基于机泵知识和对机封泄漏的解析与探究.doc

山东化工职业学院毕业设计（论文）题 目： 基于机泵知识和对机封泄漏的解析与探究 年级专业： 08机械制造与自动化 学生姓名： 李谦 学 号： 200802030027 指导教师：王俊泽 职 称：讲 师 导师单位： 山东化工职业学院机电工程系论文完成时间： 2010 年 11 月 22 日毕业设计（论文）任务书发给学生 李谦 1设计(论文)题目： 基于机泵知识和对机封泄漏的解析与探究 2学生完成设计(论文)期限： 2011 年 5 月 20 日 3设计(论文)课题要求： （1）所选课题应体现专业基本训练，有利于巩固，深化和扩充所学知识； （2）设计结构要合理，条理要鲜明 ；理论分析与计算准确，数据可靠，图表单位等符合国家或行业标准。 （3）设计内容应能充分体现实际工作中的需要，并能根据需要提出自己的观点或具体的解决措施，要有自己独到的见解，不能套用和抄袭他人成果； （4）设计格式必须符合山东化工职业学院机电工程系毕业设计（论文）组织管理要求； （5）设计（论文）写作过程中要大量查阅文献资料，以加深对理论知识的理解，提高解决实际工作问题的能力； （6）严格按时间控制点完成毕业设计。 4实验（上机、调研）部分要求内容： 1）严格按照毕业设计程序进行切实有效的实践调研； 2）调研实践活动要结合所选课题有针对性有计划地实施； 3）在实际调研中检验论证有关结论或方案的实用性； 4） 利用计算机等现代化媒体工具进行图形图表等的绘制实践。 5文献查阅要求： 1）查阅图书、期刊等文献资料了解当前相关课题研究的最新成果及发展趋势 。 2）参阅厂方内部资料，熟悉与课题相关设备、流程、工艺等。 3）结合所选课题，利用网络等多种渠道查阅大量资料 ，使自己的设计符合时代发展，具有前瞻性 ，科学性，实用性。 4）查阅的资料要真实可靠。 6发出日期： 2010 年 6 月 25 日 7学生完成日期： 2010 年 11 月 22 日指导教师签名： 学 生 签 名： 审批意见： 系主任签名： 年 月 日摘 要我厂有两台200ay-150型不锈钢渣油泵,负责常减压车间渣油回炼输送工作。该泵原来轴封采用填料密封,由于泄漏量大,污染环境,后改为DBN90机械密封,动环采用YG6硬质合金,静环为DM-4石墨环,密封圈采用O型铝制密封圈。运行一段时间后效果不理想,经常发生泄漏现象,不但增加了维修费用,而且影响了正常的渣油外输。针对这种情况,我们对其进行了分析改进。针对炼油装置渣油泵接触式波纹管机械密封频繁失效,使用寿命短的问题,设计出一种新型非接触式波纹管机械密封,介绍了其结构特征及技术优势。工业应用结果表明:新型非接触式波纹管密封具有无泄漏、安全,使用寿命长,封油消耗量少以及维修费用低等优点, 并在工厂行业具有广阔应用前景。关键词：机械密封 非接触式 波纹管 渣油泵 密封泄漏 摩擦副 YG硬质合金 目 录任务书2摘要4前沿7第一章 化工油泵的认识811 化工行业现状分析 81.2 基础知识的学习81.2.1 离心泵的基本构造81.2.2 离心泵的过流部件91.3 离心泵的工作原理101.4 离心泵的重要的性能曲线101.4.1 流量扬程特性曲线101.4.2 流量功率曲线111.4.3 流量效率曲线111.4.4 泵流量调节的主要办法11第二章 密封的发展和使用142.1填料密封的应用发展14 