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泵軸封裝配技術環保新動向

作者:AM8亚美来源:[AM8亚美公司]访问:466时间:2019-11-21

目前 ,活著界範圍內,各國當局和民眾日益加強的環保意識促使實施更全麵的環境法規,這對使用泵的各個產業部分產生了巨大的衝擊。在美國,聯邦淨化空氣法規1990年修正案要求環保局(EPA)對189種揮發性有機物和454種揮發性危害空氣汙染物實施更具體的析出物限製。煉廠和化工廠的流程泵所輸送的很多液體都被以為是上述析出物的首要來源 。泵泄漏的題目愈來愈引發人們的重視。改善有密封泵的軸封裝配是減少泵泄漏的首要途徑 。

1.泵軸封技術概況

近年來,世界泵業在密封技術的研究和開發方麵所取得的成就十分明顯,首要是在新密封技術、密封產品和密封係統三個方麵有了很大的進展。

填料密封作為泵的傳統密封結構 ,由於其有一定量的泄漏和在高速下效果差等題目,使用領域日益縮小。但近年來隨著石棉繩的慢慢淘汰 ,在填料密封技術方麵也取得了一些新的進展。例如,壓縮填料密封目前在全部英國產業領域正顯示其強大的生命力。這類合成纖維、陶瓷和聚四氟乙烯等材料製成的低磨擦的壓縮填料比石棉填料具有更好的化學適應性、耐磨能力、耐高溫順更長的使用壽命,而且價格也不高。

目前,機械密封在泵用密封市場上占有的份額愈來愈大,各種新設計的機械密封對市場份額的增加起了很大感化。最為突出的是集裝式密封。這類密封易於安裝和維護,又安全可靠,但價格相當昂貴。另一種引人諦視的機械密封是剖分式密封,這類密封不需拆卸泵就可以進行更換 。再有就是熱流體動壓密封、備用密封和不對稱成型金屬波紋管密封等新結構。此外,串聯式密封和雙端麵機械密封結構與一種衝洗係統配合使用時,防止了危險物質的泄漏並許可輸送磨蝕性介質。估計今後機械密封的發展很可能集中在采用“上遊式泵送密封”和“磁性流體密封”或者類似技術來進步密封係統功能的完整性 。“上遊式泵送密封”是一種利用各種密封麵流槽將密封麵低壓側(下遊)的少量泄漏流體泵送回高壓側(上遊)的新概念。而“磁性流體密封”是從航天產業項目中派生的新技術 ,具有沒有泄漏和不磨損的特點 。

2.上遊式泵送密封

“上遊式泵送密封”是一種利用各種密封麵流槽將密封麵低壓側(下遊)的少量泄漏流體泵送回高壓側(上遊)的新概念。它是串聯密封和雙端麵密封之間的一種混合結構 。在結構和工作道理上,看上往像是一種在兩個端麵之間具有一種低壓反對液的備用端麵密封結構。在功能方麵,它起雙端麵密封的感化。主密封中的泵送機理是如許的:密封中產生的壓力從低壓反對區到高壓介質端形成微弱的泵送能力。普通型端麵主密封由一種小容量高壓“泵”—上遊式泵送密封所取代。這類“泵”將少量的反對液沿著通常由機械密封密閉的通路推進,並且送進密封腔內。由於密封腔所處的壓力高於反對液,是以這類密封被看作是向上遊進行泵送。上遊式泵送密封可以適用於有毒和危險介質 、磨料性介質和渣漿 、潤滑性差的各種介質和高PV值的場合。符號PV是密封製造商和用戶常用的表達式,用來表示在給定液體中端麵材料組合的壓力—速度極限。高速泵通常屬於高PV值的使用條件,由於雙端麵密封需要較高的緩衝液壓力,因此采用雙端麵密封會使情況變得更壞。長期以來,高速泵產業一向受到高PV值的困擾。上遊式泵送密封基本上是非接觸運行,因此完全消除了PV值的分量。由於不需要比密封腔壓力高的反對液壓力,上遊式泵送密封為高速泵產業擺脫困境提供了一條有效的途徑 。

上遊式泵送密封的道理是動水壓力和靜水壓力相平衡。有卡環、彈簧和主密封環的密封端是靜止部件,與之相配的轉動密封環上有螺旋槽。槽型是一係列凹進的對數螺線。螺旋槽外圈未開槽的部分稱作密封壩。當施加壓力時,在密封麵上產生的是靜水壓力,而且當配對密封環靜止或轉動時都會產生這類力。動水壓力隻在轉動時才產生。轉動時螺旋槽起到決定性感化,它可以充當一個壓力形成裝配 。當反對液進進螺旋槽中時,就被引到外徑處,在此處受到密封壩的阻力。壓力的增大使得撓性安裝的端麵能夠竄動,從而調整密封間隙。一種“泵-節流閥”道理在起感化,形成了非接觸運行方式,同時使被抽送液體從低壓區進進高壓區。控製密封運行的力是軸向的 。張開力是螺旋槽產生的壓力與端麵兩側的壓力降之和,而閉協力是感化在端麵後部的係統壓力與彈簧力之和。假如由於受到幹擾而使密封間隙縮小,液膜內的力就會明顯增大 。同樣,假如密封間隙增大,那麽液膜內的力就會減小。在這兩種情況下,本來的間隙很快會從頭恢複。與單純靜壓型密封不同的是,上遊式泵送密封既有動壓又有靜壓,是以與轉速和壓力都有關。而靜壓型密封是通過壓力形成密封間隙,因此與轉速無關。

