首页 > 工业水泵内装式机械密封泄漏分析与对策
时间：2021-03-24 09:47:13 发布人：水泵
工业生产中，水泵的应用很多，水泵密封装置有内装式密封和外装式密封，泄漏是机械密封失效的主要表现形式。在实际工作中， 重要的是从泄漏现象分析机械密封产生泄漏的原因。外装式机械密封易于查明， 而内装式机械密封， 仅能观察到泄漏是来自非补偿静止环的外周或内周， 这就给分析工作带来一定的困难。
先对机械密封的泄漏通道进行一般性分析。
通单端面内装式机械密封的典型泄漏通道分别为 ：
① 摩擦副端面之间 （ 泄漏点 1 );
② 补偿环辅助密封圈处 （ 泄漏点 2);
③ 非补偿环辅助密封圈处 （ 泄漏点 3 );
④ 机体与压盖结合端面间 （ 泄漏点 4);
⑤ 轴套与转轴之间 （ 泄漏点 5);
⑥ 碳石墨环有渗漏孔隙以及从镶嵌件配合面处都可能成为泄漏通道 （ 6、 7)。
以下对各点的具体情况进行分析：
一、 摩擦副端面之间泄漏
1、端面不平
端 面 不 平、 粗糙度未达到要求，或在使用前受到了损伤， 因而产生漏。这时应重新研磨拋光或更换密封环。
2、端面间存在异物
污物未被清除， 装配时未清洗。此时需清除端面污物重新装配。
3、安装不正确
(1) 安装尺寸未达到安装工作尺寸的要求， 必须仔细阅读安装说明书及附图， 重新调整安装尺寸。
(2) 非补偿环安装倾斜， 若为压盖安装偏斜应重新安装。同时检查密封环端面与压盖端面各点的距离是否一致， 防转销是否进入密封环的凹槽中， 防转销是否顶到凹槽底部。总装时压盖螺钉要均匀锁紧。
(3) 端面变形， 碳石墨环弹性模量低， 易变形。一般碳石墨环端面变形原因有如下几点。
① 合成橡胶O形圈在介质中溶胀，体积增大，碳石墨环受力偶作用而使端面变形。对此， 应更换O形圈材料或调整O型圈过盈量及硬度。
② 压盖内夹杂金属污垢，局部受阻。对此，须清除污垢，清洗压盖。
③ 端面分离，弹簧阻塞，如因温度变化引起介质结晶、积垢，造成端面不能很好地贴合。弹簧被腐蚀而丧失强度也会产生同样的结果。对于因腐蚀而产生的泄漏， 一般需要改用合适的材料，避免阻塞应改变密封的结构或釆用弹簧外置式机械密封， 从而可避免弹簧被阻塞与腐蚀。造成端面分离的情况还有：端面接触闭合压力不足， 这是因为轴（ 或轴套）与密封圈之间摩擦阻力过大使闭合力小。阻力增加是因为橡胶O形圈溶胀后引起密封环卡滞；轴可能因腐蚀或电隅腐蚀而使表面失去光滑，从而增加摩擦力。当密封圈的压缩量过大，当轴窜动时，补偿环随轴窜动致使密封端面不闭合。补偿环组件与轴的间隙过小，高温工况下，用线膨胀系数不同的材料组合在一起使用时，补偿环组件容易产生卡滞故障。对此，必须校核因温升引起的间隙的减小量， 轴必须具有合适的粗糙度。
二、 轴套与轴之间的泄漏
Y型泵 、F型泵 、IH 、IS泵等一般都设计有保护性轴套。许多轴套不伸出密封腔，所以轴套与轴之间的泄漏通道常被人们所忽略，且往往误认为是机械密封泄漏，从而延误了采取措施的时机，或造成频繁的拆装而找不出毛病所在。一般可以用泄漏量的变化加以鉴别。轴套处的泄漏量通常是稳定的，而从其他通道泄漏出的泄漏量往往是不稳定的（从端面处的泄漏，有时经过磨合泄漏量会逐渐减小）。轴套与轴之间的泄漏，一般是由于安装不当，密封圈或垫片不符合要求或损伤而造成的。
三、密封件本身具有渗透性
碳石墨制品由于含有孔隙容易渗漏。这种渗漏不外乎是浸渍与固化未达到要求，或者是碳石墨材料浸渍处理后加工切削余量过大，超过浸渍深度使微孔重新形成泄漏通道。为确保密封件不渗漏，经机械加工的成品应再进行一次浸渍处理。如果从密封件处产生大量泄漏，这表明密封件可能已破裂。在这种情况下，应查询操作条件以判明是过载引起的破坏，还是安装不当所致。
在高压工况下，烧结制品，如陶瓷 、填充聚四氟乙烯密封件也有可能渗漏，在使用前必须确认是否符合使用要求。高温、高压或气相介质，对热镶装的密封环来说，介质易于从镶装配合面泄漏。在这种情况下，推荐用整体结构。