2.1.1填料密封的设计1421.2填料密封的工作机理142.1.3盘根填料在泵使用中的发展152.2机械密封的发现和应用162.2.1机械密封安装和使用要求16.2.2.2机械密封安装、使用技术要领17第三章 机械密封泄漏的处理和创新183.1 生产现状的概述183.2新型密封的探究183.21结构特征183.22技术优势19第四章 产品性能参数的分析214.1 基于约束的产品族参数214.1.1设计的开发及合理性论2141.2设计自由约束214.2基于产品族的装配22结论23前 沿泵在化工流程生产流水线上被广泛应用，品种规格繁多。对它的分类方法也各不相同，按其工作原理可以分为三大类：叶片式油泵，容积式油泵，其他类型油泵。离心泵的应用是很广泛的，在国民经济的许多部门要用到它。在化工生产流程系统中几乎是不可缺少的一种设备，如若把化工行业的油线管网当作人身的血管系统，那么离心泵就是压送血液的心脏。由于离心泵是一种重要的设备，而且它的运转过程中会不断的出现泄漏等现象！为了合理，经济的选择和使用油泵，以保证化工炼厂行业的安全和生命存活，就必须对离心泵的工作原理和基本性能以及做好防泄漏等方面有所了解。 炼油行业减压塔底渣油泵是蒸馏装置的关键设备 ,主要作用是为减压塔底渣油提供输送动力。渣油为高真空度下不能蒸发汽化的塔底油品 ,具有温度高、易结焦、相对含硫量高以及易腐蚀等特点。炼油装置渣油泵通常采用接触式单端面波纹管机械密封作为其轴封 ,但使用效果不理想 ,经常会出现滴漏、渗漏并最终导致突然大量泄漏 。因输送介质渣油为高温热油 温度高达 300 以上 ,一旦密封失效产生泄漏 ,将带来极大的安全隐患 ,它不仅污染环境 ,造成经济损失 ,而且往往会导致火灾等重大事故。针对以上情况,设计了一种新型非接触式波纹管密封 ,并成功进行了工业应用。工业应用表明 ,新型非接触式波纹管密封不仅可以实现渣油的无泄漏、装置长周期安全运转 ,而且辅助系统结构简单 ,运行费用低 ,经济效益显著第一章 化工油泵的认识11化工行业现状分析目前，油泵行业的科研单位侧重于模拟机理、配试机理等基础性研究，生产单位侧重于产品仿制和改型，很少研究油泵类产品设计开发过程。国内大多数生产厂家的新产品从设计到定型经历很长时间，造成产品开发周期长，质量不佳，介质密封更是一种考验。针对油泵生产行业在产品开发过程中的不足，我们提出了基于知识和技术的对油泵设计和材质的不断更新和研制。通过改进和完善油泵产品的设计过程，使产品开发过程模型能覆盖用户需求、初步设计、模拟性能分析、详细设计和装配分析等过程。对此，我们可以在实际生产和工作中得到身心体会，我们本书中不做更多讲解，我们要在本书中了解的更多的是有关介质密封的知识和探讨。 在对介质密封方案设计与生产阶段，可采用基于实例的设计方法或模型的设计方法进行主关键参数的设计和说明。前者将充分利用方案设计实例库，按照适宜的检索方法进行方案的检索，并按需求变化改变实例；后者则基于数学模型，选用不同的经验系数进行设计。方案设计后，可进行模拟性能仿真，由性能评价及再设计系统决定对某些主参数的修改。详细设计中，主要通过基于约束的产品族设计方法，进行密封部件的结构设计参数审核后，即可进行装配仿真分析生产等工作。各种要求要求我们不断的去追求知识领域和大胆的去思考创新。1.2基础知识的学习1.2.1离心泵的基本构造离心泵的基本构造是由六部分组成的分别是叶轮，泵体，泵轴，轴承，密封环，填料函。1、叶轮是离心泵的核心部分，它转速高出力大，叶轮上的叶片又起到主要作用，叶轮在装配前要通过静平衡实验。