管道泵的机械密封

  介质或使用条件

    特  点

    对密封的要求

    密封选择

强

腐蚀

性

  盐酸、铬酸、硫酸、醋酸等

  密封件经受化学腐

蚀，尤其在密封面上的

腐蚀速率通常为无摩擦作用的表面腐蚀速率的10～50倍

 要求摩擦副材料既耐

蚀又耐磨

要求辅助密封圈材料

弹性好、耐腐蚀及耐温

要求弹簧使用可靠

  (1)选择与介质接触的材料

  (2)采用外装式机械密封，加强冷却，防止温度升高

  (3)采用内装式密封时，弹簧加保护层

  ①大弹簧外套塑料软管，两端封住

  ②弹簧表面喷涂防腐层，如聚三氟氯乙烯、聚四氟乙烯、氯化聚醚等。应采用大弹簧，因丝径大，涂层不易剥落

  (4)采用外装式机械密封，隔离泄漏液，如图1-12所示，带波纹管的动环采用填充聚四氟乙烯，静环是氧化铝陶瓷，腐蚀性介质被波纹管隔离，弹簧可用普通材料

易

汽

化

  乙醛、异丁烯、异丁烷、异丙烯、液化石油气、轻石脑油等

  易使密封端面间液膜汽化，造成摩擦副干

摩擦

  要求摩擦系数低，导热性好的摩擦副材料密封腔，尤其是密封

端面要有充分冷却，防止泄漏引起密封面结冰(靠大气侧)

  (1)推荐采用有压或无压双密封

  (2)摩擦副材料建议采用碳化钨一石墨或碳化硅-石墨

  (3)加强冷却、冲洗和相应急冷

  (4)通常需使密封端面间的液体温度比相应压力下的液体温度低约】4℃

(5)推荐选用多弹簧机械密封

含

盐

及

易

结

 硫铵、磷铵、苛性钠(钾)、氢氧化钙、导生油、氯化钾(钠)等

由于温度变化而使溶

质析出，沉淀在密封端

面上，造成强烈磨损或

阻塞。另外，介质还具

有一定的腐蚀性

要求摩擦副耐磨，耐

腐。加强保温，防止结晶。加强冲洗，防止结

晶颗粒粘在密封端面上

  (1)含颗粒较少时，采用有压双密封，靠近介质一侧的摩擦副材料为硬对硬材料组合，如碳化钨一碳化钨

  (2)含颗粒较多时，采用有压双密封，且应注意：

  ①靠近介质侧的密封应选择静止内流式，颗粒不易进人摩擦副内，动环和静环的密封圈得到了保护

②加强外冲洗

③用冲洗液进行“封堵”，阻止颗粒进入密封

端面，选择硬对硬摩擦副，如硬质合金对硬质合金、陶瓷对陶瓷。若硬质合金热装在座环上，其材料必须匹配，以防电解腐蚀

  ④配置蒸汽急冷装置

  (3)有时也可选择单密封(大弹簧)带外冲洗结构

  易凝固 

石蜡、蜡油、渣

。油、尿素、熔融硫黄、煤焦油、醇醛树脂、苯酐、对苯二甲酸二甲酯(DMT)

  介质凝固温度高而又不可能冷却；因介质温度降低，会使介质凝固，妨碍动环转动，密封面会引起磨损

  注意保温或加热，使

介质温度高于凝固温度；摩擦副及密封辅助件需要耐一定温度

  (1)加强保温，采用蒸汽背冷(温度>150℃)

  (2)采用硬对硬摩擦副材料

  (3)采用有压双密封

  (4)有时可考虑采用静止型金属波纹管密封

含固体颗粒

  固体颗粒进入摩擦副端面，会引起剧烈磨损；介质颗粒沉积在动环处，动环会失去浮动。颗粒沉积在弹簧上会影响弹簧弹性

要求摩擦副耐磨，结

构上要能排除杂质或防止杂质沉淀

(1)采用双端面密封，靠近介质侧摩擦副采

用硬对硬材料组合，外供冲洗液冲洗

(2)采用单端面密封，从泵出口引出液体经

泵配备的旋流分离器将固体分离后进行冲洗

(3)采用大弹簧结构

  介质或使用条件

    特  点

    对密封的要求

    密封选择

  易

  聚

  合

  糠醛、甲醛、苯乙烯、氯乙烯单体、丙烯醛、醋酸乙烯、甲醛水

因摩擦和搅拌使介质

温度升高，而引起聚合

注意介质温度不超过聚合温度；保证充分冷却；摩擦副材料需要耐磨

  (1)采用有压波纹管双密封

  (2)采用窄的密封端面

  (3)加强冷却，防止聚合

  (4)摩擦副采用硬对硬材料

  易

  溶

  解

    异丙醇(对

水)、磺化油(对

水)、戊烷(对

油)、明矾(对

水)、硫酸铜、硫酸钾(对水)、甘油(对乙醇)