四、补偿环辅助密封圈处的泄漏
1、辅助密封圈质量问题， 如橡胶密封圈截面尺寸超差， 压缩率不符合要求， 表面质量问题：模具错位 、开模缩裂、修边过量 、流痕 、凹凸缺陷 、飞边过大等。对此，需用合格品替换。
2、轴表面有缺陷或有腐蚀、 麻点、 凹坑。对此， 应更换新轴或轴材料，推荐在密封圈接触部位的轴表面喷涂陶瓷。
3、密封圈的材质与介质不相容。对此，应重新选用适宜的密封圈材料。
4、轴的尺寸公差、 粗糙度未达到要求。对此， 应修整尺寸公差及粗糙度或用合格品替换。
5、密封圈安装时受到损伤，如聚四氟乙烯 V 形圈安装时唇口被割伤，橡胶制件表面有划痕，都是密封失效的常见原因。出现这种情况，多半是轴端未倒角或残留毛剌不清洁所致。因此，要注意清除毛刺和保持清洁。轴上的键槽也会损伤密封圈，为此，安装前应仔细检査棱边有无毛刺并使用专用工具进行安装，避免密封圈受到损伤。
五、非补偿环密封圈处的泄漏
1、静环压盖尺寸公差不符合设计要求。对此， 应更换合格品。
2、安装错误， 如聚四氟乙烯 V 形圈方向装反， 安装时， 其凹面应对向压力髙的介质端， 否则会出现泄漏。
3、密封圈的质量不良，应用合格品替换。
4、密封圈的材质与介质不相容，应选用适宜材料的密封圈。
六、密封箱体与静环压盖结合面之间的泄漏
1、密封箱体与静环压盖配合端面有缺陷，如凹坑、刻痕等。需整修，作为应急措施，可涂布液态密封胶。
2、螺栓力小，压缩垫片时不能把接触面不平的凹坑填满。需加大螺栓力，或用较软的垫片。螺栓力必须大于内部介质压力。因为内压总是使得静环压盖与密封箱体端面趋于分离。用聚四氟乙烯平垫片时，以厚度小于1mm为宜。
3、垫片或密封圈受到损伤，应更换垫片或密封圈。
4、安装时不清洁。异物进入其间，应清除异物。受损伤的密封垫片、密封圈应更换。
5、静环压盖变形，这是因为静环压盖刚度不够而产生的变形。应更换有足够刚度的静环压盖。
6、螺栓受力不均匀，静环压盖单边锁紧。应重新调整螺栓力。
先对机械密封的泄漏通道进行一般性分析。
通单端面内装式机械密封的典型泄漏通道分别为 ：
① 摩擦副端面之间 （ 泄漏点 1 );
② 补偿环辅助密封圈处 （ 泄漏点 2);
③ 非补偿环辅助密封圈处 （ 泄漏点 3 );
④ 机体与压盖结合端面间 （ 泄漏点 4);
⑤ 轴套与转轴之间 （ 泄漏点 5);
⑥ 碳石墨环有渗漏孔隙以及从镶嵌件配合面处都可能成为泄漏通道 （ 6、 7)。
以下对各点的具体情况进行分析：
一、 摩擦副端面之间泄漏
1、端面不平
端 面 不 平、 粗糙度未达到要求，或在使用前受到了损伤， 因而产生漏。这时应重新研磨拋光或更换密封环。
2、端面间存在异物
污物未被清除， 装配时未清洗。此时需清除端面污物重新装配。
3、安装不正确
(1) 安装尺寸未达到安装工作尺寸的要求， 必须仔细阅读安装说明书及附图， 重新调整安装尺寸。
(2) 非补偿环安装倾斜， 若为压盖安装偏斜应重新安装。同时检查密封环端面与压盖端面各点的距离是否一致， 防转销是否进入密封环的凹槽中， 防转销是否顶到凹槽底部。总装时压盖螺钉要均匀锁紧。
(3) 端面变形， 碳石墨环弹性模量低， 易变形。一般碳石墨环端面变形原因有如下几点。
① 合成橡胶O形圈在介质中溶胀，体积增大，碳石墨环受力偶作用而使端面变形。对此， 应更换O形圈材料或调整O型圈过盈量及硬度。
② 压盖内夹杂金属污垢，局部受阻。对此，须清除污垢，清洗压盖。