叶轮上的内外表面要求光滑，以减少水流的摩擦损失。2、泵体也称泵壳，它是油泵的主体。起到支撑固定作用，并与安装轴承的托架相连接。3、泵轴的作用是借联轴器和电动机相连接，将电动机的转距传给叶轮，所以它是传递机械能的主要部件。4、轴承是套在泵轴上支撑泵轴的构件，有滚动轴承和滑动轴承两种。滚动轴承使用牛油作为润滑剂加油要适当一般为2/33/4的体积太多会发热，太少又有响声并发热！滑动轴承使用的是透明油作润滑剂的,加油到油位线。太多油要沿泵轴渗出并且漂贱，太少轴承又要过热烧坏抱轴造成事故！在油泵运行过程中轴承的温度最高在85度一般运行在60度左右，如果高了就要查找原因（是否有杂质，油质是否发黑，是否进水）并及时处理！5、密封环又称减漏环。叶轮进口与泵壳间的间隙过大会造成泵内高压区的油经此间隙流向低压区，影响泵的出油量，效率降低！间隙过小会造成叶轮与泵壳摩擦产生磨损。为了增加回流阻力减少内漏，延缓叶轮和泵壳的所使用寿命，在泵壳内缘和叶轮外援结合处装有密封环，密封的间隙保持在0.251.10mm之间为宜。6、填料函主要由填料，水封环，填料筒，填料压盖，水封管组成。填料函的作用主要是为了封闭泵壳与泵轴之间的空隙，不让泵内的介质流到外面来也不让外面的空气进入到泵内。始终保持油泵内的性能！当泵轴与填料摩擦产生热量就要靠水封管住水到水封圈内使填料冷却！保持油泵的正常运行。所以在油泵的运行巡回检查过程中对填料函的检查是特别要注意！在运行600个小时左右就要对填料进行更换。采用填料密封,由于泄漏量大,污染环境,后改为波纹管机械密封，我们将在以后学习中重点讲解！1.2.2离心泵的过流部件离心泵的过流部件有：吸入室，叶轮，压出室三个部分。叶轮室是泵的核心，也是流部件的核心。泵通过叶轮对液体的作功，使其能量增加。叶轮按液体流出的方向分为三类：（1）径流式叶轮（离心式叶轮）液体是沿着与轴线垂直的方向流出叶轮。（2）斜流式叶轮（混流式叶轮）液体是沿着轴线倾斜的方向流出叶轮。（3）轴流式叶轮液体流动的方向与轴线平行的。叶轮按吸入的方式分为二类：（1） 单吸叶轮（即叶轮从一侧吸入液体）。（2） 双吸叶轮（即叶轮从两侧吸入液体）。叶轮按盖板形式分为三类：（1） 封闭式叶轮。（2） 敞开式叶轮。（3） 半开式叶轮。其中封闭式叶轮应用很广泛，前述的单吸叶轮双吸叶轮均属于这种形式。1.3、离心泵的工作原理离心泵的工作原理是：离心泵所以能把介质送出去是由于离心力的作用。油泵在工作前，泵体和进油管必须罐满介质行成真空状态，当叶轮快速转动时，叶片促使介质很快旋转，旋转着的介质在离心力的作用下从叶轮中飞去，泵内的介质被抛出后，叶轮的中心部分形成真空区域。介质原的介质在大气压力的作用下通过管网压到了进水管内。这样循环不已，就可以实现连续抽液。在此值得一提的是：离心泵启动前一定要向泵壳内充满介质以后，方可启动，否则将造成泵体发热，震动，出油量减少，对油泵造成损坏（简称“气蚀”）造成设备事故！离心泵的种类很多，分类方法常见的有以下几种方式1按叶轮吸入方式分：单吸式离心泵 双吸式离心泵。2按叶轮数目分：单级离心泵 多级离心泵。3按叶轮结构分：敞开式叶轮离心泵 半开式叶轮离心泵 封闭式叶轮离心泵。4按工作压力分：低压离心泵 中压离心泵 高压离心泵。5按泵轴位置分：卧式离心泵边 立式离心泵。1.4、离心泵的重要的性能曲线泵的性能参数如流量Q 扬程H 轴功率N 转速n 效率之间存在的一定的关系。他们之间的量值变化关系用曲线来表示，这种曲线就称为泵的性能曲线。