
一、靜環有幾種?靜環安裝在機器設備的殼體、壓蓋、法蘭等靜止部位上,它與動環組成的密封端面防止介質泄漏,也有補償環和非補償環之分。當補償機構設計在動環一側時,密封端面磨損后,靜環不能進行補償,叫做非補償型靜環。反之,稱為補償型靜環,當密封端面磨損后,靜環在彈性元件作用下,做軸向移動進行補償。非補償型靜環應用較多,都用于旋轉型密封。靜環與壓蓋的密封和固定方式有兩種,一是浮動型,一是固定型。
二、目前應用的密封環有哪些種類?根據制造方法和材料的不同,目前應用的密封環有整體式密封環(用同一種材料制造)、組合式密封環,表面堆焊硬質合金和噴涂陶瓷等多種結構。三、整體式密封環有哪些種類?這種密封環因用同一種材料制成,材料的性能在密封環的各個部位均勻一致,沒有組合式密封環泄漏和分離的缺陷,也沒有電化學腐蝕的可能。制造軟環大都用石墨,制造硬環時可用各種合金鋼,如軸承鋼(GC r9)、高速鋼(W18Cr4V)及其他合金鋼(如40Cr、3Cr13等),也有的用合金鑄鐵(如硅、鉻和鎳鑄鐵)。采用這些材料時,都要輔之以適當的熱處理工藝,以提高其硬度和耐磨性。這類材料價格較低,如果使用恰當,也有較長的壽命。為了進一步提高硬度和延長使用壽命,可采用硬質合金制造。常用的硬質合金為鈷基碳化鎢,性能較好,但價格高。鋼結硬質合金的價格較低。為了提高在腐蝕介質中的耐蝕性,有鎳基碳化鎢,而哈氏合金有更高的耐蝕性,但價格昂貴。此外,還有用碳化硅及其他陶瓷材料制造的密封環。
三、為什么出現組合式密封環?碳化鎢等材料有優良的性能,但是價格高,加工困難,限制了它的使用。為解決這個矛盾,出現了組合式密封環。密封端面采用硬質合金,密封環的基體(稱為環座)則用普通材料制成。為解決硬質合金環和環座之間的聯接和密封,產生了熱裝式、帶密封圈式、焊接和釬焊四種組合式密封環。
五、帶O形圈的組合式密封環結構怎樣?這種組合式密封環在硬質合金環與環座之間用H7/g8的滑動配合。在兩者配合圓柱面間置一聚四氟乙烯或合成橡膠制成的O形密封圈,防止其間的密封流體泄漏,且將硬質合金環與環座組合在一起。在硬質合金環與環座的平面結合處設銷釘,以傳遞扭矩。此種組合結構,無組合應力產生,也無由此引起的組合密封環的密封端面的變形,但是組合密封環零件的數量增加了,還需要在硬質合傘環上鉆孔或槽,給制造增加了難度,同時由于增設了O形圈,密封環的使用溫度受到了限制。
六、熱裝式密封環的結構怎樣?為提高帶O形圈密封環的使用溫度,出現了熱裝式密封環。它是靠硬質合金環和環座之間的過盈配合來傳遞扭矩并實現密封,是目前應用最多的一種密封環。這種密封環組合時將環座加熱,環座孔受熱脹大,放入硬質合金環,冷卻之后兩者在過盈下完成組合,再在常溫下研磨和拋光密封端面到要求的精度。這種環的缺點是,隨著時間的推移,環境和使用溫度的變化,密封端面的平面度將發生變化而不符合要求。究其原因,一是熱裝結構本身存在過盈,且接觸應力不均勻,使之產生機械變形;二是由于使用溫度較高(或過低),材料物理性能(主要是線膨脹系數)的差異使硬質合金環和環座的配合部位不能同步脹縮,過盈量發生變化,接觸應力也隨著發生變化,這種變化對密封環的使用產生影響。密封端面變形破壞了平面度,更有甚者喪失過盈,使連接失效,硬質合金環脫落。熱裝式密封環目前有三種結構,圖23a是制造廠早期生產的,結構較為簡單。但是由于硬質合金環和輔助密封圈接觸,一旦硬質合金環松脫,運轉時輔助密封圈被嚴重磨損,會出現大量泄漏。而圖23b是在圖23a的基礎上改進的,輔助密封圈不和硬質合金環接觸,不存在上述缺陷,只是硬質合金環和環座之間有輕微泄漏。為了減少硬質合金環密封端面的不均勻變形,環座的熱裝部位內外設置環形槽(圖23c),使硬質合金環外圓柱面的接觸應力趨于均勻,以減少碳化鎢環的變形,使用效果較好。
七、焊接的組合式密封環有哪些特點?為克服熱裝式密封環松脫的缺陷,出現了焊接的密封環(圖24)。所用的硬質合金是以Cr3C2為硬質相、Ni為粘結相的燒結合金材料。耐腐蝕優于YG6等硬質合金,高溫下具有優異的抗氧化性能,在1000℃空氣中加熱2小時無任何變化。但是導熱性能較差,僅為YG6的1/3,線膨脹系數大,比YG6大1倍多,為10.2x10-o/℃(10~500℃時)。這兩點決定了耐熱沖擊性能不如YG6好。正因為線膨脹系數較大,和馬氏體不銹鋼接近(10~500℃時為11×10-6/℃),為和環座焊接提供了有利條件。焊接時需在環和座之間鋪放一層鎳基粉末,置于真空電阻爐中,經1100℃高溫熔焊,然后進行回火處理,以消除焊接應力。由于是焊接的密封環,硬質合金環的厚度可以比YG6薄,毛坯的厚度也只有3~3.6mm。又因密度小,是YG6的一半。(7~7.5g/cm8次方),因此可節約貴重金屬,價格較低。這種合金的牌號為CN15,其中Cr3C2 85%、N15%,由北京硬質合金廠研制成功。
八、釬焊的組合式密封環結構怎樣?為保持碳化鎢的優良性能,克服熱裝密封環變形和松脫的缺陷,出現了釬焊的密封環圖25為這種環的結構。在環座上開坡口,用一種低熔點焊料,在環和座之間施焊,焊料熔化后將環和座聯接在一起,并實現兩者之間的密封。這種密封環的突出優點是硬質合金環不變形。一方面環和座之間的配合面上無擠壓應力;另一方面采用激光焊接,熱量高度集中在焊料處,加熱時間短,環和座幾乎不被加熱,更不可能在熔化的情況下完成焊接。焊料塑性很好,僅存的焊接應力已被焊料吸收。這種密封環國外有的公司(廠商)已成系列,國內齊魯石化公司勝利煉油廠委托科學院金屬腐蝕與防護研究所研制成功。經過兩年多的現場應用,在常減壓塔底泵〔370℃左右)的密封上,效果良好,是一種較有前途的密封環。