水切割機(jī)同旋轉(zhuǎn)間隙密封一樣,往復(fù)間隙密封也是間隙節(jié)流降壓 無(wú)接觸密封,其壓力降取決于收斂間隙。它的不同之處在于套筒外層也為有壓液體。這樣,由套筒內(nèi)、外壓力分布及壓力合成可見(jiàn),作用在套筒外表面的密封壓力p1和作用在密封間隙內(nèi)的穩(wěn)定衰減壓力戶(。)之問(wèn)的壓力羞產(chǎn)生作用在套筒上的壓力載荷,如果柱塞和密封具有所需的自由度,那么套筒將會(huì)自動(dòng)對(duì)中。通過(guò)合理設(shè)計(jì),就可利用這種合成壓力的作用。在運(yùn)行中使得套筒產(chǎn)生彈性變形,形成難以加工的以yn計(jì)算的所需間隙,取得間隙節(jié)流降壓效果。這種間隙可以是平行的,也可以是沿壓力降方向呈楔形,以產(chǎn)生對(duì)中效應(yīng)。 70MPa高壓泵的間隙密封。節(jié)流套筒的外形具有特殊的形狀,它接近于能形成直線錐形間隙所要求的壁厚形狀。與平行壁厚的套筒密封比,它明顯地具有較好的對(duì)巾作用,而且
還能夠裝入一個(gè)壓縮彈簧,在泵啟動(dòng)時(shí)或減壓再啟動(dòng)時(shí)阻止套筒脫開(kāi)。柱塞表面噴涂鎳基合金,套簡(jiǎn)材料為高彈性的QB.2.4,介質(zhì)·般要求含3%乳化液.套筒低壓端與球面支承呈鏡面搭接,泄流液體由低壓端溢流孔排出。 經(jīng)驗(yàn)表明,套筒內(nèi)徑與套筒長(zhǎng)度比為1:4,密封間隙與柱塞直徑之比在1:1400左右,對(duì)密封100MPa以內(nèi)的稀液(如水)效果較好。 套筒和柱塞位移引起的間隙變化;壓力在20、40、60MPa時(shí)的間隙內(nèi)壓力分布,該分布用直接迭代圖解計(jì)算。 間隙密封有許多并存的矛盾現(xiàn)象:對(duì)低黏度流體來(lái)說(shuō),必須用極為精密的加工方法來(lái)加工出“剛好能測(cè)量出來(lái)”的微小間隙,為了實(shí)現(xiàn)間隙的均勻分布,要使套筒相對(duì)柱塞“浮動(dòng)”起來(lái),因此套筒兩端均無(wú)徑向定位;由于在極限偏心(偏心量/間隙高度一1)情況下泄漏量是同心運(yùn)行情況下的2.5倍,所以在泵送非潤(rùn)滑介質(zhì)時(shí)就出現(xiàn)了往復(fù)密封元件的對(duì)中問(wèn)題;為了解決對(duì)中,設(shè)計(jì)中就希望套筒相對(duì)柱塞隨機(jī)調(diào)心。套筒低壓端部的鏡面搭接和球面墊與支承球的線接觸搭接就是為了解決對(duì)中與調(diào)心問(wèn)題,間隙、浮動(dòng)、對(duì)中、調(diào)心這一組矛盾的動(dòng)態(tài)出現(xiàn)使得間隙密封得以實(shí)現(xiàn)。當(dāng)然,好的間隙密封還需要從工況、介質(zhì)等方面配合,像旋轉(zhuǎn)密封一樣,套筒的分段溝槽對(duì)產(chǎn)生浮動(dòng)效應(yīng)也是有意義的。 組合密封也就是間隙密封與填料密封的組合,即利用套筒間隙密封的間隙節(jié)流降壓作用,控制高壓流體的泄漏量,然后再利用填料密封進(jìn)一步阻泄。當(dāng)然,為了保證套筒密封段壓力降的形成,我們希望把泄漏穩(wěn)定地控制在許可的范圍內(nèi)。 組合密封應(yīng)考慮硬密封件(套筒)與軟密封件(填料)的接觸形式問(wèn)題。若硬密封件與軟密封件的端面呈全接觸,會(huì)出現(xiàn)兩種可能:一是套筒所承受的軸向高壓液流作用力會(huì)直接傳遞到軟密封件上,使得軟密封件過(guò)早失效(塑性變形或碎裂);二是在緊填料壓蓋時(shí),填料壓緊力又通過(guò)填料直接作用到套筒上,一方面填料受力不均勻,降低其使用壽命,另一方面也影響套筒的對(duì)中性。因此,硬密封件與軟密封件的接觸形式最好為間接接觸,互不直接傳遞作用力。