泵的性能参数之间的相互变化关系及相互制约性：首先以该泵的额顶转速为先决条件的。泵性能曲线主要有三条曲线：流量扬程曲线，流量功率曲线，流量效率曲线。1.4.1、流量扬程特性曲线它是离心泵的基本的性能曲线。比转速小于80的离心泵具有上升和下降的特点（既中间凸起，两边下弯），称驼峰性能曲线。比转速在80150之间的离心泵具有平坦的性能曲线。比转数在150以上的离心泵具有陡降性能曲线。一般的说，当流量小时，扬程就高，随着流量的增加扬程就逐渐下降。1.4.2、流量功率曲线轴功率是随着流量而增加的，当流量Q=0时，相应的轴功率并不等于零，而为一定值（约正常运行的60%左右）。这个功率主要消耗于机械损失上。此时水泵里是充满介质的，如果长时间的运行，会导致泵内温度不断升高，泵壳，轴承会发热，严重时可能使泵体热力变形，我们称为“闷水头”，此时扬程为最大值，当出水阀逐渐打开时，流量就会逐渐增加，轴功率亦缓慢的增加。1.4.3、流量效率曲线 它的曲线象山头形状，当流量为零时，效率也等于零，随着流量的增大，效率也逐渐的增加，但增加到一定数值之后效率就下降了，效率有一个最高值，在最高效率点附近，效率都比较高，这个区域称为高效率区。1.4.4泵流量调节的主要办法1. 改变离心泵特性曲线 根据比例定律和切割定律，改变泵的转速、改变泵结构（如切削叶轮外径法等）两种方法都能改变离心泵的特性曲线，从而达到调节流量（同时改变压头）的目的。但是对于已经工作的泵，改变泵结构的方法不太方便，并且由于改变了泵的结构，降低了泵的通用性，尽管它在某些时候调节流量经济方便1，在生产中也很少采用。这里仅分析改变离心泵的转速调节流量的方法。从图1中分析，当改变泵转速调节流量从Q1下降到Q2时，泵的转速（或电机转速）从n1下降到n2，转速为n2下泵的特性曲线Q-H与管路特性曲线He=H0+G1Qe2（管路特曲线不变化）交于点A3(Q2，H3)，点A3为通过调速调节流量后新的工作点。此调节方法调节效果明显、快捷、安全可靠，可以延长泵使用寿命，节约电能，再来降低转速运行还能有效的降低离心泵的汽蚀余量NPSHr，使泵远离汽蚀区，减小离心泵发生汽蚀的可能性2。缺点是改变泵的转速需要有通过变频技术来改变原动机）的转速，原理复杂，投入资金较大，且流量调节范围小。2.泵的串、并连调节办法 当单台离心泵不能满足输送任务时，可以采用离心泵的并联或串联操作。用两台相同型号的离心泵并联，虽然压头变化不大，但加大了总的输送流量，并联泵的总效率与单台泵的效率相同；离心泵串联时总的压头增大，流量变化不大，串联泵的总效率与单台泵效率相同。不同调节办法下泵的能耗分析 在对不同调节办法下的能耗分析时，文章仅针对目前广泛采用的阀门调节和泵变转速调节两种调节办法加以分析。由于离心泵的并、串联操作目的在于提高压头或流量，在化工领域运用不多，其能耗可以结合图2进行分析，方法基本相同。3. 阀门调节流量时的功耗 离心泵运行时，电动机输入泵轴的功率N为： NvQH 式中N轴功率，w； Q泵的有效压头，m； H泵的实际流量，m3/s； v流体比重，N/m3； 泵的效率。 当用阀门调节流量从Q1到Q2，在工作点A2消耗的轴功率为： NA2vQ2H2 vQ2H3实际有用功率，W； vQ2(H2H3)阀门上损耗得功率，W；vQ2H2(11)离心泵损失的功率，W。4. 变速调节流量时的功耗 在进行变速分析时因要用到离心泵的比例定律，根据其应用条件，以下分析均指离心泵的变速范围在20%内，且离心泵本身效率的变化不大3。