一、靜環(huán)有幾種?靜環(huán)安裝在機(jī)器設(shè)備的殼體、壓蓋、法蘭等靜止部位上,它與動環(huán)組成的密封端面防止介質(zhì)泄漏,也有補(bǔ)償環(huán)和非補(bǔ)償環(huán)之分。當(dāng)補(bǔ)償機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)在動環(huán)一側(cè)時,密封端面磨損后,靜環(huán)不能進(jìn)行補(bǔ)償,叫做非補(bǔ)償型靜環(huán)。反之,稱為補(bǔ)償型靜環(huán),當(dāng)密封端面磨損后,靜環(huán)在彈性元件作用下,做軸向移動進(jìn)行補(bǔ)償。非補(bǔ)償型靜環(huán)應(yīng)用較多,都用于旋轉(zhuǎn)型密封。靜環(huán)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(yīng)用的密封環(huán)有哪些種類?根據(jù)制造方法和材料的不同,目前應(yīng)用的密封環(huán)有整體式密封環(huán)(用同一種材料制造)、組合式密封環(huán),表面堆焊硬質(zhì)合金和噴涂陶瓷等多種結(jié)構(gòu)。三、整體式密封環(huán)有哪些種類?這種密封環(huán)因用同一種材料制成,材料的性能在密封環(huán)的各個部位均勻一致,沒有組合式密封環(huán)泄漏和分離的缺陷,也沒有電化學(xué)腐蝕的可能。制造軟環(huán)大都用石墨,制造硬環(huán)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(dāng)?shù)臒崽幚砉に嚕蕴岣咂溆捕群湍湍バ浴_@類材料價格較低,如果使用恰當(dāng),也有較長的壽命。為了進(jìn)一步提高硬度和延長使用壽命,可采用硬質(zhì)合金制造。常用的硬質(zhì)合金為鈷基碳化鎢,性能較好,但價格高。鋼結(jié)硬質(zhì)合金的價格較低。為了提高在腐蝕介質(zhì)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(huán)。
三、為什么出現(xiàn)組合式密封環(huán)?碳化鎢等材料有優(yōu)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(xiàn)了組合式密封環(huán)。密封端面采用硬質(zhì)合金,密封環(huán)的基體(稱為環(huán)座)則用普通材料制成。為解決硬質(zhì)合金環(huán)和環(huán)座之間的聯(lián)接和密封,產(chǎn)生了熱裝式、帶密封圈式、焊接和釬焊四種組合式密封環(huán)。
五、帶O形圈的組合式密封環(huán)結(jié)構(gòu)怎樣?這種組合式密封環(huán)在硬質(zhì)合金環(huán)與環(huán)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(zhì)合金環(huán)與環(huán)座組合在一起。在硬質(zhì)合金環(huán)與環(huán)座的平面結(jié)合處設(shè)銷釘,以傳遞扭矩。此種組合結(jié)構(gòu),無組合應(yīng)力產(chǎn)生,也無由此引起的組合密封環(huán)的密封端面的變形,但是組合密封環(huán)零件的數(shù)量增加了,還需要在硬質(zhì)合傘環(huán)上鉆孔或槽,給制造增加了難度,同時由于增設(shè)了O形圈,密封環(huán)的使用溫度受到了限制。
六、熱裝式密封環(huán)的結(jié)構(gòu)怎樣?為提高帶O形圈密封環(huán)的使用溫度,出現(xiàn)了熱裝式密封環(huán)。它是靠硬質(zhì)合金環(huán)和環(huán)座之間的過盈配合來傳遞扭矩并實(shí)現(xiàn)密封,是目前應(yīng)用最多的一種密封環(huán)。這種密封環(huán)組合時將環(huán)座加熱,環(huán)座孔受熱脹大,放入硬質(zhì)合金環(huán),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(huán)的缺點(diǎn)是,隨著時間的推移,環(huán)境和使用溫度的變化,密封端面的平面度將發(fā)生變化而不符合要求。究其原因,一是熱裝結(jié)構(gòu)本身存在過盈,且接觸應(yīng)力不均勻,使之產(chǎn)生機(jī)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(shù))的差異使硬質(zhì)合金環(huán)和環(huán)座的配合部位不能同步脹縮,過盈量發(fā)生變化,接觸應(yīng)力也隨著發(fā)生變化,這種變化對密封環(huán)的使用產(chǎn)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(zhì)合金環(huán)脫落。熱裝式密封環(huán)目前有三種結(jié)構(gòu),圖23a是制造廠早期生產(chǎn)的,結(jié)構(gòu)較為簡單。但是由于硬質(zhì)合金環(huán)和輔助密封圈接觸,一旦硬質(zhì)合金環(huán)松脫,運(yùn)轉(zhuǎn)時輔助密封圈被嚴(yán)重磨損,會出現(xiàn)大量泄漏。而圖23b是在圖23a的基礎(chǔ)上改進(jìn)的,輔助密封圈不和硬質(zhì)合金環(huán)接觸,不存在上述缺陷,只是硬質(zhì)合金環(huán)和環(huán)座之間有輕微泄漏。為了減少硬質(zhì)合金環(huán)密封端面的不均勻變形,環(huán)座的熱裝部位內(nèi)外設(shè)置環(huán)形槽(圖23c),使硬質(zhì)合金環(huán)外圓柱面的接觸應(yīng)力趨于均勻,以減少碳化鎢環(huán)的變形,使用效果較好。
七、焊接的組合式密封環(huán)有哪些特點(diǎn)?為克服熱裝式密封環(huán)松脫的缺陷,出現(xiàn)了焊接的密封環(huán)(圖24)。所用的硬質(zhì)合金是以Cr3C2為硬質(zhì)相、Ni為粘結(jié)相的燒結(jié)合金材料。耐腐蝕優(yōu)于YG6等硬質(zhì)合金,高溫下具有優(yōu)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(dǎo)熱性能較差,僅為YG6的1/3,線膨脹系數(shù)大,比YG6大1倍多,為10.2x10-o/℃(10~500℃時)。這兩點(diǎn)決定了耐熱沖擊性能不如YG6好。正因?yàn)榫€膨脹系數(shù)較大,和馬氏體不銹鋼接近(10~500℃時為11×10-6/℃),為和環(huán)座焊接提供了有利條件。焊接時需在環(huán)和座之間鋪放一層鎳基粉末,置于真空電阻爐中,經(jīng)1100℃高溫熔焊,然后進(jìn)行回火處理,以消除焊接應(yīng)力。由于是焊接的密封環(huán),硬質(zhì)合金環(huán)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(jié)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(zhì)合金廠研制成功。
八、釬焊的組合式密封環(huán)結(jié)構(gòu)怎樣?為保持碳化鎢的優(yōu)良性能,克服熱裝密封環(huán)變形和松脫的缺陷,出現(xiàn)了釬焊的密封環(huán)圖25為這種環(huán)的結(jié)構(gòu)。在環(huán)座上開坡口,用一種低熔點(diǎn)焊料,在環(huán)和座之間施焊,焊料熔化后將環(huán)和座聯(lián)接在一起,并實(shí)現(xiàn)兩者之間的密封。這種密封環(huán)的突出優(yōu)點(diǎn)是硬質(zhì)合金環(huán)不變形。一方面環(huán)和座之間的配合面上無擠壓應(yīng)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(huán)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(yīng)力已被焊料吸收。這種密封環(huán)國外有的公司(廠商)已成系列,國內(nèi)齊魯石化公司勝利煉油廠委托科學(xué)院金屬腐蝕與防護(hù)研究所研制成功。經(jīng)過兩年多的現(xiàn)場應(yīng)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(huán)。