新型螺杆机械密封材质的选型试验

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1、新型螺杆机械密封材质的选型试验樊勇(中核建中核燃料元件有限公司,四川宜宾644000)【摘要】通过论述新型螺杆泵机械密封材料选择、机封的密封方案、螺杆间距的试验证明:试验所选择的方案能满足生产的需要。.jyqkl/h)[1]。所以选定机械密封为新型泵的密封形式。4泵试验4.1密封材料优选试验4.1.1材料的选择目前用于机械密封的材料有石墨、碳化硅、硬质合金、陶瓷、不锈钢、丁晴-400型圈、乙丙胶、氟橡胶、聚四氟乙烯、氮化硅、氧化铝、碳化钛等材料[1]。对选择的密封材料进行物料影响试验。试验是在12个2L

2、的容器中进行的,每个容器中都装有相同的0.5L溶液,再装1L的二次水,每个容器中分别放入大小相同的不同的密封材料,放入后对每个容器进行搅拌,隔一定时间取样分析,其试验结果见表1(试验是在常温下进行的):从表1可以看出,只有石墨、硬质合金、不锈钢等对物料有明显反应。因此,石墨、硬质合金、不锈钢不适合新型泵的需要。不采用石墨、硬质合金和不锈钢材质作密封材料。陶瓷比较脆弱,考虑到物料的性能,不宜采用。丁晴、乙丙胶、氟橡胶、聚四氟乙烯等材料多用作填料密封,不耐磨,业不适合机械密封使用[1]。经过初步分析,拟采用

3、碳化硅、氮化硅、氧化铝和碳化钛作为试验材料。4.1.2试验材料的物化性能1)碳化硅的物化性能在重载下具有良好的耐磨性和减磨性,热导率高,抗震性能良好,弹性模量大及良好的化学稳定性、高熔点、高硬度,具有低的热膨胀系数。同时采用不同烧结形式,将会获得不同的物理性能,以适应工况要求。2)氮化硅的物化性能具有高温稳定性、抗热震性、化学稳定性和良好的电绝缘性及质硬性。对于浓硫酸和浓氢氧化钠作用也缓慢。3)氧化铝的物化性能两性氧化物,化学性质稳定,不溶于水微溶于碱和酸,易烧结。4)碳化钛的物化性能化学性质稳定,不溶

4、于水,耐酸性强,硬度高,弹性模量大。4.1.3试验内容试验中对机械密封的动环材料的选择有以下四种方案:方案1:动、静环材料为碳化硅(整体);方案2:动、静环材料为氮化硅(整体);方案3:动、静环材料为氧化铝(99%);方案4:动、静环材料为碳化钛(整体)。试验是在老式泵上进行,机封型号及规格为HM-35,就上诉四种方案进行试验。试验是在协作单位进行的,数据见表2:从表2可以看出,方案1的试验结果效果最好。动、静环材质采用碳化硅。为进一步验证方案1的可行性,对所选的机械密封材质和结构由协作配套单位进行试验

5、,试验结果见表3:该机械密封材质按JB/T8091-98标准执行进行测试,按JB/T53302-94标准进行判定,该材料完全满足需要。4.2密封材料结构方式优选试验经过调研比较,了解到有三种机械密封形式适合螺杆泵的需求。机械密封机构的三套方案分别为:方案Ⅰ[2]:单端面、内装式非平衡型机封,采用腔体(介质入口)母液内冲洗冷却。方案Ⅱ[2]:单端面、内装式非平衡型机封,采用外接(介质入口)母液内冲洗冷却。方案Ⅲ[2]:单端面、外装式平衡型机封,采用外接冲洗冷却。这三套方案可以通过做实验来证明哪一种密封方式

6、适合生产的需要。经过理论分析:选择方案Ⅰ的机械密封型式进行密封泄漏试验。方案Ⅰ:单端面、内装式非平衡型机封,采用腔体(介质入口)母液内冲洗冷却。选定方案后,请协作配套单位进行机械设计加工。加工制作的密封件经过专业部门检验,全部符合JB4236-86标准。为验证机械密封件性能,请协作配套单位进行相应试验。机械密封经过二十于次的性能测试,没发现任何泄漏。4.3螺杆间距的优选试验以现有泵的轴径基础上,不改变泵腔的内部尺寸,适当增加轴径,用选定的机械密封作为密封件进行试验真机试验。真机共制作了四台,分别叫1#机

7、、2#机、3#机、4#机。请协作配套单位进行相应试验,试验数据见表4:从表4的实验数据可以看出,2#机流量、扬程偏低,不能满足生产的需要,而4#机的流量为7.022时,扬程为150米,轴功率为5.426K3/h,扬程为110~140m。因此我们把流量为7m3/h,扬程为120m确定为泵的设计点,进行设计。为了进一步掌握新型螺杆泵的螺杆与壁厚(外壳与内腔工作面)的间距对流量、扬程的影响,又进一步进行如下试验。径向(直径)间隙3#机进行性能测试,试验后分别磨削螺杆外径,使间距由小到大(0.04~0.15mm

8、),以确定间距的影响。其试验结果见表5:试验表明,当间距控制中0.06~0.08mm时,新型螺杆泵的能能最佳,而最佳点又为0.07mm。5结论通过一些列试验,掌握了新型螺杆泵外径及间距与流量、扬程的关系。试验结果表明用3#机:单端面、内装式非平衡型机封,采用采用腔体(介质入口)母液内冲洗冷却;机械密封的动、静环均采用碳化硅;螺杆间距为0.07mm时的螺杆泵可以满足生产的要求。.jyqk].2版.机械工业出版社,2000.6.[2]时均,汪家