用电动机变速调节流量到流量Q2时，在工作点A3泵消耗的轴功率为： NA3vQ2H3 同样经变换可得： NA3vQ2H3vQ2H3(11) （2） 式中 vQ2H3实际有用功率，W； vQ2H3(11)离心泵损失的功率，W。第二章 密封的发展和使用在上节的学习中我们，学习了有关化工行业主要设备泵的知识和结构。相信我们对他的结构有了深刻和自己的理解和了解，在本节中我们将重点学习和探究有关密封的发展和创新，在我们的生产过程中，介质的泄露一直是我们所困扰和在不断开发的知识创新点，我们有原来的填料密封 到后来的的机械密封和不同形式的机械密封，以至于我们后来会广泛应用的无泄漏屏蔽式油泵。2.1填料密封的应用发展 2.1.1填料密封的设计 在最初的泵设计和使用中，其密封形式多采用的是填料密封。它有填料函和填料等简单结构，在填料函内填充一种优良的密封软材料，它是由碳纤维、高纯度石墨、聚四氟乙烯、有机密封剂等组成。它耐热-18200，最大压力0.7Mpa，最大线速度8m/s，耐腐蚀性强，适用介质PH值范围413，主要适用于水介质。这种软填料状态为胶泥状，摩擦系数低、混合体之间分子吸引力小。在轴的运转过程中，填料中的纤维会缠绕在轴上，并随轴一起转动，形成一个“旋转层”，此“旋转层”起到了保护轴或轴套的作用，避免了轴套磨损，减小了动力消耗；随着“旋转层”直径的逐渐增大，轴对纤维的缠绕能力将逐步减弱，没有与轴缠绕，并且与填料腔内壁保持相对静止，在填料腔内形成一个“剪切层”，此时相对旋转运动的摩擦剪切区域就存在于填料中间而不是存在于填料与轴之间。另外在注入的填料两端压入聚四氟乙烯编结填料，利用此编结填料端环将混合软填料压紧。为了使轴在高速转动过程中，混合软填料不被挤压摔出，特意在填料腔体和压盖处设计加工了螺旋槽，值得注意的是填料两端的螺旋槽方向应互为相反，这样保证轴旋转时能产生使混合填料受到向内的泵送作用，有效防止了填料的飞溅。21.2填料密封的工作机理 在机械行业填料密封主要用作动密封。常用作离心泵、压缩机、真空泵、搅拌机的转轴密封，在填料密封的设计选择上，应以机械设备的工作条件为主要考虑因素，填料的选择应考虑具备如下条件： 1、有一定的塑性，在压紧力作用下能产生一定的径向力并与紧密轴接触。 2、有足够的化学稳定性，不污染介质，填料不被介质泡胀，填料中的浸渍剂不被介质溶解，填料本身不腐蚀密封面。 3、填料自润滑性能良好，耐磨，摩擦系数小。 4、轴存在少量偏移时，填料应有足够的浮动弹性。 5、制造简单、填装方便 为此，需要经常对填料的压紧程度进行调节，使填料中的润滑剂在运行一段时间而有所流失之后，再挤出一些润滑剂，同时补偿填料因体积变化所造成的压紧力松弛。当然这样经常挤压填料，最后将使浸渍剂枯竭，所以定期更换填料是必要的。此外，为了维持液膜和带走摩擦热，有意让填料处有少量泄漏也是必要的。 2.1.3盘根填料在泵使用中的发展 事物的发展和应用我们是了解它的规律的，任何一种新事物的发展也总是要求我们不断的去了解和开发的，对于我们的生产更是这样的。 泵的轴封一般采用油浸石棉盘根或油浸棉纱盘根。油浸石棉盘根具有耐热性、柔软性好、强度高等优点，但它也有致命的缺点：编结后表面粗糙、摩擦系数大、有渗漏现象，另外使用久了浸入的润滑剂容易流失。浸油棉纱盘根在水中长期浸泡会变得很硬，而且由于膨胀系数大，摩擦力较大。