為300MPa高壓往復(fù)組合密封。該組合密封同樣是根據(jù)作用在套筒上的合成壓力促使套筒彈性變形的效果設(shè)計(jì)的。在結(jié)構(gòu)上則保證了柱塞和套筒具有所需的自由度使套筒能自動(dòng)對(duì)中,為此采取了以下具體措施。 柱塞與十字頭的連接設(shè)計(jì)為點(diǎn)接觸的浮動(dòng)式連接。這種連接形式雖比常見(jiàn)的螺紋直接連接結(jié)構(gòu)復(fù)雜,但它既能使柱塞徑向調(diào)整,保持與支承襯套的對(duì)中,又能消除裝配誤差,易于拆卸。試驗(yàn)證明它對(duì)柱塞的隨機(jī)對(duì)中效果很好。 本結(jié)構(gòu)沿襲了間隙密封的結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn),即套筒與高壓缸體形成一個(gè)環(huán)形空間;套筒可隨球面做徑向傾斜移動(dòng),以實(shí)現(xiàn)其對(duì)柱塞的自動(dòng)調(diào)節(jié)和浮動(dòng)效應(yīng);彈簧對(duì)套筒的軸向定位,既不影響套筒浮動(dòng),在泵啟動(dòng)時(shí)或泵的排出壓力變化很大時(shí),還可保證套筒與球面平墊的搭接而不致脫離。這里出現(xiàn)了一個(gè)問(wèn)題,就是套筒外流體的靜密封,對(duì)此可在套筒大頭設(shè)計(jì)成對(duì)金屬三角墊密封。 硬密封件與軟密封件為間接接觸,從整體結(jié)構(gòu)作用來(lái)看,硬、軟相濟(jì)。后者可以彌補(bǔ)前者由于加工精度及運(yùn)行中的磨損問(wèn)題造成的密封缺陷;前者又可以為后者延長(zhǎng)工作壽命創(chuàng)造良好條件。 柱塞材料為3Crl3,要求表面噴涂硬質(zhì)粉末合金(鎢基或鎳基)以提高表面硬度(62HRC以上)和耐磨性;套筒材料仍為QB。2,套筒錐度為2。30’,密封間隙設(shè)計(jì)為l5pm;填料采用填充40%青銅粉的PTFE,密封性能、自潤(rùn)滑性能和壽命都比較理想,沒(méi)有發(fā)生PTFE在高溫高壓下的冷流現(xiàn)象。若采用軟金屬成型填料,其密封的穩(wěn)定性更好。 350MPa增壓器往復(fù)密封,它是由硬質(zhì)合金套筒和非金屬V型填料組成的組合密封,壓力的升高、尺寸的限制,使得套筒的長(zhǎng)徑比更大,間隙的精密加工要求更高。這里,因?yàn)樘淄仓唤?jīng)受壓應(yīng)力,所以可以采用薄壁結(jié)構(gòu),并應(yīng)該采用十分耐壓的脆性材料。在柱塞表面涂抹白油,直觀地檢驗(yàn)套筒與柱塞的配合,以套筒緩慢、均勻下滑為宜。 新型填料材料的發(fā)展,可望取代套筒密封,這樣一來(lái)就可以極大地減小密封軸向尺寸。因此,必須重視新型填料材料的發(fā)展和采用。 套筒間隙密封是無(wú)需維修和互換的,因此必須注意泵送的液體中不得含有磨粒。壓力越高,對(duì)水質(zhì)的處理要求越高。另外,泵速過(guò)高,易使間隙密封摩擦生熱;泵速過(guò)低,則難以形成高壓下的液膜,泄漏量會(huì)明顯增大。因此,泵速對(duì)間隙密封也有個(gè)優(yōu)化問(wèn)題。是一種新型的超高壓自動(dòng)補(bǔ)償式動(dòng)、靜結(jié)合密封裝置,由墊圈、Y型密封圈、高壓尼龍圈、密封圈、墊環(huán)組成,其特征在于: (1)高壓尼龍圈由兩個(gè)圓錐面和一個(gè)平面組成,密封圈由4個(gè)錐面以及內(nèi)、外圓柱面和平面組成,墊環(huán)由圓錐面、內(nèi)圓柱面和兩個(gè)平面組成。 (2)Y型密封圈的圓環(huán)平面與高壓尼龍圈的圓環(huán)平面緊密貼合,高壓尼龍圈的圓錐面緊貼在密封圈的一組圓錐面上,并迫使密封圈的外圓柱面與高壓缸體的內(nèi)圓柱面貼合,密封圈的內(nèi)圓柱面與高壓活塞桿的外圓柱面貼合,形成動(dòng)密封面。密封圈的另一組錐面分別與墊環(huán)的外圓錐面和高壓缸體的內(nèi)圓錐面貼合形成靜密封面。 當(dāng)密封圈的內(nèi)徑磨損時(shí),其裙邊部進(jìn)一步變形,起到自動(dòng)補(bǔ)償?shù)淖饔茫哂薪Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于制造、便于更換和使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。 超高壓密封的失效通常由于磨損引起,當(dāng)Y型密封圈或密封圈發(fā)生磨損,超出其自動(dòng)補(bǔ)償?shù)臉O限時(shí),動(dòng)密封面會(huì)發(fā)生泄漏,引起密封失效。超高水切割機(jī)壓密封件的壽命大約為200h。