矩形截面弹性密封圈在剖分式机械密封上的应用

矩形截面弹性密封圈在剖分式机械密封上的应用 , 第 , 卷第 ,期 化 工 设 置 与 管 道 ,(, ( , , , ,, , ,, ,月 ,,年 , , , , , , ,,, ,,,, , , , ,, ,，,, ，, ,, , , ; ( ,, 矩 形截 面弹性密封 圈在 剖分 式机械 密封上 的应用 王洪群 ，黄志 坚，周 国忠，虞培 清，傅广馀 ，王炳 信 (浙江长城减速机有限公司 ，浙江 温州 , , , ,, ,) 摘 要 :剖 分式 机 械 密封 的使 用可以减 少大轴径 设备 在 维修 更换机 械 密封 时 的维修 成本 、维修周期 和劳动 强 剖 度 。 分式机 械 密封上使 用的弹性 密封 圈的剖 分设计是个关键环节。介绍一种采 用矩形截 面弹性 密封条，通过端 部搭 接 结构形成各 处连续 的、变形量一致的、允许 少量伸缩 的弹性 密封 圈应用于剖 分式机械 密封，并对其工作状 态、 点 试 设计要,以及,些注意事项逐 一。 验表 明， 这是个有效可行 的技 术 。 关键词 :剖 分 式 ;机 械 密封 ; 弹性 密封 圈 ,, ,, , ,, 中图分类号 :, , (;, , 文献标识码 :, , ,, , , , ), —, ,, , 文章编号:, , (, ,, , —, , ，包括设计 ,, 有很 多机 械密封设计 方 面,(, , 的文献 〔〕 , 矩形截面弹性密封 圈的工作状态分析 , ,，可以满足常规机械密封的设计需要 ，在一些 , 矩 形截 面 弹性密 封 圈是 采用 矩形 截 面弹性密 封 大型的反应釜上使用 的机械密封 ，考虑到其易损件维 条通过端部搭接结构形成 ，以轴 向密封 的动环弹性密 修更 换 时因 为环形 部件 的安 卸轴 上 的其他 封 圈或静环 弹性密封 圈为例 ，利用 图 ,所示 装需 要拆 的两种设 部件 ，这会带来维修周期 、成本和劳动强度 的很多 问 计结构说 明。题 ，为此人们 一直致 力于剖分式机械密封的设计研究 , ,是 图 , 是 楔形 端 部搭 接结 构 ， 图 , 台 阶形 端 以求获得有效的解决办法 。已有的工作取得 了一些进 部搭接结构 。 ,, , 展 〔 〕 但弹性密封 圈实现密 封所要 求的各处连续性 、弹性变 形量 一致 性 和其具 有 的伸缩 性都 没 能得 到相 应 的理 想处理方案 ，本 文介 绍的采用矩形截面弹性密 封 条通过 端部搭接形 成弹性 密封 圈的方案简单 易行 ， 效果 良好 。 , 剖分式机械密封 的关键是弹性 密封圈的剖分 解决 机械 密封 独立 可拆性 和独 立安 装性 而不 对 三三 三三 〔二二 三 〕 〔二 三 ( ,楔形端部搭接结构 ( ,台阶形端部搭接结构 轴上其他部件产 生影 响 ，唯一 的办法是对机械 密封的 易损环形部件进行对 开设计 或剖分设计 ，从 而能够在 图, 端部搭接形成的矩形截面弹性密封圈轴 向密封示意 ,( ,, ,, ,,,,, , ,, ; , ,, , , , ; , , , , , ,, , ,, ,, , ,,, , ,, ,, ,,, ,,,, , , ;, 现场安装过程 中使其 依 旧成 环实现密封效果 。密封的 , , ;, , , , , ,, , , , , ,关键部件是 弹性 密封 圈，剖分式机械密封 的关键设计 同样是弹性密封 圈的剖分设计 。