在实际生产中，经常出现这样的状况：新修好的设备，开始运行时轴封状况良好，但用不了多久，泄漏量便不断增加，调整压盖和更换填料的工作也逐渐频繁，运转不到一个周期，轴套就已磨损成花瓶状，严重时还会出现轴套磨断，并且水封环后面更换不到的盘根均已腐烂，无法起到密封作用。 总的来开，盘根填料具有如下缺点（1）盘根填料与轴直接接触，且相对转动，造成轴与轴套的磨损，所以必须定期或不定期更换轴套。（2）为了使盘根与轴或轴套间产生的摩擦热及时散掉，盘根密封必须保持一定量的泄漏，而且不易控制。（3）盘根与轴或轴套间的摩擦，造成电机有效功率降低，消耗电能，有时甚至达到510的惊人比例。总的来看，盘根填料具有如下缺点：从填料密封的原理来看，流体在密封腔内可泄漏的通道有三处：其一是流体穿透纤维材料造成泄漏；其二是从填料与填料箱体之间泄漏；其三是从填料与轴表面之间泄漏。因此防止水泵泄漏最为关键的措施是：（1）合理选择密封填料；（2）设计合理的密封腔体，调整适当的密封压紧力 针对于它的发展和科技的不断进步，我们经过生产中的经验、生产、管理，以及数据库技术的广泛应用，产品开发部门已记录了大量有关产品开发的数据库，据库知识发现技术挖掘。我们急需一种更好的更完善的密封。 2.2机械密封的发现和应用 在科技科研不断发展的今天我们在这一领域的不断完善我们逐步在这一领域里一机械密封代替了填料密封这一发现，这同样是一个时期的创新，要求我们在学习和了解之后，通过生产实践来对他又一次的发展和更新。 机械密封的安装要求要比填料密封要高得多，比如，对其各个密封点的不同要求，动密封和静密封等。 2.2.1机械密封安装和使用要求1）必须按工况条件与主机情况选择适宜型号的机械密封与材料匹配，才能确保机封正常运转及使用寿命。2）安装机械密封部位的轴（轴套）的径向跳动公差应0.04mm，转子的轴向窜动量0.1mm。3）安装机械密封静止环的密封端盖（或壳体），定位端面对轴的垂直度0.04mm。4）机械密封在安装时，必须将轴（轴套）、密封腔体、密封端盖及机械密封本身清洗干净，防止任何杂质进入密封部位。5）当输送介质温度偏高、过低、或含有杂质颗粒、易燃、易爆、有毒时，必须参照机械密封有关标准，采取相应的阻封、冲洗、冷却、过虑等措施。6）机械密封安装时，应有适当的润滑。按产品安装说明书，保证机械密封的安装尺寸。7）设备在运转前必须充满介质，以防止干摩擦而使密封失效。8）样本中单弹簧传动的机械密封，应合理选择弹簧旋向，一般从静止环端看，轴转向为顺时针时，应选右旋弹簧。反之则选左弹簧。 2.2.2 机械密封安装、使用技术要领1）、设备转轴的径向跳动应0.04毫米，轴向窜动量不允许大于0.1毫米；2）、设备的密封部位在安装时应保持清洁，密封零件应进行清洗，密封端面完好无损，防止杂质和灰尘带入密封部位；3）、在安装过程中严禁碰击、敲打，以免使机械密封摩擦付破损而密封失效；4）、安装时在与密封相接触的表面应涂一层清洁的机械油，以便能顺利安装；5）、安装静环压盖时，拧紧螺丝必须受力均匀，保证静环端面与轴心线的垂直要求；6）、安装后用手推动动环，能使动环在轴上灵活移动，并有一定弹性；7）、安装后用手盘动转轴、转轴应无轻重感觉；8）、设备在运转前必须充满介质，以防止干摩擦而使密封失效；9）、对易结晶、颗粒介质，对介质温度80oC时，应采取相应的冲洗、过滤、冷却措施，各种辅助装置请参照机械密封有关标准10）、安装时在与密封相接触的表面应涂一层清洁的机械油，要特别注意机械油的选择对于不同的辅助密封材质，避免造成O型圈侵油膨胀或加速老化，造成密封提前失效。