技术文章

滑动密封圈

滑动密封圈

 
newmaker    来源:流程工业
 
滑动密封传统的应用场合是:泵、混合器、搅拌器和离心机。在这些设备中,滑动密封往往是意外事故产生的根源。只要正确的选择合适的密封件就可以减少这种意外。那么如何选择合适的密封件呢?供应商为用户提供了哪些解决方案呢?

在一次流程泵的专业技术讲座时,本刊记者对Flowserve公司的Hans-WilhelmLaarmann先生进行了采访,从一个滑动密封件生产厂家的角度探讨了滑动密封件应用的难处:滑动密封件除了要承受很高的密封压力以外,还要承受密封介质很高的温度,有时还是高粘度介质或者含有固体物质介质。此外,还有几何尺寸的要求,例如配合严密的安装空间,螺杆泵准确的轴间距等等的尺寸要求。

Laarmann先生同时介绍了滑动密封圈高效工作时的四个前提条件:

·滑动面的端面平行度;
·密封面与回转轴线之间的垂直度;
·密封面的弹性接触;
·密封面之间的润滑油膜。

在2007年的TU Granz的流程泵实践技术讲座中,John Crane公司的BernhardBorgr?ber先生就*后一条进行了专题介绍:在密封面之间形成的良好的润滑油膜能够很好的减少滑动面的接触,减少摩擦,但是也有着较大的密封泄漏问题。在真正的滑动密封中,一般对密封泄漏与密封面磨损进行折中处理。但是这种折中可在某种情况下被打破,Borngr?ber先生指出:“通过有目的的在滑动面上设计成型结构——LaserFace结构,使我们明显的提高了滑动密封圈密封唇的液动力润滑性能,同时又降低了密封泄漏。许多用户的实际应用已经证实了这一点。”

newmaker.comLaserFase结构是如何发挥作用的呢?这涉及到考虑在密封面沟槽的设计。密封圈中的供油槽能够产生很大的液压动力学压力,在这一压力的作用下可在接触面上产生稳定的、有着很强附着力的润滑油膜,将接触面分开。回油油槽将润滑后的润滑油导回到设备内部,从而大大的降低了密封件的密封泄漏。这一技术的*大优点是:在具有“挥发、逃逸”性能的介质中使用时,具有比GLRD型密封圈更长的使用寿命。这一技术的潜力在于大大的提高了滑动密封件的使用寿命。

但是,这种技术在使用时也会受到一定的限制:目前,这一技术只能在洁净的介质密封中使用,如果被密封介质中含有较多的固体物质时,这种密封件的使用将受到限制。被密封液体介质的沸点温度为-268.15~-270.15℃。

碳化硅:合适的材料选择

一般来讲,滑动密封件的材料通常选用碳化硅(SiC)。与硬质合金-碳、或者硬质合金-硬质合金相互接触的材料组合相比较,碳化硅-碳化硅的材料组合有着更好的耐锈蚀性能和抗腐蚀介质的性能。即使是这样,泵的使用者也必须有一点“牺牲精神”,做出一些让步、妥协:在短时间失油的干摩擦情况下,碳化硅材料密封件的性能不好;而且,这种材料的密封件在热水介质中的使用受限。在这些使用情况中,ESK陶瓷材料公司提供了一种名为SiC-G(Ekasic-G)的高品质材料:一种含有碳的、直接烧结而成的碳化硅材料。构成了硬-硬和硬-软配对的材料组合。加入的碳粒有着与干摩擦剂相同的作用,在短时间失油的情况下(没有润滑介质,干运行)有着良好的摩擦性能——一个提高滑动密封件在不利工况条件下延长使用寿命的重要措施。这种材料在软化水中使用时也体现了不错的效果。其它碳化硅材料在软化水中极易发生腐蚀,而SiC-G却不易被腐蚀。

轴用密封方案

与一家流程设备生产厂一起,Grundfos公司为一家食品生产企业研发了一种Gooled-Top密封件。在这一产品中,滑动密封件被一个空气冷却的附件与泵体分开了。这一分离措施防止了泵体热量向滑动密封件中的传导。被空气冷却的附件本身无需冷却。滑动密封件经被输送介质进行润滑,这些起润滑作用的介质经附件上的润滑通道进入密封件内部。为了保持轴用密封的*高工作温度不超过120℃,被输送介质的温度不得超过180℃。由于滑动密封件的机械特性和技术特性不能长期在高温下工作,因此,空气冷却的GLRD密封件是一种很好的轴用密封方案。

腐蚀性介质的密封方案

在强腐蚀性介质的密封中,Garlock公司提供了一种很好的解决方案。这种密封件适合于泵、混合器和压缩机的轴使用。适合于在化学工业设备中使用的Gulliver系列的密封件有合成橡胶波纹管和橡胶O型圈两种类型。摩擦面和被摩擦面可以是碳纤维材料、含硅碳材料、碳化钨、碳化硅、氧化铝、调质钢、铸钢或者是等离子氧化铬涂层。

如果传统的滑动密封件由于其密封唇的原因而不能胜任某种工况时,则PS-Seal将会是一种不错的解决方案。这种密封件是一种浮动式的密封件,在那些传统密封件因轴的偏差而无法使用时,例如偏差较大的混合器轴、干燥机轴和搅拌机轴中是一种不错的密封方案。

借助金刚砂的帮助避免磨损

EagleBurgmann公司研发生产了一种带有金刚砂涂层的密封件。这种密封件在原材料混合以及在腐蚀性很高的介质密封工况中失油的干运行条件下有着很好的耐磨性能。结晶体的金刚砂涂层密封件适合于在石油和天然气工业领域(例如多相泵)、泥浆泵领域,在化工生产企业、医药产品生产企业和民用技术(热水)领域中使用。滑动密封件表面厚度可达8μm的金刚砂涂层有着很高的硬度、导热性能、耐化学腐蚀性能以及较低的摩擦系数。在基体材料上的附着性能是这一技术的关键。

金刚砂涂层DiamondFase技术是一种微晶涂层,是利用化学气相沉淀技术涂覆在基体材料上的。决定性的结晶是在2000℃的高温下,在真空状态下经钨极电极涂覆到基体表面的。这一涂覆技术保证了在整个表面均匀细致的涂覆——层厚度8μm的、在滑动密封件功能中有着举足轻重作用的涂层。金刚砂的附着性能满足了迄今为止已知的实践要求。

使用寿命明显提高

Burgmann公司与壳牌德国有限责任公司位于Godorf和Wesseling两地的工厂签署了一个有关“滑动密封件售后服务的框架合同”。壳牌德国公司的年生产能力高达1700万t,是德国境内*大的石油精炼厂。

签订这一服务合同的目的在于明显的提高滑动密封件的使用寿命。为了避免未来生产工程中的停工检修,减少石油生产设备的维护时间,双方共同研究了密封件失效的情况,探讨了失效的原因,共同制定了改进提高的措施,并*终纳入了SEPRO中。SEPRO是一个基于企业网络的、专门为服务合同执行情况的管理和评价而研发的软件程序。根据这一服务合同,Burgmann公司成为壳牌德国公司的**合作伙伴了。壳牌公司旋转零部件和可靠性工程部的MarkusHampel先生说:“与Burgmann公司的合同带给壳牌公司很多的好处。我们可以节省更多的资金费用。”在合同生效的**个月中,双方即开始了改进提高潜力的分析研究。Burgmann公司德国销售服务中心的负责人FredKirchmayr先生说:“随着销售服务中心的建成,壳牌公司和Burgmann公司相互都得到了实惠。”