波纹管机械密封的应用

摘 要：本文介绍了波纹管在机械密封中起着弹性元件和辅助密封元件的作用，波纹管机械密封易实现平衡型，不存在轴套带台阶而引起结构复杂，装配要求高的缺点，它可以不改变轴套结构，只需要在软环（石墨环）端面上按设计要求在较大范围内自由变动，即可实现所要求的平衡程度，从而大大降低了端面比压，减少端面磨损，延长密封使用寿命。波纹管机械密封在化工、炼油厂常减压装置热油泵上的应用经验，并提出一些有价值的关于波纹管机械密封端面比压及波纹管密封PV值设计理念，如何保证密封稳定可靠的工作，提高使用其寿命及可靠性。

关键词：波纹管机械密封；高温热油泵；密封端面比压；密封PV值

0 前言

焊接金属波纹管机械密封（以下简称波纹管机械密封）是由焊接金属波纹管组件（包括前后环、焊接波片）、动环和静环、格兰、轴套及轴套辅助密封圈组成，一个摩擦副相对于另一个摩擦副转动，阻止液体或其它介质泄漏的一种装置。由于波纹管本身不与轴套（轴）接触，不存在辅助密封圈，所以在轴套上不可能出现磨痕和腐蚀斑点，并且也不存在因介质沉淀结焦而糊死密封圈及密封圈在高温下老化，失去弹性等缺陷，从而提高了密封的浮动性和可靠性，这一点对高温工况尤为重要。它主要应用于石油、化工等行业高温泵密封及其它非腐蚀性介质的密封。

波纹管机械密封，具有泄漏点少，抗震能力强，而且还具有良好的轴向和角向浮动性，这样就保证了密封可靠的贴合，显著地提高了密封能力，即密封结构补偿性能好。波纹管组件在介质压力作用下，对密封端面产生轴向压力，以致使密封端面始终保持良好的接触，可靠地工作，因此具有短暂的抗抽空能力，这样对操作工艺条件的变化具有很好地适应能力。波纹管机械密封结构简单，尺寸紧凑，除摩擦副外，再也没有其它易损零件，对于轴套的加工精度大大降低，密封结构更易简化，同时大大降低密封的制造、安装的技术要求，使波纹管机械密封使用范围扩大到了高温的工况。由于波纹管机械密封没有有机材料或高分子材料的辅助密封圈，故适用于各种温度范围，最高可达420℃，最低可达-20℃。波纹管机械密封又属于平衡型（K

所以波纹管机械密封具备了结构简单紧凑，易于安装和检修，适应型强，抗干扰能力强，密封性能稳定可靠，寿命长等优良的性能，使它在石油、化工、医药等行业渐渐得到了广泛的应用，并且充分证明它是一种很有前途的先进的密封结构。

1 的工况参数

生产装置：500万吨/年常减压

泵型号：EAPK2

P入=0.15Mpa

P出=1.02Mpa

介质：常一浅油

介质温度：200℃

泵生产厂家：大连深蓝泵业有限公司

2 波纹管密封密封结构设计

泵在设计上配置了一个辅助衬套，原普通机械密封必须安装在这个衬套上，这样使得安装普通机械密封复杂、困难，密封性能不可靠，密封零件加工精度要求高。因此新式改装波纹管机械密封取消了原辅助衬套，直接使用密封的轴套来轴向定位叶轮，轴套密封圈为环形柔性缠绕石墨垫片，这样波纹管密封结构设计合理，安装方便，快捷可靠。

3 波纹管密封设计参数

3.1 波纹管几何尺寸

波片外径：￠76

波片内径：￠58

波纹管载荷中径（波形为正弦波）：De=67

3.2 波纹管的弹率

Pt=1.55×105 Pa（经过实际测量）

3.3 静环

密封面的外直径：￠73

密封面的内直径：￠65

经过计算K=0.76

静环外镶在波纹管组件的前座环上

材料：M158K

3.4 动环

2Cr13基环上喷涂Cr2O3

4 波纹管密封端面比压

Pb=Pt+（K-λ）P介-Pfr

其中 Pt―由波纹管弹力产生的端面比压

K―载荷系数

λ-反压系数。此泵全液工况取λ=0.5

P介―被密封的介质压力或压差

Pfr―考虑密封面的变形、歪斜，以及波纹管密封因泄漏结焦而出现的摩擦阻力等因素的比压。一般正常运行情况下取Pfr=0

Pb=2.638×105Pa

5 波纹管密封PV值

PbV=28.1×105M/S Pa

6 使用情况

此波纹管机械密封在生产装置安装使用后，用户反映良好，经机动部门考核使用寿命长达一个大检修周期以上，完全达到了波纹管机械密封设计要求和满足密封要求。我们建议在同类型泵和生产工艺相同的条件下可安装此型号的波纹管机械密封。

7 后记

（1）波纹管密封密封性能可靠，设计新颖独特，更换方便迅速。

（2）若波纹管密封采用100℃左右的蜡油做冲洗流体液更好，避免泵的汽蚀和抽真空。

（3）为确保波纹管密封正常工作，强制冷却水是必须保证的。提高水质，使用软化水做冷却水，减少结垢现象。

参考文献：

[1]顾永泉.机械端面密封[M].石油大学出版社，1994.

[2]沈锡华.波纹管型机械密封[M].烃加工出版社，1987.

作者简介：刘宗虎（1963-），男，甘肃兰州人。现任职于兰州石化维修公司综合加工厂。