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1、新型螺杆机械密封材质的选型试验樊勇(中核建中核燃料元件有限公司,四川宜宾644000)【摘要】通过论述新型螺杆泵机械密封材料选择、机封的密封方案、螺杆间距的试验证明:试验所选择的方案能满足生产的需要。.jyqkl/h)[1]。所以选定机械密封为新型泵的密封形式。4泵试验4.1密封材料优选试验4.1.1材料的选择目前用于机械密封的材料有石墨、碳化硅、硬质合金、陶瓷、不锈钢、丁晴-400型圈、乙丙胶、氟橡胶、聚四氟乙烯、氮化硅、氧化铝、碳化钛等材料[1]。对选择的密封材料进行物料影响试验。试验是在12个2L

2、的容器中进行的,每个容器中都装有相同的0.5L溶液,再装1L的二次水,每个容器中分别放入大小相同的不同的密封材料,放入后对每个容器进行搅拌,隔一定时间取样分析,其试验结果见表1(试验是在常温下进行的):从表1可以看出,只有石墨、硬质合金、不锈钢等对物料有明显反应。因此,石墨、硬质合金、不锈钢不适合新型泵的需要。不采用石墨、硬质合金和不锈钢材质作密封材料。陶瓷比较脆弱,考虑到物料的性能,不宜采用。丁晴、乙丙胶、氟橡胶、聚四氟乙烯等材料多用作填料密封,不耐磨,业不适合机械密封使用[1]。经过初步分析,拟采用

3、碳化硅、氮化硅、氧化铝和碳化钛作为试验材料。4.1.2试验材料的物化性能1)碳化硅的物化性能在重载下具有良好的耐磨性和减磨性,热导率高,抗震性能良好,弹性模量大及良好的化学稳定性、高熔点、高硬度,具有低的热膨胀系数。同时采用不同烧结形式,将会获得不同的物理性能,以适应工况要求。2)氮化硅的物化性能具有高温稳定性、抗热震性、化学稳定性和良好的电绝缘性及质硬性。对于浓硫酸和浓氢氧化钠作用也缓慢。3)氧化铝的物化性能两性氧化物,化学性质稳定,不溶于水微溶于碱和酸,易烧结。4)碳化钛的物化性能化学性质稳定,不溶

4、于水,耐酸性强,硬度高,弹性模量大。4.1.3试验内容试验中对机械密封的动环材料的选择有以下四种方案:方案1:动、静环材料为碳化硅(整体);方案2:动、静环材料为氮化硅(整体);方案3:动、静环材料为氧化铝(99%);方案4:动、静环材料为碳化钛(整体)。试验是在老式泵上进行,机封型号及规格为HM-35,就上诉四种方案进行试验。试验是在协作单位进行的,数据见表2:从表2可以看出,方案1的试验结果效果最好。动、静环材质采用碳化硅。为进一步验证方案1的可行性,对所选的机械密封材质和结构由协作配套单位进行试验

5、,试验结果见表3:该机械密封材质按JB/T8091-98标准执行进行测试,按JB/T53302-94标准进行判定,该材料完全满足需要。4.2密封材料结构方式优选试验经过调研比较,了解到有三种机械密封形式适合螺杆泵的需求。机械密封机构的三套方案分别为:方案Ⅰ[2]:单端面、内装式非平衡型机封,采用腔体(介质入口)母液内冲洗冷却。方案Ⅱ[2]:单端面、内装式非平衡型机封,采用外接(介质入口)母液内冲洗冷却。方案Ⅲ[2]:单端面、外装式平衡型机封,采用外接冲洗冷却。这三套方案可以通过做实验来证明哪一种密封方式

6、适合生产的需要。经过理论分析:选择方案Ⅰ的机械密封型式进行密封泄漏试验。方案Ⅰ:单端面、内装式非平衡型机封,采用腔体(介质入口)母液内冲洗冷却。选定方案后,请协作配套单位进行机械设计加工。加工制作的密封件经过专业部门检验,全部符合JB4236-86标准。为验证机械密封件性能,请协作配套单位进行相应试验。机械密封经过二十于次的性能测试,没发现任何泄漏。4.3螺杆间距的优选试验以现有泵的轴径基础上,不改变泵腔的内部尺寸,适当增加轴径,用选定的机械密封作为密封件进行试验真机试验。真机共制作了四台,分别叫1#机

7、、2#机、3#机、4#机。请协作配套单位进行相应试验,试验数据见表4:从表4的实验数据可以看出,2#机流量、扬程偏低,不能满足生产的需要,而4#机的流量为7.022时,扬程为150米,轴功率为5.426K3/h,扬程为110~140m。因此我们把流量为7m3/h,扬程为120m确定为泵的设计点,进行设计。为了进一步掌握新型螺杆泵的螺杆与壁厚(外壳与内腔工作面)的间距对流量、扬程的影响,又进一步进行如下试验。径向(直径)间隙3#机进行性能测试,试验后分别磨削螺杆外径,使间距由小到大(0.04~0.15mm

8、),以确定间距的影响。其试验结果见表5:试验表明,当间距控制中0.06~0.08mm时,新型螺杆泵的能能最佳,而最佳点又为0.07mm。5结论通过一些列试验,掌握了新型螺杆泵外径及间距与流量、扬程的关系。试验结果表明用3#机:单端面、内装式非平衡型机封,采用采用腔体(介质入口)母液内冲洗冷却;机械密封的动、静环均采用碳化硅;螺杆间距为0.07mm时的螺杆泵可以满足生产的要求。.jyqk].2版.机械工业出版社,2000.6.[2]时均,汪家

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