溶剂会使密封圈溶解，破坏石墨中的填充

材料

密封材料需要耐水、耐油和乙醇等溶剂

 (1)密封圈材料可采用耐油橡胶(丁腈橡胶、聚硫橡胶)或聚四氟乙烯

  (2)摩擦副采用硬对硬材料

  (3)苯、氨、氨水不能用氟橡胶

高

黏

度

  硫酸、润滑脂、齿轮油、渣油、汽缸油、硅油、苯乙烯等

  介质黏度高，会影响

动环的浮动性，弹簧易

受阻塞；密封材料易损坏

  摩擦副材料要求耐

磨，弹簧要能克服阻力；要求保温或加热

  (1)采用静止型双端面密封

  (2)采用硬对硬摩擦副材料组合

  (3)考虑保温结构

高

温

  塔底热油、热

载体、油浆、苯

酐、对苯二甲酸

二甲酯(DMT)、

熔盐、熔融硫

  随着温度增高，加快

密封磨损和腐蚀，材料

强度降低；介质易汽化，

密封环易变形，橡胶碳

化，组合环配合松脱

  要求材料耐高温；

  为了防止摩擦副产生干摩，需对机械密封进行冷却冲洗，以保证密封面间隙中温度保持在汽化温度以下；

 要求密封各零件膨胀

系数相近

  (1)密封材料需进行稳定性热处理，消除残余应力，且膨胀系数相近

  (2)采用单端面密封，端面宽度尽量小，且需充分冷却和冲洗

  (3)温度超过l76℃时，采用金属波纹管式密封

  (4)采用有压双密封，外供循环液；为了防止辅助密封圈寿命短，在与介质接触侧的密封设置冷却夹套

  (5)辅助密封材辩使用温度范围

低

温

  液氨、液氧、液氯、液态烃

  低温时材料脆化，需

要慎重选择材料；

  密封圈易老化而失去弹性，影响密封性能；

  介质温度低，大气中

的水分会冻结在密封面上，加速摩擦副磨损；

  密封面摩擦发热，会

造成密封介质汽化，使

摩擦副形成千摩擦，烧

损密封表面；

  要考虑材料膨胀和收缩，选择膨胀系数相近的材料

  要求密封材料耐低

温，要考虑材料强度、疲劳强度和冲击韧性，要注意石墨环在低温下的滑动性；

  辅助密封件要耐低温老化，要有一定的弹性；

  要求密封面有良好的润滑，防止密封端面液膜汽化；

  要求保冷或与大气隔离，防止结冰进行急冷

  (1)介质温度高于一45。C时，除液氯等介质漏出有危险外，可用单端面密封，但需要注意大气中水分冻结，导致密封失效

  (2)介质温度高于一100℃时，可用波纹管密封。单端面密封在外面向密封面吹干燥氮气，使密封面与大气隔绝，防止水分冻结

  (3)介质温度低于一10CC时，采用静止式波纹管结构，防止波纹管疲劳破坏

  (4)选择适当摩擦副材料，如QSn6.5-0.1青铜填充聚四氟乙烯

  (5)液态烃(如戊烷、丁烷、乙烯等)如采用有压双密封，可用乙醇、乙二醇作封液，丙醇可用于-l20℃，也可采用无压双密封，见第二篇第五章第三节

  (6)采用低端面比压、低P。。值的密封，加强急冷与冲洗，防止液膜汽化

  (7)辅助密封材料使用温度范围

高

压

  合成氨水洗塔溶液、乙烯装置脱甲烷塔回流液、环氧乙烷解析塔釜液及二氧化碳吸收液加氢裂化原料、加氢

精制原料

  由于压力高，会引起

端面比压和声。值增

高，端面发热、导致液膜破坏，磨损加剧；压力高，要注意材料强度，防止密封件变形和压碎，使密封失效

  摩擦副要求有足够强度和刚度，结构上要考虑防变形；

 摩擦副材料要有较低

的摩擦系数，良好的材

料组合，使之具有较高

的P。口值；

密封面要保证良好润滑

  (1)在保证允许的小端面比压条件下，选择较大的平衡系数口，但不大于0.5

  (2)介质压力户>15MPa时，宜采用串联密封逐步降低每级密封压力

  (3)摩擦副材料宜用碳化钨一浸渍金属石墨或硬对硬材料，如硬质合金、碳化硅、陶瓷、喷涂陶瓷等

  (4)采用流体静压密封或液体动压密封]值可达270MPa·m/s

(5)加强冷却和润滑

(6)推荐0形圈，肖氏硬度小为80度，用

隔离支承圈以防止被挤出

  介质或使用条件

    特  点

    对密封的要求

    密封选择

真

空

  减压塔釜液

  主要是防止外界空气的漏入，漏人空气后，使密封面形成千摩擦，破坏系统的真空度

  与正常密封的不同点在于密封对象的方向性差异；避免密封面分开，尤其在泵不运转时足以密封住大气压力，保证负

压工作

  (1)一般真空，可采用内装单端面密封

  (2)高真空采用有压双密封、注入封液有助于提高密封性能和改善润滑条件

  (3)为了减少辅助密封件泄漏，采用与动环焊在一起的波纹管密封

  (4)石墨在真空条件下耐磨性差，高真空时不宜采用

高

速

  尿素、丙烯、氯乙烯溶液的输送

  由于离心泵力作用，严重影响机械密封中弹簧或波纹管的弹性，甚至失效；

  由于转动惯量增大会造成周围介质激烈搅动，从而增加阻力、发热，同时不易达到动

平衡

  要求摩擦副材料允许的值高；

  要考虑离心力和搅拌的影响，零件需经过动平衡校正，防止振动；要求良好冷却和润滑

  (1)滑动速度V>25m/s时，采用静止式密封，动环与轴直接配合，利用轴套及叶轮夹紧，传递力矩

  (2)转动零件几何形状须对称，传动方式不推荐用销子、键等，以减少不平衡力的影响

 (3)要采用较小的密封端面摩擦系数，如碳化硅一浸铜石墨，端面宽度应尽量减小

  (4)加强冷却与润滑

  (5)采用平衡型、流体动压型或流体静压型密封

  (6)选择较高的PCV摩擦副材料组合

正

反

转

向

  开停频繁和正反转对弹簧旋向有影响，密封件易受冲击，密封件摩擦条件恶劣

  要求零件耐磨性高，

注意强度设计和加强防转机构，要注意弹簧旋向

  (1)动环驱动间隙要小，静环用防转零件

  (2)采用金属波纹管密封或小弹簧密封