標準的平衡和非平衡型機械密封通常是在邊界潤滑條件下工作。由于端面摩擦生熱,即使是具有z好的熱傳導系數和冷卻特性的端面配對材料,其PV值極限也很低。為了提高密封的PV值極限,拓寬平面端面密封的使用范圍,適應現代工業向高參數發展的需要,機械密封必須設計在低摩擦系數下工作。密封端面間的一層完整的薄膜,將改善密封的潤滑工況,有助于降低密封端面摩擦系數。這方面,熱流體動壓機械密封證明是非常成功的。
由于壓力變形產生的非平行面楔效應叫壓力楔效應,由于溫差局部熱變形產生的楔效應叫熱楔效應,由壓力變形和局部熱變形產生的楔效應叫熱流體動力楔效應。熱流體動壓機械密封就是利用熱流體動力楔效應產生流體動壓作用力的機械密封,它是一種新型的機械密封。熱流體動壓機械密封的結構和普通的機械密封沒有多大差別,只是在密封的動環或靜環端面上開設了各種形狀的流槽,這些流槽的深度為毫米量級,屬深槽密封。
熱流體動壓機械密封靜止時,摩擦副表面是平行平面。在運轉時,由于摩擦生熱的緣故,密封環被加熱而且受熱是不均勻的。受熱z厲害的區域是密封環由工作介質冷卻的槽間或鏜孔間的中間段落。由于受熱冷卻的不均勻,密封面的平面度遭到破壞并形成收斂型間隙區域。熱流體動壓機械密封根據它的過程的復雜性和間隙與泄漏量的大小,居于接觸式機械密封和非接觸式機械密封之間。
選擇油封的材料時,必須考慮材料對工作介質的相容性、對工作溫度范圍的適應性和唇緣對旋轉軸高速旋轉時的跟隨能力。一般油封工作時其唇緣的溫度高于工作介質溫度20~50℃,在選擇油封材料時應予注意。
在同一直徑條件下,不同材料制造的J型無骨架油封,適應軸面旋轉線速度的能力不同。
普通油封的使用壓力一般不超過0.05MPa。當工作壓力超過這個值時應選用耐壓型油封。
油封的工作范圍與油封使用的材料有關:材料為丁晴橡膠(NBR)時為—40~120℃,亞力克橡膠(ACM)—30~180℃,氟橡膠(FPM)—25~300℃。
密封原理:由于在油封與軸之間存在著油封刃口控制的油膜,此油膜具有流體潤滑特性。在液體表面張力的作用下,油膜的剛度恰好使油膜與空氣接觸端形成一個新月面,防止了工作介質的泄漏,從而實現旋轉軸的密封。J型無骨架油封的密封能力,取決于密封面油膜的厚度,厚度過大,油封泄漏;厚度過小,可能發生干摩擦,引起油封和軸磨損;密封唇與軸之間沒有油膜,則易引起發熱、磨損。
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