O型圈的結(jié)構(gòu)、摩擦副材料的熱力性以(例如導(dǎo)熱系數(shù)、線膨脹系數(shù)和散熱系數(shù)等)的差異以及O型圈各點(diǎn)溫度不均勻是產(chǎn)生熱變形的根本原因,破壞了密封端面的平行。對(duì)于具體的結(jié)構(gòu)和材料,不僅是徑向溫度差,就是軸向溫度差也能影響密封的縫隙形狀。為了說明這個(gè)問題,假設(shè)有個(gè)圓筒型O型圈,密封端面處于高溫介質(zhì)(因摩擦使溫度升高)中,下端是大氣端。這是實(shí)際工作中經(jīng)常出現(xiàn)的情況。由于兩端溫度不同,高溫段的直徑膨脹量必定大于大氣端,使密封端面的內(nèi)徑高于外徑,運(yùn)轉(zhuǎn)中呈收斂形縫隙。
沿密封端面的溫度梯度也能改變密封端面的縫隙形狀。沿密封端面處,外緣接觸高溫介質(zhì),內(nèi)緣向大氣散熱,而溫度較低。由于存有溫度梯度造成外緣熱膨脹大于內(nèi)緣的熱膨脹量,最終形成擴(kuò)散形狀的縫隙。
熱變形量的大小,除了前面談的影響因素外,還與密封端面的溫度差有很大關(guān)系。如帶急冷水的高溫油泵機(jī)械密封,沿徑向和軸向的溫度梯度都很大,變形量當(dāng)然也大。選擇導(dǎo)熱性能良好和線膨脹系數(shù)小的材料制造O型圈,對(duì)減少密封端面的熱變形是有利的。此外,密封端面的寬度也是重要因素。選擇較窄的密封端面不但能減少摩擦熱的產(chǎn)生,還能減少熱變形量,因?yàn)槠渥冃瘟颗c密封端面寬度成正比。
一、如何避免因溫度變化造成O型圈密封介質(zhì)的變質(zhì)問題
對(duì)于石油化工離心泵密封,要注意避免因溫度變化造成O型圈密封介質(zhì)的變質(zhì)問題。
1、 固化。對(duì)于凝固點(diǎn)高的密封介質(zhì),應(yīng)注意液體凝固的問題,如蠟油、渣油、石蠟、瀝青等。為了預(yù)防固化,可以采用蒸汽急冷(t>150℃),要求沖洗和保溫,以防溫度低于凝固點(diǎn)
2、 聚合。對(duì)于因溫升會(huì)引起聚合的介質(zhì)密封,應(yīng)注意保溫,不超過聚合溫度,為了防止聚合,可采用串級(jí)密封,保證充分的冷卻以防溫升。
3、 結(jié)晶。對(duì)于易結(jié)晶介質(zhì),如經(jīng)氧化鈣、磷酸、胺等,在常溫下容易結(jié)晶,因溶解質(zhì)變化,使溶解物析出,這類介質(zhì)的密封,摩擦副采用硬對(duì)硬,要有充分的冷卻或保溫。
4、 溶解。對(duì)于溶解性大(對(duì)水、油脂或乙醇等)的異丙醇、磺化油、明礬、硫酸鈉、硫酸鉀(對(duì)水)、戊烷(對(duì)油)、橡膠(對(duì)液氮、苯、氨水等)和甘油(對(duì)乙醇)等介質(zhì),應(yīng)注意使用介質(zhì)和采用材料的溶解問題。
5、 結(jié)焦、腐蝕、磨損等問題在高溫下產(chǎn)生或加劇,應(yīng)適當(dāng)防止溫升問題。
二、O型圈動(dòng)環(huán)材料選擇不合適易發(fā)生哪些故障?
用戶購(gòu)進(jìn)的機(jī)械密封,一定要弄清楚個(gè)零件的材料。如果材料不適應(yīng)工作介質(zhì)和工作條件,密封會(huì)很快失效,處于高速旋轉(zhuǎn)中的動(dòng)環(huán)尤其要注意。
1、 O型圈動(dòng)環(huán)材料的導(dǎo)熱系數(shù)要高于靜環(huán),這有利于熱量的散失,否則密封端面溫度升高,使用壽命短;