金属波纹管是一种具有横向波纹和挠性的多功能薄壁管壳零件,在外力及力矩作用下能产生轴向、角向、侧向及其组合位移,既有弹性特性又有密封特性。在机械、航空航天、石油化工、电力、汽车、船舶及核工业等工业领域得到了越来越广泛的应用。
在金属波纹管阀门中,金属波纹管组件为阀杆与阀体内的工艺流体之间提供了可轴向移动的金属壳体,形成动密封。金属波纹管随着阀杆的移动而压缩和拉伸,确保阀杆密封处在阀门使用的过程中实现零泄漏,防止管路介质的损失,更重要是防止易燃、易爆、有害介质的渗漏,保护环境和人员安全。金属波纹管的疲劳寿命是指在工作条件下,能够保证正常工作的最短工作期限或循环次数,一次循环是波纹管随阀杆从全开到全闭再到全开的运动过程。影响波纹管寿命的因素主要有其结构、几何参数、压力、行程(位移)、温度、材料、制造工艺及其工作介质等。
专家波纹管机械密封使用情况充分调研,并对失效密封从结构设计、材质以及辅助系统布置方面做了充分分析,发现其主要存在三个问题。
1、密封摩擦副端面磨损严重。由于渣油粘度大、流动性差,并且渣油介质中含有粒状和粉末状结焦物,在摩擦副周围不可避免地存在着结焦物,这对摩擦副的危害相当大。结焦物一旦进入密封端面,由于摩擦副高速旋转,很快便将密封端面拉伤,产生划痕,随着聚合物和杂质颗粒不断进入摩擦副端面,密封面逐渐被磨损,最终造成密封泄漏失效。
2、波纹管组件失弹。在实际使用过程中,为了在高温、高压状态下能够实现密封功能,接触式波纹管密封普遍采用较大的压缩量,这样密封端面比压相应会大大提高,摩擦副端面磨损严重,同时产生大量摩擦热。若摩擦热不能及时带走,在高温长期作用下,波纹管刚度或弹性会逐渐减少甚至消失,即失弹,并且温度越高,载荷越大,失弹越快。若波纹管失弹,密封端面在介质压力作用下随即打开,即出现大量泄漏。
3、冲洗油、冷却水消耗量大。为了防止密封部位温度升高,产生结焦,必须采用外冲洗和冷却等措施,以降低摩擦温升、防止结焦、热裂、老化等而导致密封失效。为此,必然消耗大量的冲洗油和冷却水,造成运行费用高。
目前国内有些厂家采用了橡胶0形圈外包一至两层四氟乙烯圈,这种结构一方面解决了四氟乙烯0形密封圈弹性差间题,同时又解决了橡胶0形密封圈变形、老化问题,对这种0形密封圈,我们在抽泵上进行了试验,效果良好。
1、通过分析弹簧形机械密封和金属波纹管机械密封各自的特点,以及金属波纹管机械密封在压缩机上的试验悄况。本文认为金属波纹管机械密封在制冷行业中的应用是可靠的、可以完全满足制冷行业对机械密封的要求。
2、建议在制冷行业中推广金属波纹管机械密封的使用。
3、金属波纹管机械密封在制冷行业广泛应用不仅有现实意义,还有长远的经济效益。
4、金属波纹管机械密封在国内是一门新兴技术,其产品质量还有待进一步提高,成本还需进一步降低,建议有关部门致力于开展这方面的工作。