3.磁性流體密封

“磁性流體密封”是一個來自美國航天局空間項目的典型派生技術,至今已有三十多年的曆史。最初的開發用於在外層空間失重的條件下推動火箭燃料 ,這類利用磁力來控製流體的技術已被有關工程技術職員推廣利用到地麵上。磁性流體首要由三個部分構成:載流體(通常為低蒸汽壓的碳氫化合物或者碳氟化合物)、表麵活化劑(一種化學粘結劑)和磁性顆粒(極小的磁鐵礦球)。表麵活化劑將磁性顆粒粘結到載流體中使之成為膠態懸浮體,從而產生相應的流體磁性。在過往三十年中,這類簡單的密封道理已利用在浩繁的結構中,有沒有數的磁性流體密封在運行 。它能夠對真空回轉裝配的軸進行密封。這類裝配遍及半導體和真空產業中,上述產業依托磁性流體密封無泄漏、不磨損的特點來提供恒定的質量。計算機磁盤驅動器行業已安裝了數百萬的磁性流體密封,用作驅動器電機和精密存儲裝配之間的隔離密封。這類密封的上風就在於:較低的安裝本錢和可靠的使用壽命。

磁性流體密封的首要部件包括一種磁性流體、一個磁鐵環、二個磁極片和一個可導磁的軸或軸套。由固定極片和轉動軸形成的磁回路根據極性將磁通量集中在極片下的徑向間隙內。當將一種磁性流體加到徑向間隙時,它就呈現“液態O形環”的形式,並且在軸的四周形成一個無泄漏的密封。所有磁性流體密封均具有下列固有的特性:無需外部動力;不產生接觸,無磨損;軸靜止或轉動時無泄漏;長而可靠的使用壽命;低的轉矩和最小的能耗 。磁性流體密封還具有獨特的自行恢複的特點 。當過高的壓力通過磁性密封時,密封區域內短時間的過高壓力會使一部分磁性流體瞬時從軸的四周排出,在超壓狀況期間,磁性流體保持封閉在密封體內,當幹擾狀況結束後,仍以原壓力從頭形成密封。

專門為泵設計的基於磁性流體密封技術的新型輔助集裝式密封,是目前泵製造廠和用戶可以替換磁力驅動泵和複雜雙重密封係統的一種經濟有效的密封方法,而且它易於在現有的泵上從頭改裝。用這類經過充分驗證的技術密封的泵可以滿足最嚴格的析出物控製條例 。磁性流體集裝式密封是一種輔助的二次密封,它與主機械密封相結合,形成一個揮發性有機物保護係統。由磁性結構和磁性流體形成的“液體O形環”防止了主密封蒸汽泄漏逸出,從而在泵軸四周形成一個密閉式密封 。

經過數年的生產運行以後,泵用戶一致以為磁性流體密封具有下列優點:對現有的泵可以進行簡單的重裝改進;靜態和動態兩種條件下的泄漏為零;較低的安裝和使用本錢;儀器儀表簡單,便於監控;能夠在原位從頭裝填和測定壓力;檢驗要求低;無反對液或複雜的密封輔助係統;無磨損件,維護明顯減少。

基本的泵用集裝式密封的結構是按照全部泵產業的通用驗收要求設計的。通過裝有可選用的冷卻裝配(適用於高溫裝配)或者可選用的氣體淨化係統(保護密封元件免受環境腐蝕),集裝式密封可以利用於更廣泛的領域。這類密封技術還有獨特的精確監控主密封性能的能力,並且能在嚴重事故發生前展看故障或識別題目。由於二次磁性流體密封攔截了全部主密封的蒸汽泄漏,所以一個簡單的流量計就可精確地監控主密封,並且在泄漏過大時發出報警信號。正在研究的新進展包括裝在集裝盒內的一種整體高壓液體密封。這類密封在主機械密封嚴重失效時將充當一個安全裝配。另一項研究計劃是開發一種返回到泵吸進側的獨特方法 ,主密封逸出的蒸汽和微小液體泄漏量可以由二次集裝式密封封閉。如許就可以取消火把或其它排放裝配並且終究形成一個閉式的揮發性有機物回收係統。

磁性流體密封技術對於密封泵泄漏的析出物早已證實是100%有效的。隨著流程產業的設計職員和用戶對這類技術的逐步熟悉和了解,這類密封技術的使用範圍將日益擴大。它很有可能成為未來產業界迎接環境密封挑戰的一種經濟有效的方式。

在國內,由於國人的環保意識不強,環保法規不夠健全 ,再加上履行力度也不夠 ,人們對泵泄漏的題目普遍重視不足。從而使國內泵製造廠對如何最大限度地減少泵(特別是產業用泵)泄漏的研究投進很少。導致國產泵軸封裝配的研製、開發水平與國際先進水平相比有較大差距。隨著我國加進WTO,和比來五年優先發展環保產業的計謀方針的提出,可以預感,大力改善泵的軸封裝配,減少泵的泄漏量將會成為今後我國產業用泵的一個發展趨勢。

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