11）、密封端面跳动量不应大雨0。05mm，安装机械密封调整压缩量是关键的；另外如楼上所说，乙丙胶的O型圈是严格禁止润滑油的！ 第三章 机械密封泄漏的处理和创新3.1 生产现状的概述 在上节的学习过程中我们学习和分析了机械密封，而在上述学习中我们接触的全是接触式机械密封它的泄露和使用周期是非常短的，比如是在我厂中的渣油泵 我们通过对国内炼油行业渣油泵接触式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 3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 初步估计 , 1台热油泵年冲洗冷却所需运行费用超过 50万元 ,能耗量大 ,而且可靠性差 ,安全性低 ,维修成本高。 在实际生产中，对于我们多付出的劳动，经济损失我们要急切的求得更好的机械密封形式，所以我们针对这种端面的磨损情况我们是不是可以生产一种非接触式的密封？一种非接触式波纹管机械密封3.2新型密封的探究3.21结构特征新型非接触式波纹管机械密封示意图。密封整体结构采用串联式结构 ,整体布置简单紧凑。两套密封之间通常注入温度 100120、压力 014016MPa的蜡油或柴油 ,作为封液。其结构特征突出。(1) 介质侧主密封采用波纹管非接触式机械密封。充分利用了波纹管可在较高温度下正常工作的特性 ,同时密封静环采用硬质合金材料 ,在密封环内径侧开设流体动压槽 。流体动压槽既可以将泄漏介质反输回填料箱内 ,又可以将低温封油泵入密封端面 ,形成一层低温流体膜 ,防止端面温升。由于端面流体动压效应相应地使其所形成的端面开启力增大 ,密封端面处3 - 5于非接触运转状态 ,大大减少端面磨损 。(2) 大气侧密封采用独特设计的接触式密封。密封动环采用纯碳材料 ,端面设计成窄环形式。密封窄环可以很大程度上减少温度造成的密封端面变形 ,有效防止热变形造成的端面泄漏失效。(3) 冲洗采用外部冲洗。密封辅助系统。冲洗液经过冷却、过滤 ,自入口注入机械密封内部 ,自出口返回冲洗液罐冷却后循环利用 ,不进入被输送介质。这样 ,就可以彻底避免原单端面机械密封用冲洗液进入机泵密封腔 ,对被输送介质产生影响。控制冲洗液压力高于密封腔内压力 ,避免主密封泄漏后输送介质进入冲洗液污染冲洗液 ,即使密封腔内压力高于冲洗液压力 ,该螺旋槽密封也会将液体返回高压侧。3.22技术优势由于采用串联式结构 ,当主密封失效时 ,高温渣油从间隙中泄漏出来 ,与低温冲洗液接触 ,便会迅速冷却 ,此时副密封充当主密封 ,延长了密封使用周期 ,当副密封也失效时 ,此时泄漏出来的液体温度已经很低 ,不会带来安全隐患 ,避免了火灾事故 ,因此安全性提高。冲洗液自入口进入密封腔 ,对主、副密封都具有一定的润滑作用;而在主密封上 ,由于静环上开了螺旋槽 ,冲洗液由内径向外径流动 ,产生液膜 ,形成动压效应 ,使动静环分开 ,实现了非接触运转 ,延长了密封使用寿命。同时 ,减少了端面摩擦生热 ,有效防止热变形造成的泄漏失效。主密封采用内径开槽上游泵送结构 ,一方面可以有效阻止高温渣油泄漏;另一方面可将少量清洁、低温封油通过密封端面泵入填料箱,对密封端面起到冷却作用的同时 ,可以防止固体颗粒进入密封端面 ,减少了端面间的磨粒磨损 ,解决了原波纹管接触式机械密封的磨损严重的问题 ,延长了摩擦副的使用寿命。因此 ,新型密封具有优良的防固体颗粒能力。