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金属波纹管机械密封件介绍
编辑:上海创行实业有限公司   时间:2016-03-10

        一、金属波纹管式机械密封有何特点

   补偿机构为波纹管,其中一个密封环(动环或静环)和波纹管制成一个整体,中间没有辅助密封圈,因此减少了一个泄漏点;同时减少了补偿机构的摩擦阻力,改善了追随性;对于焊接金属波纹管密封使用温度不受辅助密封圈的限制;对于四氟波纹管密封可用于腐蚀性介质中。其缺点是有的波纹管弹力较小,需加辅助弹簧。

        二、金属波纹管式机械密封有哪几种

   金属波纹管式机械密封的应用范围很广,从低温到高温,从中性介质到腐蚀性介质,从低速到高速,从普通到苛刻的工作条件都可选用。

   所有这些可通过变更波纹管的几何形状(如内外径、波片厚度和波数等)与材料弹性模量,改变波纹管的弹率。

根据介质的腐蚀性能,选用不同的波纹管材料等。

   例如对工作压力和温度都不高的中性介质(油和水等),可选用橡胶制造的简易波纹管密封;在腐蚀性介质中(酸或碱等),可选用四氟制造的波纹管密封;高温和高速下,可采用焊接金属波纹管机械密封等。

        三、焊接金属波纹管密封的特点是什么

   焊接金属波纹管机械密封用的波纹管是由轧制的金属薄板冲裁成环形波纹状的型面,波形多采用“s ”形,将许多个波片重叠起来,分别在环形的外缘和内缘进行焊接,组成一个波纹管,两端再与传动座和动环焊接成整体。除了不用辅助密封圈外,还具备使用温度范围广泛的特点,最高可达600,最低可到-200。此外高速下对轴的振动和振摆适应性较强,有很好的补偿能力,保证密封端面良好地贴合。

   但是长期在高温下工作的焊接金属波纹管密封,波纹管的弹率有减小的趋势(俗称“失弹”),使用受到一定的限制。

        四、焊接金属波纹管的弹率怎样计算

   由于这种密封不用弹簧,弹性力完全由波纹管产生,因此波纹管设计时要考虑其弹率。一般将波纹管的弹率设计得小些,当要求一定的弹力时,波纹管的压缩量就要适当地加大。运转相当长时间后,如果密封端面磨损,波纹管自动补偿,而弹力降低不会大,始终保持密封端面有足够的压比。为保证足够的弹性力,压缩量在10mm左右,最低不能低于6mm。工作时每个波的变形以小为宜,为保证一定的压缩量,要适当增加波数,保持波距。一般波数取16~20。温度和压力高时波数宜取多。波纹管的弹率是几何形状和材料的函数,常用下式计算。

        五、为什么会出现非对称型波纹管

   焊接金属波纹管机械密封以其结构简单、伸缩性好和耐高温等优点,得到了日益广泛的应用,尤其是高温泵的密封中,在有的国家已成为主要的轴封方式。国内的焊接金属波纹管密封质量不够稳定,其主要原因是制造金属波纹管的材料欠佳,大都用18-8型不锈钢制造。这种材料耐腐蚀,但强度和弹性较差,特别是在高温下,使用一段时间后出现“失弹”。

   国外都使用AM350制造,这是一种沉淀硬化不锈钢,高温下仍有足够的强度和弹性,失弹的机会较少。但是,经过长期使用后也暴露了一些缺陷,在波片的焊缝附近开裂。究其原因是在受压状态下其轴向断面上各处应力分布不均匀,有较严重的应力集中现象,从而降低了使用寿命。

   现有的焊接金属波纹管其断面的内外缘处(或称波谷和波峰),几何形状和尺寸是相同的,故也称为“对称型”波纹管。它具有上述缺陷,为克服此缺陷,出现了“非对称型”波纹管。

        六、非对称型波纹管有何特点

   所谓非对称型波纹管是波谷(内缘处)和波峰(外缘处)的曲率半径不同,波峰大于波谷。在介质压力作用下,迫使其向低压侧变形,工作时断面形状趋于对称,应力趋于均匀(图)。同时由于采用了特殊结构的波纹管,焊缝长度大大缩短。

        七、波纹管式机械密封的计算有何特点

   波纹管式机械密封和普通机械密封的计算基本相同,只有一点区别,计算载荷系数时,不用轴套直径而用有效取代。例如对内装内流式密封的载荷系数为作用直径。式中波纹管的有效作用直径。

        八、高温下工作的波纹管选用什么材料

   目前国际上应用的高温波纹管材料为AM350属于沉淀硬化型不锈钢。所谓沉淀硬化是指在一定的条件下,由过饱和固溶体中析出另一相而导致的硬化作用。沉淀硬化型不锈钢是一种超高强度的高合金钢,通常含铬量大于12% ,合金元素总含量约22%~25%经过高温固溶处理后,冷却到室温时保持奥氏体组织,适于加工成型,然后进行中间处理和冷处理(-73)能转变为马氏体组织,再经时效处理析出弥散分布的碳化物和其他金属间化合物,从而达到较高强度和硬化的目的。所以又称时效硬化,日本则称之为析出硬化,一般习惯上称为沉淀硬化。是典型的沉淀硬化型不锈钢,其化学成分见表,机械性能和持久强度见表

   AM350在工艺性能方面表现出独特的优越性,它在固溶后既有奥氏体钢的优点(易于冷加工成形),随后经过强化处理又具有马氏体钢的特色(强度硬度高),并且热处理温度不高,没有变形及氧化的缺点,所以是一种制作焊接波纹管的良好材料。但是,这类钢在315℃以上温度长期使用时,由于金属间化合物继续沉淀而使材料变脆,因而使用温度最好在315℃以下。

   我国的沉淀硬化不锈钢有等,是很好的代用材料。

九、耐腐蚀耐高温的波纹管用什么材料制造

   高温有腐蚀工况下工作的波纹管可用高镍合金制造,例如蒙乃尔(Monel)哈氏合金和因科镍尔Inconel等。其中因科镍尔718是常用的一个牌号,它耐高温,耐腐蚀而且弹性好,是机械密封中金属波纹管最常用的材料,其正常化学成分和机械性能见表

   Inconel与AM350相比,前者属于镍基高温合金,后者是高温高强度沉淀硬化型不锈钢。虽然两者都是日本制作波纹管的常用材料,但Inconel718的价格要比AM350高得多。

   Inconel为高级波纹管材料,另一优点是比AM350具有更强的耐腐蚀性,这一优点使得它不仅在石油工业而且在化工部门也得到了广泛的应用,而AM350则更多的是用在炼油厂。

   因科镍尔从化学成分对照可知,相当于我国的GH169。因科镍尔的日本牌号为NK30,日本油封公司为热油泵配套的焊接金属波纹管密封(型号为EBU604,即采用了这种材料。

        十、金属波纹管经常发生的故障

   1)归结为一句话,高温下波纹管失弹,高压下(如上述热水泵)波纹管破裂。

   2在波片之间的波谷处易出现结焦和积碳现象,使波纹管失去弹性而不能补偿,因此不能用于结焦、积碳和有结晶析出的泵中。

   3)对外装式机械密封,密封腔中的压力超过0.2mpa时,能将密封面推开。这是因为波纹管的弹力较小,无法抵住较高的介质压力。因此,压力较高时不能用外装式波纹管机械密封。

   4) 因波纹管机械密封属平衡型结构,在使用时一定要核算有效直径和载荷系数。否则在压力较高的丙烷和丙烯泵中工作不稳定,易出现“喷漏”现象。


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