此前 的众 多研究都是 在轴 向密 封工作 状态 ，压力 方 向正好 使得 搭接 以 ,形 弹性 密封 圈为 前提进 行剖 分设 计 ，无论 是对 重叠 的楔形端部 或台阶形端部互 相紧密贴靠 ，压力越 接 ，还是搭接 、或是粘结 ，由于弹性体形状 尺寸 的不 高 ，贴靠力也 随之增加 ;设计 弹性密封 圈的弹性变形 确定性 ，,形 弹性密封圈连接部位是无法保证形成 的 量是在径 向，而端部搭接形成 的矩形截面弹性密封圈 弹性密封 圈各处 的连续性 、变形量 的一致性 和要求 的 在径 向各处尺寸均等 ，显而易见 ，这种端部搭接设计 可伸缩性 ，如果用矩形截面弹性密封条通过端部合理 , ,, —, 收 稿 日期 :, ,—,, 的搭 接设计形成弹性密封圈 ，那么上述 的弹性密封 圈 ,, 一 ，男 ，辽宁沈 阳人 ，高级工 程师 。主 作者简介 :王洪群 ( , , )的各处 连续性 、变形 量的一致性和要求 的可伸缩性 问 要从 事传动密封 研究 ，特别 是机械密 封和磁传动 密封 题都迎 刃而解 。 的研究应用 工作 。 . 化 工 设 备 与 篁 遵 ,卷第 ,期 第,允许 密封 圈存在少量伸缩 ，搭接面的少量滑动不会 产 生异 常影 响 ，所 以这种 同时满足了弹性密 封 圈各处连续性 、变形量一致性以及允许少量 伸缩性 的 存在 。 如果 剖分设 计需 要径 向密封 工作 状态 ，则将 是 图, 图, 是楔形端部搭接结构 ， 所示 的两种设计结构 。 , 图, ,是台阶形端部搭接结构 。 〔二〔二〕 〔二?二〕 ,, 同样 的道 理 ，在 径 向密封 工作 状态 ，压 力方 向 ( ,楔形 端部搭 接结构 ( ,台阶形 端部搭 接结 构 正 接 重叠 的楔形 端部或 台阶端部互 相 紧密 图, 端部搭接 形成 好 使得搭 的矩形截面弹性密封圈径向密封示意 贴靠 ，压力越高 ，贴靠力 也随之增加 ;设计弹性密封 ,( , ,; ,, ,, , ,,,,, ,,,;, , ,, , , ,, , , ,, ,, ,,,, ,, , , ,, , ,, ,, , , ,,, , , , , , , ; , , ,, ,;, , 的弹性变形量是在轴 向，而端部搭接形成 的矩形截 面弹性密封 圈在轴 , ,圈 向各处尺寸均等 ，显 而易见 ，这种 图 ,示 意表达楔 形端部 搭接形 成 的矩形截 面 弹 端部搭接设计允许密封圈存在少量伸缩 ，所 以这种设 性密 封圈安 装在 动环 和静环 上轴 向密封 的情 形 ，图 计方案 同时满足 了弹性密封圈各处连续性 、变形量一 , , 直观表 达 了动 环密封 圈在动 环 中的搭接状 态 ，图 致性 以及允许少量伸缩性 的存在 。 ,直观表达 了静环密封圈在静环 中的搭接状态 。 , ( , ( , 图, 楔形端部搭接 形成 的矩形截面弹性密封圈安装在动环和静环 上轴 向密封示意 ,( ,,,,, , ,, ,, ,, , — , ,, , ; , ,, , , ,, ,; ,, , , ,, , ,,, , , , , , ,, , ,,,, , , , , , , , , , , , , , , , ,, ,, , , ,; ,, ,,,,, , ,,,, , , ,,, , , ; , ,, ,,,,,, , ,, , ,, , , , , , 