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化工泵填料密封的主要參數(shù)計(jì)算

編輯:江蘇冠裕  發(fā)布日期:2020-02-21   瀏覽:0

  化工泵填料密封的主要參數(shù)計(jì)算

  主要參數(shù)

  (1)填料函的主要結(jié)構(gòu)尺寸

  填料函結(jié)構(gòu)尺寸主要有填料厚度、填料總長(zhǎng)度(或高度)、填料函總高度等,如圖5-6所示.

圖5-6

  化工泵 填料函尺寸的確定一般有兩種方法:一是以軸(或桿)的直徑d直接選取填料的厚度B,見(jiàn)表5-2再由介質(zhì)壓力按表5-3來(lái)確定填料的環(huán)數(shù),它們所根據(jù)的是有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)或者企業(yè)標(biāo)準(zhǔn);二是依據(jù)一些相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)確定,如

  填料厚度B 機(jī)器 B=(1.5~2.5)d0.5

  閥門(mén) B=(1.4~2.0) d0.5

  填料函內(nèi)徑D D=(d+2B)

  填料函總高度H 機(jī)器 H=(6~8)B+h+2B

  閥門(mén)H=(5~8)B+2B

  式中 h—封液環(huán)高度,h=(1.5~2)B。

  離心泵填料函內(nèi)壁的表面粗糙度Ra<1.6弘m,軸(桿)的表面粗糙度Ra<0.4弘m,除金屬填料外,軸(桿)表面的硬度>1 80 HBS。

  表5-2 填料厚度與軸徑的關(guān)系

  軸徑d/mm ≤16 >16~25 >25~50 >50~90 >90~150 >150

  填料厚度8/mm 3 5 6.5 8 10 12.5

  表5-3 填料環(huán)數(shù)與介質(zhì)壓力的關(guān)系

  介質(zhì)壓力/MPa ≤3.5 >3.5~7.0 >7.0~1 4 >14

  填料環(huán)數(shù) 4 6 8 1 0

  需要強(qiáng)調(diào)的是,填料環(huán)數(shù)過(guò)多和填料厚度過(guò)大,都會(huì)使填料對(duì)軸或軸套表面產(chǎn)生過(guò)大的壓緊力,并引起散熱效果的降低,從而使密封面之間產(chǎn)生過(guò)大的摩擦和過(guò)高的溫度,并且其作用力沿軸向的分布也會(huì)越不均勻,導(dǎo)致摩擦面特別是軸或軸套表面的不均勻磨損,同時(shí)填料也可能燒損,如果密封面間的潤(rùn)滑液膜也因此而被破壞,磨損就會(huì)隨之加速,后造成密封的過(guò)早失效,也會(huì)給后面的檢修、安裝、調(diào)整等工作帶來(lái)很大的不便。如前所述,實(shí)際起密封作用的僅僅是靠近壓蓋的幾圈填料,因此除非密封介質(zhì)為高溫、高壓、腐蝕性和磨損性,一般4~5圈填料已足夠了。

  (2)壓緊載荷與壓蓋螺栓尺寸

圖5-7

 ?、偬盍系膲壕o載荷確定 如圖5-7所示,填料受到壓蓋軸向壓緊后,填料即行壓縮而向內(nèi)端移動(dòng)。在填料接觸的長(zhǎng)度方向取填料微元,其長(zhǎng)度為dz,填料微元受力有:軸向壓力Px和Px+dpx,徑向壓力Py和摩擦力F1和F2。力的平衡方程式為

  F1+F2+π(R2-r2)dpx=0 (5-1)

  軸向壓力Px和徑向壓力Py存在下列關(guān)系

  Py=kpx (5-2)

