機(jī)械密封開(kāi)題報(bào)告
篇一:機(jī)械密封本科畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告
1、設(shè)計(jì)目的
反應(yīng)釜是石油化工等行業(yè)的重要設(shè)備,是整個(gè)化工工藝流程的主要生產(chǎn)裝置之一。其旋轉(zhuǎn)軸機(jī)械密封裝置是反應(yīng)釜乃至整個(gè)工藝流程可能發(fā)生故障最頻繁的部位之一,一旦密封發(fā)生故障需要檢修時(shí),整體式機(jī)械密封裝置拆卸麻煩、維修周期長(zhǎng),因此人們一直致力于研究開(kāi)發(fā)剖分式機(jī)械密封,以求在不拆卸軸上零部件的情況下完成機(jī)械密封件的更換。而現(xiàn)有剖分式密封相對(duì)整體式密封在結(jié)構(gòu)上保證密封的可靠性存在一些問(wèn)題,從而難以滿足工作環(huán)境對(duì)密封性能的要求,對(duì)在高壓、高溫、腐蝕工況下工作的大型反應(yīng)釜更是如此。為此,本文針對(duì)某大型反應(yīng)釜用密封進(jìn)行了剖分式密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2、國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀
反應(yīng)釜的旋轉(zhuǎn)軸密封裝置是反應(yīng)釜乃至整個(gè)工藝流程發(fā)生故障最頻繁的關(guān)鍵部位之一,一旦整體式密封發(fā)生故障需要檢修時(shí),整體式機(jī)械密封裝置拆卸十分麻煩,維修周期長(zhǎng),因此密封界一直致力于研究開(kāi)發(fā)剖分式機(jī)械密封件,以求在不拆卸軸承、減速機(jī)、電機(jī)等部件的情況下完成機(jī)械密封件的更換。剖分式機(jī)械密封即將密封裝置主要的密封件,包括密封端蓋、密封副、傳動(dòng)套、橡膠圈等,都設(shè)計(jì)成剖分式的結(jié)構(gòu),密封件剖分面通過(guò)螺釘鏈接或插接式連接。這種結(jié)構(gòu)形式的密封裝置無(wú)須拆卸反應(yīng)釜的其他裝置即可直接進(jìn)行安裝、拆卸等工作,大大的降低了設(shè)備的安裝、維修成本。 下面簡(jiǎn)單介紹國(guó)內(nèi)外研究狀況:
2.1國(guó)外現(xiàn)狀:
1、1991年日本Nagai Yataro等發(fā)明了“帶有剖分環(huán)的機(jī)械密封”, 其密封環(huán)被一個(gè)帶預(yù)制溝槽的支撐環(huán)覆蓋住, 用“O”環(huán)鑲嵌在預(yù)制的槽中。
2、1997年Bessette等發(fā)明的“完全剖分集裝式機(jī)械密封”, 由兩個(gè)部分組成, 每部分依據(jù)集裝式設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。裝配采用定位螺絲把密封裝配固定在轉(zhuǎn)軸上, 用套筒和槽來(lái)固定靜組件于密封腔上。結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單、操作方便、安裝時(shí)無(wú)需測(cè)量或推測(cè)工作。
3、盡管如此, 剖分式機(jī)械密封并未獲得真正的應(yīng)用。直到2003年才由德國(guó)Burgmann公司生產(chǎn)出產(chǎn)品并應(yīng)用于水處理、制漿和發(fā)電等工業(yè)裝置中。
2.2國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀:
