依據(jù)熔體泵的工況特點 ,軸封的選取要以結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠、易于安裝為指導(dǎo)思想 ,并且充分利用物料高粘度的特點。分析認(rèn)為 ,可供選擇的密封形式除了上述填料密封外 ,還有機(jī)械密封和徑向非接觸式密封以及它們的組合形式等。
考慮到徑向非接觸式密封具有結(jié)構(gòu)簡單、耐用、運行可靠、成本相對較低和維修方便 ,且適用于各種不同轉(zhuǎn)速特別是低、中速的顯著特點 ,因此選用徑向非接觸式密封。
徑向非接觸式密封形式主要包括迷宮密封、迷宮間隙密封、間隙密封、螺旋密封以及迷宮螺旋密封等。其中前 2 種密封主要適用于蒸汽和氣體介質(zhì)的密封 ,這里不作討論 ,其他 3 種密封都適用于高粘度的流體密封。其中間隙密封是流體靜壓(流阻) 型密封 ,最后 2 種密封是流體動壓(反輸) 型密封。間隙密封是依靠縫隙通道產(chǎn)生一定的流動阻力來減少泄漏達(dá)到密封的目的 。在被密封介質(zhì)和工況相同的條件下 ,要提高密封效果,就必須延長密封長度或/ 和減小密封間隙 ,但是這兩種方法在現(xiàn)場都會受到不同程度的限制。對中、高粘度介質(zhì)來講 ,采用螺旋密封或迷宮螺旋密封是解決上述矛盾的有效辦法之一。
迷宮螺旋密封與螺旋密封的不同之處在于其襯套和轉(zhuǎn)軸上均加工出螺紋 ,且螺套和螺桿上的螺紋旋向相反。研究表明:螺套和螺桿之間的流體流動形成強(qiáng)烈的紊流 ,大大提高了兩者的摩擦阻力(包括壓差阻力和摩擦阻力) ,加強(qiáng)了密封能力。但是 ,迷宮螺旋密封一般用于紊流工況下低粘性液體 (例如水和液化氣等) 的密封,當(dāng)用它來密封高粘度介質(zhì)(例如高于水) 且介質(zhì)流態(tài)為層流時 ,其密封性就比螺旋密封要差 ,所以選擇螺旋密封。
螺旋密封是依靠軸旋轉(zhuǎn)時密封元件 (如螺桿或螺套) 產(chǎn)生反壓阻止氣體或液體向外泄漏達(dá)到完全密封的功能。盡管螺旋密封加工較復(fù)雜 ,制造成本也較高 ,但這類密封所具有的“泵送”效應(yīng)以及優(yōu)異的密封可靠性和密封性是間隙密封不可比擬的。另外 ,螺旋密封的主要優(yōu)點還包括:a. 在密封體間保持較大間隙的情況下仍能起密封作用 ,密封件之間不會發(fā)生摩擦 ,因而使用壽命較長;b.由于是非接觸密封 ,不要求配合表面的材料具有很高的耐磨性 ,也可用在介質(zhì)具有腐蝕性或含粉塵流體等場合 ;c. 對密封進(jìn)行正確的設(shè)計 ,可以使泄漏量限制在一定數(shù)值之下。對于一定粘度的密封介質(zhì) ,通過對密封結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計 ,可以實現(xiàn)理論零泄漏。
至于螺旋密封形式的選擇 ,研究表明:在密封條件相同的情況下 ,螺套式螺旋密封不僅可以獲得與螺桿式螺旋密封同樣的封液能力 ,而且具有減少“氣吞效應(yīng)”發(fā)生的特點。除此之外 ,螺套式螺旋密封可以高效地建立密封狀態(tài) ,并且加工螺旋槽對轉(zhuǎn)軸無損傷 ,也便于螺旋密封的安裝、拆卸和維修。所以 ,優(yōu)先考慮螺套式螺旋密封。
此外 ,考慮到熔體泵啟動前系統(tǒng)處于真空狀態(tài) ,單純的螺旋密封難以滿足泵啟、停車時對密封的要求 ,所以還需加設(shè)停車密封如軟填料密封 ,螺旋密封安裝于原填料函的內(nèi)側(cè)即介質(zhì)側(cè) ,輔助的填料密封安裝于大氣側(cè)。螺旋密封與填料密封構(gòu)成組合動密封 ,這種組合形式適于不同工況下的密封。
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