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        机械密封泄漏量浅析

        来源真空技术网www.ismp.tw大连博格曼有限公司作者?#21644;?#27704;拖

        泄漏量是机械密封性能的重要指标由于泄漏理论研究不充分同时影响因素众多目前工程界尚无广泛接受的泄漏量计算公式该文希望能以工程计算的方式提供一种油类泄漏量的变化趋势供大家参考

        前言

        机械密封是一种流体旋转机械的密封装置由于其性能可靠节能环保使用寿命长自动化程度高等特点如今广泛应用于石油石化汽车船舶原子能航空航天等行业密封性一般用来评价一个密封的?#34892;?#24615;通常用泄漏量来表示对于机械密封的泄漏量我国JB/T4127-85机械密封技术条件?#20998;泄?#23450;常温清水试验平均泄漏量轴(或轴套)外径大于50mm时不超过5mL/h轴(或轴套)外径不大于50mm时不超过3mL/h日本工业标准(JIS B2405-77)机械密封通用规范?#20998;泄?#23450;泄漏量为3mL/h以下原苏联离心油泵用端面密封——产品检验质量要求?#20998;泄?#23450;泄漏量不超过20mL/h

        目前理论界一般都采用德国E.迈尔(MayerE)提供的混合润滑状态下的泄漏量公式来进行机械密封泄漏量的定性研究由于E.迈尔并未给出公式中流动系数C2的测定方法所以真空技术网(http://www.ismp.tw/)认为不能通过该公式来得到泄漏量的精?#26041;?#22269;内密封书籍一般沿袭了E.迈尔的方法目前尚未?#19994;?#35745;算泄漏量的准确方法

        此文章结合博格曼机械密封专业软件GLRD和E.迈尔(MayerE)泄漏量计算公式对常见的水类和油类工况进行了泄漏量计算试图?#19994;?#19968;个泄漏量?#27573;?#21644;发展趋势为机械密封的最终用户设备厂商和生产厂家提供一个直观的认识

        1理论背景

        一般认为机械密封端面摩擦副存在3种类型的摩擦状态流体润滑状态(也称作液膜润滑状态)混合润滑(也称作混合磨擦)状态和干摩擦状态绝大多数机械密封工作状态都处于混合磨擦状态极少数流体动压密封和流体静压密封处于流体润滑状态在开机和关机的瞬间机械密封可能处于瞬?#22791;?#25705;擦状态密封端面摩擦副处于混合润滑状态时E.迈尔(MayerE)给出如下经验公式

        机械密封泄漏量浅析

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        3结果与推论

        综?#24076;?#35745;算结果如下水的泄漏量Q 水=0.835mL/hISOVG5的泄漏量为QVG5= =4.30mL/hISOVG100的泄漏量为QVG100=93.53mL/h结合E.迈尔泄漏量公式可以得出如下推论

        (1)从E.迈尔泄漏量公式可以看出泄漏量随着介质粘度的增加而增大

        (2)一般情况下水的粘度和端面比压均小于油故通常泄漏量小于油油的混合摩擦中液膜润滑的比例大于水即油的润滑效果较好不易出现干摩擦

        (3)由于水的粘度随着温度的升高而减小其泄漏量将随之减少混合摩擦中液膜润滑部分减少干摩擦部分增加密封发生干摩擦的机会增大

        (4)油的粘度随着温度提高而减少泄漏趋势和润滑效果同水一致

        (5)油的泄漏量与其粘度大致成正比

        (6)不同粘度的油类随着粘度的增大存在一个点在?#33487;认n?#27844;漏量符合行业标准大于?#33487;?#24230;泄漏量超标

        (7)随着油类粘度的增大其润滑状态存在由混合摩擦转变为油膜润滑的趋势

        (8)从泄漏量的角度分析高粘度油类与普通介质不宜选择同种密封

        4理论分析

        随着介质粘度的增加泄漏量呈现不断上升的趋势布基奇认为密封摩擦副处在表面张力作用下形成弯月?#25105;?#38754;并由于此处表面张力的作用而达到稳定的密封实际上几乎所?#26800;?#25509;触式机械密封都是处于混合摩擦状态其中包含了液膜润滑边界润滑和干摩擦等三种摩擦状态在液膜润滑部?#30452;?#28982;受到介?#26102;?#38754;张力的影响一般认为表面张力随着分子量的增大而增加油类的粘度和分子量也呈现类似的趋势这个就是随着油的粘度增加其泄漏量随之增大的原因在表面张力作用下高粘度油类由于较大的表面张力其动?#19981;?#34987;油膜推开的趋势增加摩擦副端面存在转变为油膜润滑的趋势

        从计算结果来看水和粘度?#31995;?#30340;油类泄漏量一般能?#29615;?#21512;行业标准对泄漏量大小的规定油类泄漏量正比于其自身粘度低粘度油类可以满足泄漏量允值随着粘度的增加泄漏量逐渐上升超过一定粘度后泄漏量超过规定值从这个角度分析用于普通粘度介质的机械密封无法用于高粘度介质其泄漏量将无法满足标?#23478;?#27714;这个结论同密封的实际应用是相符的

        主机厂在验收机械密封时一般都是以水来进行试验通常都能满足行业标准提供的泄漏量允值但是在现场实际工况往往是具有一定粘度的油类随着被密封介质粘度的增加机械密封的泄漏量会不?#31995;?#22686;加甚?#37327;?#33021;超出规定值这是由接触式密封原理本身决定的密封和泄漏是一个相对的概念无泄漏是相对的泄漏是绝对的一方面对机械密封而言密封界面维持一层润滑液膜使其处于边界润滑或混合润滑状态减少摩擦和磨损而允许少量的泄漏是合理的另一方面追求过低的泄漏率会增加对密封结构材料选择和制造难度降低经济型当密封摩擦副表面粗糙度一定时提高端面比压虽能减少泄漏损失但增大了摩擦和摩擦热加剧了摩擦副的磨损量而且摩擦?#28982;?#20250;引起热变形而促使泄漏量加大甚至产生热应力裂纹而使密封失效反之减少端面比压可以减少摩擦和磨损延长密封使用寿命但是加大了泄漏损失和降低了工作效率下图为摩擦磨损泄漏功耗和寿命的关系

        摩擦磨损泄漏功耗和寿命的关系

        图3 摩擦磨损泄漏功耗和寿命的关系

        5结束语

        在实?#35797;?#29992;中如何保证一个满足客户需要的泄漏量同时满足使用寿命的要求是我们广大密封工作者不断探索积极进行技术研发的一个重要方向

        机械密封泄漏量浅析为真空技术网首发转载请以链?#26377;?#24335;标明本文首发网址

        http://www.ismp.tw/mechanical-seal/10316828.html

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