与接触式波纹管密封需要大量冲洗油 如蜡油 进入密封腔体对密封端面冷却冲洗 ,浪费严重 蜡油价格为渣油的几十倍 相比 ,非接触式波纹管密封冲洗液用量不足其 1/10,同时冷却水用量仅不足 2L/h。因此 ,经济效益显著。第四章 产品性能参数的分析4.1 基于约束的产品族参数4.1.1设计的开发及合理性论在油泵部件结构的变型产品开发中，尤其在详细设计阶段，基于约束的参数应用是一种有效直接的方法。可利用产品模块化、可配置性、系列化，以及在范围和规模的折衷中获得经济性。产品族的约束按层次划分，可分为多功能小组间的约束、多功能小组内的约束、属于同一分工的设计人员之间的约束和单个设计人员对应的约束。约束的处理是通过产品开发过程中的约束管理系统来实现，包括约束的创建、删除、读出、修改和写入等编辑功能，还包括约束的语法检查和合理性检查。油泵产品总成及基因零件的开发和设计是更多在实际中实现和应用的。为保证变型零件设计和总成设计实现无缝集成，产品族设计零件图及标注尺寸均可在微机技术和模拟技术中来实现我们的产品造型，尤其是特征的标注代码与Pro/E中的基因零件完没结合和运用，在此不予更多讲述。在各种得到实际生产要求时，合理性检查就是为基因零件的尺寸所认可。41.2设计自由约束在油泵的变型产品开发中，尤其在详细设计阶段我们要严格的要求技术和工作原则，则约束的创建原则有： (1)设计规范。产品变型要符合产品设计的标准、系列等要求； (2)产品性能要求。变型参数的组合能满足产品功能和性能的要求； (3)生产资源。产品变型要考虑公司的生产资源，为生产单位的柔性工艺和柔性组织所接受； (4)设计习惯。产品变型要考虑产品开发人员的设计习惯和产品开发战略； (5)基因产品。约束的建立必须为基因产品所认可。 产品族设计流程可描述为： 特征化用户的需求； 按功能结构映射关系建立产品分类； 由公司的设计能力、制造能力和生产组织能力建立产品族； 按配置规则确定基本构造块； 由产品族约束确定零件变型特征和参数。 配置的规则有：不同的构造块中的相容，例如，构造块之间的干涉内容；用户需求和设计参数之间的映射关系。 4.2基于产品族的装配 基于的装配分析是对设计中装配的难易程度的检验，是一种优化产品设计，以获得最低的装配费用的技术。在产品设计阶段，通过分析影响产品可装配性的各种因素，对产品的装配性能进行评价。 按照模拟过程的三个环节，装配仿真的数据操纵是确定变异特征和参数，从产品设计和性能验证中得到这些参数和特征；模拟映射是把这些参数和特征映射到变型特征文件中，得到变型零件；绘制是利用软件中的装配体，显示功能反映零件变型后的装配体，并计算装配体中的干涉量。 产品变型特征和尺寸由产品设计专家系统、性能评价子系统及再设计专家系统来决定。变型特征文件经网络传至装配仿真子系统进行装配仿真。 对于生产中的种种问题，我相信随我们科技的发展和我们生产中的经验，一切都会的要好的革新和更科学的模拟应用，以至于让我们的国民经济脉络不断扩展和延续。结 论 本文提出了基于知识和技术的发展对油泵机械密封泄露的处理方法和更新探究。在发展阶段我们叙述了密封的发展简单过程和以后发展展望，可采用基于实例的方法或基于模拟的设计方法，建立模拟模型以动画形式表现，并由模拟再设计专家系统辅助再设计。模拟过程仿真和装配仿真可反映复杂的模拟过程和装配结构，有利于油泵产品配试人员对模拟规律的进一步认识，有利于设计人员进行数字化预装配，从而减少物理样机的制造。对于我们的实际生产和更多现状有两点： (1) 密封端面磨损严重 ,波纹管