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水刀旋转密封
来源: 时间:2025-09-28 浏览:107
水刀动密封有两大类,分别是旋转密封和往复密封。旋转密封是旋转喷头和旋转接头的关键技术,旋转密封的成功可以说是设计与制造的密切配合,因为它有许多不可知因素。高压旋转密封首先要解决关键问题就是高压与旋转这一对矛盾。因为越提高压力,密封越是旋转的阻力,这对矛盾处理不好,或者旋转飞速,压力上不去,或者转不起来,密封抱轴。水射流的介质是黏性很低的清水,这对矛盾尤为突出。

水刀动密封有两大类,分别是旋转密封和往复密封。旋转密封是旋转喷头和旋转接头的关键技术,旋转密封的成功可以说是设计与制造的密切配合,因为它有许多不可知因素。高压旋转密封首先要解决关键问题就是高压与旋转这一对矛盾。因为越提高压力,密封越是旋转的阻力,这对矛盾处理不好,或者旋转飞速,压力上不去,或者转不起来,密封抱轴。水射流的介质是黏性很低的清水,这对矛盾尤为突出。

旋转密封的设计原则是:旋转力矩要能克服摩擦阻力使喷头转起来;密封要能保证喷嘴的额定排出压力;密封不因压力与转速的提高而抱轴。

为此,旋转密封大都采用套筒间隙节流密封。密封的目的是保证在泵与喷嘴匹配前提条件下的额定排出压力和流量(流量偏低,压力也就自然上不去),而不是没有泄漏量。保证了前者,泄漏量也就稳定控制了,这就是好的旋转密封。上述方程是同一性质的不同表达式,适用于不同的计算场合。但其前提是严行间隙不产生相对位移。

 对于液压间隙密封,理论认为间隙内部形成了油膜,油膜的存在使套筒浮动。将这一油膜理论引申到“水膜”,事实上因为水的黏性太小,难以成膜。但当将套筒内壁以沟槽分隔,在密封高压水的同时,无需任何外加条件就能解决间隙润滑和冷却问题。这样,水膜的假设就不无道理。可以想象,分隔内壁沟槽蓄水,是有利于形成水膜的。套简易采用高弹性材料,如QBe2.4等。

 填料也可以用于旋转密封,只是高压下填料易变形,出现抱轴现象,所以旋转密封慎用填料。填料密封多用于低速、强制情况下的旋转密封,如某些旋转接头、绞盘、旋转推进器等。

 往复密封是保证高压水发生设备工况的关键,也是衡量成套设备运行可靠性的重要标志。因密封工况(如压力、流量、介质、柱塞线速度)的差异,往复密封在材料和结构上多有变化,这样就有了填料密封、间隙密封、组合密封。泄漏,也是密封段润滑与冷却的需要,有利于提高往复密封寿命。密封寿命不只是简单的时间长度,而是与其判据即压力或流量下降变化互为因果关系,亦即当压力或流量下降到某一限度,此时密封的时间即为其寿命。据此理论和实际运行数据总结的寿命指标也就因高压水发生设备的压力级而异了。这就是说,相同工况的密封有着相同的寿命判据,以此区别出不同密封的寿命。可见,性能指标和寿命判据也就是密封工况的变化过程,也就是密封寿命的始终记录。密封寿命是制造商和用户都共同关注的敏感问题,标准给出了比较科学的规定。

填料通常是缠裹在轴或杆件上受压后达到密封作用的密封件。填料有编织成型呈开口状的,也有模压成型呈环状的。当它轴向受压缩后,就会径向延展实现密封。

通常要求的填料密封并非是无泄漏密封,它们相当紧裹却产生了很小的泄漏,大多数情况下这种泄漏恰恰是填料材料的润滑剂。甚至还有这种说法:如果在这种泄漏比预期的还要更小的情况下,填料密封要另行润滑。也就是说,适度的泄漏量减少了摩擦和磨损,高压泵往往对密封段采用回水方式或油杯强制滴油方式冷却和润滑。换言之,密封的实质是不密封,只是控制稳定的泄漏量。    填料可以做成多种形状:有将浸渍纤维压成方形断面的,也有各种型式相互组合的填料.v型填料是最常用的一种型式,其填料密封圈相互结合部位往往留有空腔,当密封时这儿就是一个润滑剂蓄区。

 随着密封工况的不同,填料材料多种多样,常见的有铝.铜、铅箔、铅、铜丝编织物等金属填料;合成橡胶、皮革、亚麻、纱纤、柔性石墨、塑料和石棉等非金属填料。早期的高压,超高压密封材料为牛皮,由于该材料缺乏自润滑和弹性,在压力下很容易抱轴或刮伤柱塞,而且不适应水介质。后来,密封材料向高分子材料发展,如填充PTFE(通常填充石墨、玻璃纤维、金属氧化物、青铜和二硫化钼)、弹性聚氯乙烯树脂以及软金属成型填料的发展,为填料密封向高压化发展开辟了一条新路。

 天然苎(青)麻纤维填料,通过浸渍PTFE乳液,经特殊工艺编织成绳状.其强度高,耐磨性和抗腐蚀性好。这种填料具有体积稳定、自润滑和不磨伤轴的特点,工作寿命长。该填料的pH值为5-11,适应温度-30- 120℃,密度约为1.25g/cm。,适应线速度2m/s,用于100MPa高压往复密封效果良好,但需辅以支撑环和弹簧等。另外,凡使用填料一定要在装配前以模具压型,其方法是把填料缠绕在与机器轴相同直径的木棒上,以锋利的刀按45℃进行切割,把切断的填料装入与填料函尺寸相同的模具内(为了便于装配,模具的内外径分别比填料函大和小0.2mm),置于压机上,以30-50MPa的压力压成环状,安装前还需表面涂润滑脂。若用于更高压力,则需组合间隙密封。

 高压密封采用芳纶1414(密度为1. 40-1. 45g/cm3)也获得良好效果。芳纶纤维与其他纤维的材料力学性能见表    芳纶纤维编织填料主要使用聚四氟乙烯乳液和甲基硅油作为填料性能处理的浸渍材料。

一超高压填料密封结构。它使密封主休活塞式,这样就简化了缸体内腔形状和尺寸。密封主体为在金属垫圈4前端将金属填料5与氟塑料填料6间置,这两种密封圈的结合面角度一般相差2°-5°,以利螺母2的预紧。液体压力作用在杠件3上,这个压力由填料56承受,它们的面积比杆件小,所以这种情况下密封表面是无补偿的,填料内的应力大于液体的工作压力。

具有无补偿面积的另一种密封。在这种情况下,由于填料的面积比密封环的面积小,呈无补偿性,整个结构由螺母压紧并保证初始密封。这种密封虽然简单,但经历第一次负荷后很容易失效,只适应于线速度很低的个别工况。

       柱塞的高压填料密封结构,其工作表面为平面或锥面的压环7。的填料做成V形;则将填料做成双层带锥面的筒形,分别密封内、外层高压液体,还有一个共同点是在填料和压环之间都留有自由空隙。各环间直径存在以下关系。因为填料应力与工作压力比值n较大,易破坏压环7,需在压环圆周钻4个I-l. Smm小孔以平衡内外侧壁的压力,水刀改进压环的工作条件。弹簧预压填料密封,方形填料以隔环间置。
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