機械密封密封環的力變形和熱變形

    機械密封密封環的力變形和熱變形：

    機械密封相對轉動的密封面要產生摩擦熱，當動環與靜環相對速度較高時，摩擦熱較大，所產生的摩擦熱首先傳給密封環，致使密封環溫度升高。經過一定時間后，傳遞給密封環的熱量和密封環向周圍介質所散失的熱量相等，達到了穩定的傳熱狀態，此時在密封環內建立了一個穩定的溫度場，密封環內各點具有與初始不同的溫度，因而使密封環產生熱變形。同時，密封環受介質壓力、油膜壓力、彈簧力、離心力等機械力的作用，也會引起動環和靜環的表面變形，此即密封環的力變形。

    機械密封的密封環變形有力變形、熱變形(圖1-16)和殘余變形。由于變形，密封靜、動環在實際使用中會發現端面磨損不均勻，有的靠內徑處磨損較大，有的靠外徑處磨損較大。究其原因，這種現象是由于溫度分布不均勻或作用在環上的壓力不均勻造成密封環變形所產生的。由于各種力、熱變形的客觀存在，致使密封端面的間隙有可能呈現圖1-17所示的五種模型：平行平面間隙、收斂間隙、擴散間隙、收斂一擴散間隙和擴散一收斂間隙。

    圖1~16機械密封環密封面變形形式

   

    圖1-17密封端面間隙模型

   

    影響機械密封縫隙形狀變化的主要因素是軸向力、徑向力、軸向溫度梯度和徑向溫度梯度。對于接觸式機械密封，應盡可能保持密封面的平直和平行，采用合適的變形方式來實現平行平面接觸，來減少泄漏量和磨損、延長密封壽命和改善密封性能。對于非接觸式機械密封，應盡可能使變形后能保持合適的密封面間隙，來保證密封工作穩定性，防止密封面接觸，延長密封壽命。

    機械密封的密封環除了受到力和溫度方面的應力導致變形外，還會由于熱應力過大導致端面熱裂（產生熱應力裂紋，圖1-18所示）出現熱裂的主要原因是密封環表面由于摩擦受熱而環的中心部分不受熱，造成表面熱應力超過材料允許應力的緣故。裂縫使磨損加劇,并在平衡型密封中使密封縫隙開裂造成嚴重的泄漏。因此，應盡可能對密封副材料的性能和使用條件嚴格掌捤。在設計和使用時應充分考慮并采取相應的措施，熱裂是可以避免的。
    圖1-18密封環端面熱裂

   

    不論力變形或者熱變形均會破壞摩擦副端面的平面度和平行性，產生各種流體動、靜壓效應，造成密封面承載能力過大而被打幵，或承載能力過小而嚴重磨損。為此，應盡可能使接觸式機械密封保持密封面平行，而非接觸式機械密封具有穩定的密封面間隙形狀。
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