些高温高压的介质, 及其变工况和易抽空的情况下, 不论是泵、反应釜、高速离心压缩机密封, 焊接金属波纹管机械密封一般来说可以较好地解决。我国自行研制的焊接金属波纹管也取得了良好的成效。1998年我国相继发布实施了泵用焊接金属波纹管机械密封标准JB T 8723—1998和焊接金属波纹管釜用机械密封标准JB T3124—1998。 1 金属波纹管机械密封的分类 依据其制造工艺不同分为: (1) 不同又分类 焊接金属波纹管机械密封中, 根据焊接方式的不同又分为: (1) 氩弧焊金属波纹管机械密封; (2) 微束等离子焊金属波纹管机械密封; (3) 电子束焊金属波纹管机械密封。 (2) 旋转方式的影响 依据金属波纹管安置在机器设备的内、外部位置, 分为内装式外装式, 如图2所示。 依据波纹管随不随轴旋转的情况, 分为旋转式, 如图2, 静止式, 如图3。由于金属波纹管不随主轴旋转, 波纹管弹性力不受离心力的影响, 在高速情况下, 常用静止式金属波纹管机械密封。 此外, 还可以根据密封介质在端面上的泄漏方向, 分为内流式和外流式。以及按结构分为单端面双端面金属波纹管机械密封等。在此不赘述。 2 金属波纹管机封的特点 (1) 浮动性好。金属波纹管型机械密封最显著的特点之一就是浮动性好。因此对轴的振动、偏摆及旋转轴对壳体孔的偏斜不敏感。像偏摆较大的釜用机封、振动严重的密封及安装不当造成的偏斜, 波纹管机封都有很好的适应能力, 并获得满意的密封效果。 (2) 取消了二次动密封圈。因此排除了橡胶的耐高温性、耐蚀性以及气体逸出、失去弹性的情况, 也可以避免采用四氟楔型圈、U型密封圈产生的松驰倾向, 以及由于载荷下不易保持其原始形状、在高温或低温下密封材料因蠕变、硬化而失去密封作用的弊病。封圈。 (3) 轴或轴套不受磨损。由于金属波纹管机封的辅助密封圈可以设计成相对静密封, 因此轴或轴套之间不产生轴向位移, 从而避免了与轴或轴套磨损。 (4) 金属波纹管机械密封设计成静止式, 其防抽空、抗不平衡性能好, 故对因工艺原因经常有抽空现象的泵极为适用。 (5) 对于高温、易燃介质采用金属波纹管较为适合。因为高温开云 开云体育官网裂解物沉积会使弹簧阻塞。另一方面, 高温情况下, 动密封圈也是最薄弱环节。 (6) 金属波纹管机封, 由于波纹管内或外充满被密封液体、保持了力平衡, 可以获得较小的端面比压, 延长其寿命。 (7) 结构简单, 安装方便。波纹管既做为传动元件带动密封环旋转, 又可以作为补偿件产生弹簧比压, 并减少了动密封圈, 因此比常规机封简单, 安装也方便。 (8) 适用范围广。波纹管机封根据不同的使用条件选择不同的材质和结构, 对于解决腐蚀介质、高温、低温、高压及高速密封效果特别显著。开云 开云体育像双层焊金属波纹管解决高压密封, 金属波纹管解决高温、低温介质等。 (9) 使用寿命长, 安全可靠, 维修周期长, 适用于连续性自动化生产。 (10) 泄漏量少, 密封性能好。泄漏率控制在3 ml h内很容易。好的密封一般可以控制在0.2ml h以内。 3 材料、试验及结果 我公司尤里卡装置中位号分别为Pu-2112AB、Pu-2113AB、Pu-2114AB、Pu-1101AB、Pu-1103AB、Pu开云 开云体育官网<开云 开云体育官网/a>-1201AB、Pu-1202AB、Pu-1231AB、Pu-1303AB、Pu-1304ABC等离心泵中, 输送的介质由于温度较高, 温度为180～348℃, 均采用了焊接金属波纹管机械密封。其中较为典型的结构如图4所示, 为Y4D型焊接金属波纹管机械密封。尤里卡装置中凡高温的减压渣油泵、KSK油泵、轻、重瓦斯油泵的密封均采用了这种金属波纹管机械密封。 该产品是日本依格尔公司产品, 它为静止式、内流型、平衡型、集装式单层焊接金属波纹管机械密封。用于压力低于3MPa, 使用温度在-200～400℃的工况, 对于高压 (≤6MPa) 工况, 采用Y7D型双层焊金属波纹管机封。Y4D型主要用于粘度大的渣油、带杂质以及高、低温介质。波纹管均采用Inconel718材料。这种合金的耐氧化性能强, 在-196℃的低温下屈服强度也可达1426N mm。 引进焊接金属波纹管机械密封的国产化工作已取得长足进步。国内已设计出替代Y4D型机封的系列产品。几年来, 使用的情况良好。目前国内现有可供选用的材料以及材质的实际性能状态、选用的材质如表1所示。 金属 (铜、锑、银) 浸渍的高强度石墨密封与4J42传动座构成的镶嵌组件, 在400℃以下能够长期可靠地工作。Inconel 718高弹性合金以及柔性石墨密封圈在450℃以下可长期使用而不会失效, 热稳定性及热强度良好。为了保证Inconel 718焊接金属波纹管在400℃高温下, 有足够的机械强度, 良好的耐蚀性、耐热性及热稳定性, 还进行了真空强化热处理。其固溶态与时效强化态机械性能见表2。 Inconel 718高温合金的弹性模量E、切变弹性模量G与温度的关系见图5。持久强度曲线高温合金的化学成份如表3所示。 国产高温焊接金属波纹管3B12-50。在试验台上进行了型式试验, 试验参数为:介质:水;压力:0.5MPa;转速:2950r min;轴径:50。分别进行了静压试验和100小时动压试验。静压试验结果为无泄漏, 动压运转试验100小时后平均泄漏量为:0.310ml h (前端) , 0.371ml h (后端) 。磨损量分别为:0.006mm (前端) , 0.004mm (后端) 。这二项指标都远远低于国家行业标准所规定的≤3.5ml h泄漏量和0.02mm (100h) 磨损量的指标。 国产高温焊接金属波纹管机械密封, 在我公司上述位号各种工况条件下使用。使用效果良好, 稳定可靠, 使用寿命达到6000小时以上。实践证明, 国产高温焊接金属波纹管选材合理, 结构设计合理, 加工制造及热处理工艺合理, 产品能够胜任400℃以下高温介质的密封工况, 国产化高温焊接金属波纹管机封完全可以替代进口产品, 并可以取得较好社会经济效益。 我国现已有标准产品JB2388—78。材料为奥氏体不锈钢薄板, 壁厚0.16～0.2mm。一个波刚度25～150N mm, 最高耐压能力为0.8～1.3MPa。液压成型金属波纹管型机械密封,
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