产品搜索
行业
主机厂家
泵主机
工况泵位
产品系列
关键词
 
..之前
首页 < 动态 < ..之前
机械密封的密封机理是什么?

       机械密封所以能成为一种先进的密封结构,最主要的是因为该种密封具有长久的使用寿命和良好的密封性能两个特点,而机械密封要保持长久的使用寿命,就必须在密封端面间维持一个极薄的液膜以避免端面间的干摩擦,因为干摩擦的结果势必会使密封端面造成严重磨损,从而使机械密封的使用寿命变短。而机械密封要保持良好的密封性能就要求密封端面间形成的压力分布的合力大于密封端面两侧的压力差,从而才能完成密封端面间的密封作用。那么,密封端面间的密封作用是如何形成的呢?围绕着这个人们所关心的问题出现过许多关于密封机理的学说。

       其中最早提出的是A.Brkich的表面张力理论,该理论认为密封端面间稳定而可靠的密封作用主要是由于表面张力作用的结果。该理论所假定的密封端面实际上并不是理想的平直平行平面,密封端面由于加工制造还会带来粗糙不平的突起,从而造成突起部分的直接接触。另外,由于旋转轴回'转精度的关系还会引起密封端面对倾斜和振动;特别是密封环的变化影响更为显著。因此,密封端面见到密封作用是受多种因素影响到复杂问题,这样国风的简化模型只认为是表面张力作用的结果显然是不完全使用的。

       其次提出的理论是假设密封端碰间的边界润滑膜会发生吸附作用。这种认为由于边界润滑作用是构成密封的主要作用的理论就是边界润滑理论。E.Mayer考虑了密封端面粗糙度hum的影响,根据密封端面的平均接触压力Pb和密封介质的压力P1的比k =Pb/ P1及间隙内液膜平均压力PSP的关系,得出先值在边界润滑范围内为:

                                 K0.25+0.175h  (h>5)

                                 K0.25 +0.5h0.42 (h<5)

同时得出漏泄量Q为:

         Q=πd1P1P2h2s P2b

式中  Q —— 漏泄。量,ml/min;
         d—— 密封流体进口直径,cm;
         P—— 密封流体压力, kgfcm2
         P—— 外部流体压力, kgfcm2
         h —— 密封端面间隙,um,
         s  —— 间隙系数,kgf/cm2s,(间隙系数随滑动速度的增大而增大。); 
         Pb—— 密封端面平均接触压力, kgf/cm

       但是,该理论由于没有考虑端面间的磨损以及端面摩擦热给密封环所带来的变形影响,因此,边界润滑理论也不能构成稳定的密封端面密封作用的机理。

       为了保证稳定的密封作用,由流体液膜使密封端面分开并产生承载能力是必要条件,因此,关于密封机理近来的许多研究报告都立足于流体润滑理论。

       除此之外,近来还有根据向心流控制漏泄徽为密封机理研究的对象。向心流由于与密封作用有关而引人注目,向心流可以根据维森伯格效应给予解释,即具有粘弹性的液体在一间回转,另一件静止的平行同心环状平面之间受剪切作用会产生一种阻拉离心力作用的向心作用力。Reiner 研究了具有非牛顿流性质的空气的向心泵作用,在Tanner引进了粘弹性流体的缓冲时间 λ1=η0G 以后,根据Reiner效应可求出产生的压力差ΔP为

    ΔP=--η0λ1R2ωh2

{1(ph26λη0)}{1-(R1R2)2}


式中    η0—— 粘度;
             G —— 介质刚度,
             h 一一 间隙,
             p —— 介质密度,
             ω—— 角速度;
             R1—— 端面内半径;
             R2—— 端面外半径。
       另外,Nau根据倾斜环状端而之间的流体润滑研究了向心流作用以后,d明端而间产生汽蚀和出现向心流的原因密切相关。因此,有人认为目前研究密封机理的重点是密封端面间的汽蚀作用。广义的汽蚀作用是在密封端面的宏观范围内发生的,在端面很小的微观范围内也会产生汽蚀。宏观范围内的汽蚀主要是由于端面加工产生的波度以及振动、偏摆使密封端面间的间隙增大时而产生的,在微观范围内则主要是由于表面粗糙度微小突起部分后面流动丽形成的。基于这个学说密封端面间气液二相流动是作为稳定密封作用的必要条件,而目前还没有得出它的充分条件。
       关于密封端而密封机理的研究最近Anno-Walowit-Allen又提出微小突起理论,该理论主要根据密封端面微小突起后部产生的微观汽蚀,是端面间的连续液膜断裂,从而完成组织泄漏作用并产生承载能力。根据该理论端面的泄漏量计算公式为
                   Q=ch3Δp/12uLf1(A) f2(σΔp) f3(ω) 
式中               c ——密封端面的平均周长;
                      h ——密封端面的平均间隙;
                       L ——密封端面宽度;
                    Δp ——密封端面内外压差;
                       u ——密封介质粘度;
                       A 一一密封端面凸起面积与总面积之比;
                       ω 一一转速;
                       σ ——表面张力;
               f1A——端面漏泄截面积修正系数,
          f2(σΔp)——表面张力效应修正系数,
                 f3(ω)——转速修正系数。
       随着对密封机理研究的深入,除上述各种学说以外,关于偏心、振动、光洁度、浓度等因素对密封性能的影响的研究报告也很多,日本的石渡、平林还提出了密封的条件式。尽管如此,由于机械密封的密封性能影响因素太多,加之在这样小的端面间隙中进行研究测试技术所出现的困难,使之至今仍然没有一个完善的密封理论被人们所接受,.但是,由于人们已经意识到随着密封参数的提高要改善密封性能和使用寿命必须从经验性没计转入机理性设计,所以必须进一步研究机械密封的密封机理以更好的为机械密封设计、制造服务。


浏览:67次    标签:
最新资讯
服务引导
联系我们
大禹密封     服务全球工业40年