③ 端面分离，弹簧阻塞，如因温度变化引起介质结晶、积垢，造成端面不能很好地贴合。弹簧被腐蚀而丧失强度也会产生同样的结果。对于因腐蚀而产生的泄漏， 一般需要改用合适的材料，避免阻塞应改变密封的结构或釆用弹簧外置式机械密封， 从而可避免弹簧被阻塞与腐蚀。造成端面分离的情况还有：端面接触闭合压力不足， 这是因为轴（ 或轴套）与密封圈之间摩擦阻力过大使闭合力小。阻力增加是因为橡胶O形圈溶胀后引起密封环卡滞；轴可能因腐蚀或电隅腐蚀而使表面失去光滑，从而增加摩擦力。当密封圈的压缩量过大，当轴窜动时，补偿环随轴窜动致使密封端面不闭合。补偿环组件与轴的间隙过小，高温工况下，用线膨胀系数不同的材料组合在一起使用时，补偿环组件容易产生卡滞故障。对此，必须校核因温升引起的间隙的减小量， 轴必须具有合适的粗糙度。
二、 轴套与轴之间的泄漏
Y型泵 、F型泵 、IH 、IS泵等一般都设计有保护性轴套。许多轴套不伸出密封腔，所以轴套与轴之间的泄漏通道常被人们所忽略，且往往误认为是机械密封泄漏，从而延误了采取措施的时机，或造成频繁的拆装而找不出毛病所在。一般可以用泄漏量的变化加以鉴别。轴套处的泄漏量通常是稳定的，而从其他通道泄漏出的泄漏量往往是不稳定的（从端面处的泄漏，有时经过磨合泄漏量会逐渐减小）。轴套与轴之间的泄漏，一般是由于安装不当，密封圈或垫片不符合要求或损伤而造成的。
三、密封件本身具有渗透性
碳石墨制品由于含有孔隙容易渗漏。这种渗漏不外乎是浸渍与固化未达到要求，或者是碳石墨材料浸渍处理后加工切削余量过大，超过浸渍深度使微孔重新形成泄漏通道。为确保密封件不渗漏，经机械加工的成品应再进行一次浸渍处理。如果从密封件处产生大量泄漏，这表明密封件可能已破裂。在这种情况下，应查询操作条件以判明是过载引起的破坏，还是安装不当所致。
在高压工况下，烧结制品，如陶瓷 、填充聚四氟乙烯密封件也有可能渗漏，在使用前必须确认是否符合使用要求。高温、高压或气相介质，对热镶装的密封环来说，介质易于从镶装配合面泄漏。在这种情况下，推荐用整体结构。
四、补偿环辅助密封圈处的泄漏
1、辅助密封圈质量问题， 如橡胶密封圈截面尺寸超差， 压缩率不符合要求， 表面质量问题：模具错位 、开模缩裂、修边过量 、流痕 、凹凸缺陷 、飞边过大等。对此，需用合格品替换。
2、轴表面有缺陷或有腐蚀、 麻点、 凹坑。对此， 应更换新轴或轴材料，推荐在密封圈接触部位的轴表面喷涂陶瓷。
3、密封圈的材质与介质不相容。对此，应重新选用适宜的密封圈材料。
4、轴的尺寸公差、 粗糙度未达到要求。对此， 应修整尺寸公差及粗糙度或用合格品替换。
5、密封圈安装时受到损伤，如聚四氟乙烯 V 形圈安装时唇口被割伤，橡胶制件表面有划痕，都是密封失效的常见原因。出现这种情况，多半是轴端未倒角或残留毛剌不清洁所致。因此，要注意清除毛刺和保持清洁。轴上的键槽也会损伤密封圈，为此，安装前应仔细检査棱边有无毛刺并使用专用工具进行安装，避免密封圈受到损伤。
五、非补偿环密封圈处的泄漏
1、静环压盖尺寸公差不符合设计要求。对此， 应更换合格品。
2、安装错误， 如聚四氟乙烯 V 形圈方向装反， 安装时， 其凹面应对向压力髙的介质端， 否则会出现泄漏。
3、密封圈的质量不良，应用合格品替换。
4、密封圈的材质与介质不相容，应选用适宜材料的密封圈。
六、密封箱体与静环压盖结合面之间的泄漏
1、密封箱体与静环压盖配合端面有缺陷，如凹坑、刻痕等。需整修，作为应急措施，可涂布液态密封胶。
2、螺栓力小，压缩垫片时不能把接触面不平的凹坑填满。需加大螺栓力，或用较软的垫片。螺栓力必须大于内部介质压力。因为内压总是使得静环压盖与密封箱体端面趋于分离。用聚四氟乙烯平垫片时，以厚度小于1mm为宜。
3、垫片或密封圈受到损伤，应更换垫片或密封圈。
4、安装时不清洁。异物进入其间，应清除异物。受损伤的密封垫片、密封圈应更换。
5、静环压盖变形，这是因为静环压盖刚度不够而产生的变形。应更换有足够刚度的静环压盖。
6、螺栓受力不均匀，静环压盖单边锁紧。应重新调整螺栓力。
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