1、馬衛(wèi)東開(kāi)展剖分式機(jī)械密封研究較早, 2000 年發(fā)明了一種用于大型反應(yīng)釜和大型泵的分體式機(jī)械密封, 其動(dòng)環(huán)通過(guò)推環(huán)、傳動(dòng)環(huán)固定成一體, 動(dòng)環(huán)、推環(huán)、傳動(dòng)環(huán)均由對(duì)稱兩部分組成、且分別由具有斜面的兩個(gè)半夾緊環(huán)固定; 靜環(huán)、靜環(huán)座、壓緊螺母固定為一體, 靜環(huán)、靜環(huán)座上的具有斜面的兩個(gè)半夾緊環(huán)夾緊。
2、2003年合肥通用機(jī)械研究所對(duì)剖分式機(jī)械密封進(jìn)行試驗(yàn)和工程應(yīng)用研究后, 參照德國(guó)博格曼公司研究和生產(chǎn)部分剖分式機(jī)械密封產(chǎn)品。共設(shè)計(jì)制造了20多套單端面、小彈簧結(jié)構(gòu)剖分式機(jī)械密供石化行業(yè)使用(圖2),但是試驗(yàn)證明,該完全剖分式機(jī)械密封裝置在釜內(nèi)壓力為0.05MPa、常溫的工況下運(yùn)轉(zhuǎn)良好,在將釜內(nèi)壓力升高至0.1MPa時(shí),有大量氣泡逸出,但是將釜內(nèi)壓力升高至0.15MPa時(shí),有大量的`氣泡逸出。故該剖分式機(jī)械密封適合于工作參數(shù)低的工況下使用,不適用于壓力大于的0.1MPa反應(yīng)釜軸封。
3、2008年楊啟明開(kāi)展了反應(yīng)釜用剖分式機(jī)械密封設(shè)計(jì)研究, 利用有限元法分析了輔助密封圈的應(yīng)力應(yīng)變狀況, 提出了分型面連接結(jié)構(gòu)本計(jì)
3、方案擬定
一般地,機(jī)械密封主要由以下三大部分組成:a.由靜止環(huán)(靜環(huán))及旋轉(zhuǎn)環(huán)(動(dòng)環(huán))組成的端面,二者通常為研磨面,被稱為摩擦副;b.輔助密封圈,也是機(jī)械密封裝置中較為關(guān)鍵的密封件;C.使旋轉(zhuǎn)環(huán)同軸一起作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。
方案一:具有扣形結(jié)構(gòu)的剖分式機(jī)械密封圈
扣式密封圈:接口處采用扣式結(jié)構(gòu)。如圖3所示,密封圈接口的兩端相問(wèn)地分布有扣和相同形狀的密封腔,接口兩端分布相反。另外,密封腔底部設(shè)有一層粘膠,以保證扣形結(jié)構(gòu)和密封腔的緊密接合,并能有效防止扣形結(jié)構(gòu)脫離密封腔,保證了密封圈工作的可靠性。圖4分別為扣式密封圈接口示意圖。
優(yōu)點(diǎn):保證了密封的緊密性與可靠性。采用一端剖分式,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,安裝、維修與更換方便。無(wú)須拆卸反應(yīng)釜軸上的其他裝置即可直接進(jìn)行安裝、維修等工作,減少維修時(shí)間,節(jié)約維修成本,有效地解決了某些釜用密封件不易拆卸的困難。
缺點(diǎn);制作工藝稍復(fù)雜
方案二:嵌入方式
嵌入的那頭(圖中1)有一個(gè)小方塊,小方塊下邊有一條彈簧,可以上下伸入伸出,安裝時(shí)嵌入2的上方和方塊吻合的小開(kāi)口,并且伸出后剛好縮回金屬外圈內(nèi),
優(yōu)點(diǎn):直接進(jìn)行安裝、維修等工作,減少維修時(shí)間。
缺點(diǎn):制造較復(fù)雜,且在實(shí)際工作中,圖中的設(shè)計(jì)使得強(qiáng)度降低,在使用過(guò)程中
極易出現(xiàn)問(wèn)題。
方案三:搭接式彈性密封
密封機(jī)理:該環(huán)依靠自身彈力的作用, 上搭接頭有突出部分與相對(duì)應(yīng)的搭接頭的凹槽相契合,使其外圓與安裝孔內(nèi)表面緊密貼合而達(dá)到預(yù)緊式密封。