机械密封一般都具有以下性能:
1、具有一定的机械物理性能:如抗张强度、定伸强度、伸长率
2、有一定的弹性、硬度合适,并且压缩变形小;
3、与工作介质相适应,不容易产生溶胀、分解、硬化
4、耐磨,有一定的抗撕性能
5、具有耐高温、低温的老化性能。
然而,没有任何密封材料包括上述全部性能,需要根据工作环境,如温度、压力、介质以及运动方式来选择适宜的密封材料,并通过制定材料的配合配方来满足一定的要求。或者采用两种以上材料复合或组合结构的形式发挥各自的特长,达到更加的效果。
易挥发物逸出量控制过去只注意消除看得见的流体泄漏,而不注意看不见的易挥发物逸出量的控制,这样就造成环境污染并对装置和人身有危险性。国外如美国摩擦学会与润滑工程师学会的密封技术制订了SP-30(1994)、SP-32(1990)和SP-33(1991)的带机械密封转动机械、压缩机和螺杆系统的控制易挥发逸出量法规的指南。SP-30分三个阶段实施。其中明确规定阻塞流体和缓冲流体的定义,澄清错误、混淆的概念。阻塞流体是引入双密封之间完全阻塞工艺流体漏到周围环境的流体。阻塞流体的压力总是高于被密封的工艺流体压力。缓冲流体是双密封之间用作润滑剂或缓冲剂的流体,缓冲流体压力总是比被密封工艺流体压力低。
首先是利用运输中的“集装箱”概念,产生了集装式密封。这种密封的旋转和静止部分在安装前预装成一整体,经检查和试压合格后套装在轴封箱内轴上,用紧定螺钉固定在轴上,上紧压盖螺栓,拆除集装定位片,机械密封就可以处于平行面工作状态,投入运转。这样不仅容易装配而且保证装配质量。焊接金属波纹管机械密封均做成集装式密封,就具有上述优点。卡式密封也是一种集装式机械密封。这种密封的静环、动环、轴套与压盖和辅助密封在安装前用一轴套都集装在一起,便于检查装配质量。检查合格后只要把紧密封盖、固紧螺钉即可。这样事先组装、检查和试验的密封组件,容易保证安装和装配质量。这种集装式密封具有下列特点:(1)安装时无需测量密封工作长度;(2)轴可以随时调整;(3)不会发生启动时泄漏问题,因为密封件已预先测试过;(4)安装时只需套装把紧密封盖螺栓,装配质量容易保证;(5)在安装或起动以前保护密封面不受杂物污染或因操作失误而损坏;(6)机器设备热膨胀后可以重调;(7)利用配合可以自定中心;(8)容易取出密封件清洗和检查,而无需拆卸机泵设备。API682标准中推荐了所有机械密封采用集装式机械密封。
机械密封的密封性能和使用寿命,与各零件的机械轴封材料有关,尤其是端而密封(摩擦副)的材料,辅助密封的材料和弹簧的材料。
一、端面密封摩擦副的材料
摩擦副材料有石墨、陶瓷、堆焊硬质合金、碳化钨合金、SiC ,填充聚四氟乙烯、锡青铜、钢结硬机械密封规格质合金、不锈钢、酚醛塑料、尼龙等。常用材料的性质如下:
1、碳化钨合金 由碳化钨、碳化钛等硬度高、熔点高机械密封生产厂家的金属碳化物,是用加粘结剂粉末冶金的办法,压制烧结成型。优点是硬度、强度都很高。耐磨、耐高温、耐腐蚀、线膨胀系数低,缺点是性脆,加工困难。碳化钨是应用广泛的端面密封副材料,多用作中低速机械密封的静环,高速机械密封的动环。
2、石墨 石墨的优点是耐腐蚀性和自润滑性好,摩擦系数小,耐热冲击性好并易加工。缺点是机械强度低,有孔隙。石墨的这两个缺点可以用浸渍和渗碳的办法改善。浸渍石墨可分为浸树脂和浸渍金属两种。浸树脂石墨耐腐蚀性好,但不耐高温(耐温约170-200℃);浸渍金属石墨耐温性好(浸青铜、铝、铅等耐高温可达400~500℃),但耐腐蚀性差。石墨是使用广泛的非金属材料,用作中低速机械密封的动环和高速机械密封的静环。好的石墨,肉眼看来致密,手指摸来不大脱粉,不大染黑手指。