焊接金属波纹管机械密封在高参数泵上的应用.pdf

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1、·26·机械2002年第29卷第4期焊接金属波纹管机械密封在高参数泵上的应用周永生l，王敬平l，陈军l，张兆文3，王庆2（l.安庆石化，安徽安庆24600l；2.四川日机密封件有限公司，四川成都6l004l；3.中原石化，河南濮阳457000）摘要：着重讨论金属波纹管机械密封的工作原理、设计、使用特点和典型结构，并推荐金属波纹管机械密封在未来具有应用优势的场合的发展方向。关键词：焊接金属波纹管；机械密封；载荷系数；结构中图分类号：Thl22文献标识码：B文章编号：l006-03l（62002）04-0026-02

2、自从l950年，平衡焊接金属波纹管机械密封首=（d2-d2）（/d2-d2）（见图l）lel2次用于高温工业泵中以后，焊接金属波纹管逐渐地de=（D+d）/2（介质压力不太高情况下）得到了广泛的应用和认同。这是由于焊接金属波纹式中：de为波纹管有效直径；D为波纹管外径；d为管机械密封具有良好的浮动性和随机补偿性，可以波纹管内径；dl，d2为密封端面外、内径。补偿密封环因磨损、轴向窜动及振动等原因而造成的泄漏。焊接金属波纹管本身既作弹性元件又起到密封的作用，因此无需设计一般推环型弹簧式机封的动态辅助密封圈，从而避免

3、了因动态辅助密封圈而造成的细微颗粒阻塞，动态辅助密封不耐高温以及有因其产生轴向摩擦阻力而降低密封补偿能力的问题。焊接金属波纹管是由每一个波片内、外径交错紧密焊接而成的，因此不论其作为静止或旋转式图l波纹管机械密封使用时均无须考虑旋向问题。焊接金属波纹管可以（2）焊接金属波纹管的端面比压计算选择沉淀硬化型不锈钢，高温镍基材料和铬镍型耐端面比压Pc是指作用在密封面单位面积上的蚀材料等制造，因此焊接金属波纹管可适用于较广净剩的闭合力。泛的温度范围（-ll7~426C），及各种酸、碱、盐介内装式：Pc=0.3~0.6Mp

4、a外装式：Pc=0.l5质中。选择不同的波片厚度、层数使其在特殊的泵~0.4Mpa。中承受高达7Mpa左右的压力。焊接金属波纹管机Pc=PS+P（l-!）封的设计一般为平衡型，因此其承受载荷对端面比P=F/=4F/"（d2-d2）SSSl2压的影响很小，焊接金属波纹管机械密封不仅适用式中：PS为弹簧比压；为密封面接触面积；FS为波于非烃类介质，也适用于闪蒸烃类介质。与普通机械纹管的弹力；!为介质的反压系数。密封相比其使用寿命也得到大大提高（一般为6000~（3）焊接金属波纹管的刚度YB的计算：8000小时左右），

5、因此其具有较高的性能价格比。Y=2CED#2.5/IB3B式中：C为波片的修正系数；E为材料的弹性模量；l焊接金属波纹管的设计计算及工作原理D为波纹管外径；#为波片厚度；I为波纹管波片的波数；B为波纹管波片宽度。（l）焊接金属波纹管载荷系数计算（4）焊接金属波纹管的波形选择载荷系数值的大小表示密封介质作用在密封根据波纹管的不同使用工况和成型制造工艺一端面上压力增加的程度，波纹管的结构设计决定了般选择S形、U形或V形（如图2）的波片制成波纹其载荷系数!l管壁。收稿日期：2002-03-20机械2002年第29卷第4

6、期·27·3普通及高参数泵用焊接金属波纹管机封2焊接金属波纹管密封的优越特性的总体结构（1）与传统推压式密封对比根据美国石油协会在API682离心泵和转子泵!不使用动态弹性辅助密封，大大扩展了使用密封系统的标准中统一规定，未来焊接金属波纹管温度极限和耐蚀范围，因此波纹管机封甚至可以应机封主要分为B，C型两大类（见图3）。B型为单级用到不带自冲洗及背冷的高温泵上和强腐蚀泵上内装旋转式，用于低温平衡型集装式焊接金属波纹（但在减压塔底泵等高温油泵中使用时应加背冷，以管机封，弹性元件为哈氏C合金波纹管（旋转式），辅免泄漏

7、严重时发生火灾。）助密封件为氟弹性0形圈，其它结构件为316材料。"波纹管壁既为弹性元件又为动态自密封，其密封为反应烧结SiC对抗疱疤石墨，并在法兰中备管型的弯曲设计，使其更加适应泵轴的径向和轴向碳石墨浮环作抑制密封。C型为单级，内装式，高温的跳动，窜动和压力的变化。平衡型集装式焊接金属波纹管机封，弹性元件为II-#通过窄环端面与有效直径!e的变动，达到载coIeI合金波纹管（静止式），辅助密封为柔性石墨，其荷平衡（以往实验证明焊接金属波纹管的有效直径它结构件为316材料，密封面为反应烧结SiC对抗是随系统压力增

8、加而减小，载荷系数从而变大）。疱疤石墨，优质碳石墨浮环作为抑制密封，并提供背$结构紧凑（尤其大尺寸密封），这一特点使其冷抗结焦导流套。在结构尺寸较紧凑的SUNDYNE公司LMV型、英格索兰公司HSPC型等高速泵上，更能体现出优越的追随性和减少了因动态辅助密封选择不当而造成的失效。图2波片的波型（2）波片的形状和结构波纹管失效常见的原因为焊接区疲劳而造成裂图3API682标