  式中 k一側(cè)壓系數(shù)(又稱(chēng)柔軟系數(shù)),它是徑向壓力py與軸向壓力Px的比值。

  設(shè)填料內(nèi)、外表面與軸表面和箱體內(nèi)壁面之間的

  摩擦因數(shù)為f,介質(zhì)壓力為pi,則將F1=2πrfpy dx,F2=2πRfpy dx與式(5-2)一起代入式(5—1)得

  由密封要求,x=L處(即內(nèi)端填料處)徑向壓力Py=Pi,并積分

  又R-r=B,則

  式中Px-在x軸向任意長(zhǎng)度上的軸向壓力,Pa;

  k-側(cè)壓系數(shù);

  pi-介質(zhì)壓力,Pa;

  f-填料與軸及填料函內(nèi)壁摩擦因數(shù);

  R,f-填料函內(nèi)徑與軸徑。m;

  B-填料厚度,m;

  L-填料長(zhǎng)度,m。

  在壓蓋端部處,x=0,故壓蓋施加的壓力Pg(單位為Pa)

  這就是說(shuō),壓蓋的壓緊力與介質(zhì)內(nèi)壓力成正比,且與填料的摩擦因數(shù)、側(cè)壓系數(shù)、填料長(zhǎng)度、厚度等有關(guān),為使密封效果良好,填料的摩擦因數(shù)應(yīng)小,側(cè)壓系數(shù)大,填料長(zhǎng)度

  可小,厚度(徑向厚度)大等,并要求壓蓋壓緊力小。在保證密封效果下,Pg越小越好。

  應(yīng)當(dāng)指出,以上是填料裝填正常時(shí)徑向壓力的分布情況。當(dāng)填料裝填不好時(shí),將大大改變此壓力的分布狀況。同時(shí),在填料工作一段時(shí)間后,由于潤(rùn)滑劑流失,填料體積變小。壓緊力松弛,徑向壓力的分布曲線會(huì)變得平緩。

  常用填料與鋼軸的干摩擦因數(shù)如表5-4所示,側(cè)壓系數(shù)如表5—5所示。

  表5-4 常用填料的干摩擦因數(shù)

  材料名稱(chēng) 摩擦因數(shù) 材料名稱(chēng) 摩擦因數(shù)

  石棉0.25~0.4

  尼龍0.3~0.5,

  橡膠0.05~0.1

  皮革0.2~0.4

  毛氈 0.3~0.5.0.15

  柔性石墨0.22

  碳纖維浸漬四氟0.13~0.15,四氟纖維浸漬四氟0.15~O.20,石棉浸漬四氟0.19~0.24

 ?、俦硎居袧?rùn)滑劑的情況。

  表5-5 常用填料的側(cè)壓系數(shù)材料PTFE浸漬

  的石棉填料浸潤(rùn)滑脂的填料石棉編織浸漬金屬箔包石棉類(lèi)柔性石墨側(cè)壓系數(shù)忌0.6 6~0.8 10.6~0.80.8~0.90.9~1.00.28~0.54

  由式(5—4)計(jì)算出壓蓋對(duì)軟填料的壓緊壓力P9后,即可求出截?cái)嘌剌S及填料函內(nèi)壁面的泄漏通道所需的螺栓壓緊載荷F’(單位為N)

  F’=Pg π(R2-r2) (5-5)

  另一方面,裝填料時(shí)將填料壓實(shí)以防止軟填料滲漏所需要壓緊載荷P(單位為N)

  F”=π(R2一r2)Y (5-6)

  式中 y—軟填料的壓緊比壓,Pa。柔性石墨軟填料Y=3.5×106 Pa,石棉類(lèi)軟填料Y=4.0×106 pa,天然纖維類(lèi)軟填料y=2.5×106 Pa o

 ?、趬荷w螺栓尺寸的確定 shou先要確定螺栓的載荷F,即取F,、r中的較大者,則壓蓋螺栓的螺紋根徑db(單位為mm)

  式中 n—螺栓數(shù)目,一般為2~4個(gè);

  [δ]—螺栓材料的許用應(yīng)力,MPa。

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