采用上述矩形截 面弹性密封 圈应 注意的几个 条通过端部搭接结构形成 ，无论采用楔形端部搭接还 问题 是 台阶形端部搭接 ，搭接部分 的长 度需要综合考 虑 ， 应该允许其存在少量滑动的余地 ，合理 的长度也是保 ( ,, 弹簧比压 证贴合 面需要 的压力和有效弥合的需要 ;过长会降低 , 机械密封 端面 比压 等于弹簧 比压 , 加上载荷 矩 形截 面弹性 密封 圈搭 接部分 的径 向变形 量 的稳 定 系数作 用在端 面上 的作 用力 减去端 面液膜静 压力 性 ，加之材料本身 的差异 ，在实 际应用 中还要根据具 ， 如下式 : 体情况确定 。 ,, , , , ， , ( ,, 表 面 润 滑 (, , , , 端 面比压 的合理范围 , , ( ,, ，而弹簧 比 压 尸 的常围是 ,, ( , (?, ,,, ，一般情 况下对于 , 安装过 程 中，在矩形 截面 弹性 密封 圈上涂敷 润 上述结构设计仅在釜 内常压或负压时能够满足 。当釜 滑液是必不 可少 的。内为正压 ，加之 剖分式机械密 封 的轴径通 常都较大 ， ( ,, 矩形槽尺寸 而且 矩形 截面 弹性密封 圈相对 于 ,形 弹性密 封圈 的 ,形弹性 密封 圈在 使用 时常 常要求其 截 面积 占 浮动 阻力会有所增加 ，弹簧 比压要 高于上 面的常规范 , 矩形槽截面积 的 ,, 以上 ，这是 出于减少过大窜动 ，围，应该在设计时专 门计算确定 。 延长寿命 的考虑。对于端部搭接形成 的矩形截 面弹性 ,, 搭接部分长度 ( 密封圈 ，其密封设计变形量方向尺寸按 照变形量要求 矩形 截面 弹性密 封圈是 采用矩 形截 面弹 性密封 确定 数值 ，变 形量取值 范 围可 以等 同于 ,形 密封 圈 , ,年 , ,, ,月 矩形截面弹性 密封 圈在剖分 式机械 密封上 的应 用 王洪群 ，等( 标 准或习惯 ，而在 压力 方 向的矩形槽尺寸应该与实 际 泄漏量 的要求 。矩形截 面密封圈 的该尺寸接近 ，这是为 了保证搭接 面 , 结 论 的初 始贴 合 。 (,, 搭接 密封圈的优点 采用矩 形 截面 弹性 密封条 ， 搭接结 构 端面搭 接 形成 的矩 形截 面 弹性 密封 圈 ，由于其 通过 端部 形成各处连续 的、变形量一致 的、允许少量伸缩 的弹 存在 的 自然伸缩平衡状态 ，该 状态下其 内径处变形量 性密 封 圈应 用 于剖分 式机械 密封 比以往 采用 的 ,形 和 外径处 变形量 , 和 相等 ，这是密 封作用 的一个 弹性密封 圈剖分设计简单 易行 ，效果 良好 ，具有推广 有利 因素 。 价 。 (,, 密封 圉材料 参 考 文 献 生 和 ,形弹 ,密封 圈一样，仍值 然需要根据工况合理 选 材，一般说 来，耐油用丁腈橡胶 ，耐天候和臭氧用 , 机 ,〕北 〔 〕 顾 永 泉 ( 械密 封 实用 技术 〔 ( 京 :机 械 工业 出版 社， , , , ,, 氯丁橡 胶 ，耐热用丙烯酸酯橡胶 或氟橡胶 ，耐高压 耐 【,】 徐灏 ( ,〕北京 :冶金工业 出版社 ，, , ( 密封 〔 ( ,, 磨用聚氨酯橡胶 ，更多信 可参 考有关专业文献资料。 , 搅拌设备 〔 ( 〔 】 王凯 ( ,,( ,〕北京 :化学工业 出版社 ， , , 〔 机械设计 手册 〔 ( ,〕 成大先 ( , .