基于proe的機械密封參數化建模及其改進(jìn)探究
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一、機械密封的結構和工藝分析機械密封的構成及材料的選擇。
機械密封結構種類(lèi)繁多，機械密封主要部件的結構組成如下。靜環(huán)。靜環(huán)是不能做軸向移動(dòng)的密封環(huán)，一般固定在壓蓋上不隨軸旋轉;在另一些結構中靜環(huán)也可能是固定在軸套上而隨著(zhù)軸一起旋轉的密封環(huán)，但不能做軸向移動(dòng)，也不與彈簧連接。通常靜環(huán)充當摩擦副中的軟環(huán)，為了在運行中長(cháng)期不破壞硬環(huán)的平直度和光潔度，要求靜環(huán)材料的硬度小于動(dòng)環(huán)材料的硬度，而且靜環(huán)材料還應有自潤滑性或具有在端面間保持潤滑液膜的表面性能。常用的靜環(huán)材料有石墨、青銅、四氟乙烯等，特殊情況下還可采用YG合金或陶瓷。動(dòng)環(huán)。動(dòng)環(huán)就是可以做軸向移動(dòng)的密封環(huán)。在彈簧力的作用下，動(dòng)環(huán)與靜環(huán)貼緊形成一對滑動(dòng)摩擦的密封端面。在密封斷面逐漸磨耗的過(guò)程中，動(dòng)環(huán)及時(shí)地做軸向移動(dòng)，始終與靜環(huán)貼緊，并隨著(zhù)軸一起旋轉。壓蓋。壓蓋是密封室的端蓋，在另一些結構中，壓蓋也可能兼作彈簧座。壓蓋上設有沖洗液輸入孔，當被密封介質(zhì)溫度太高而為摩擦副所不允許，則由輸油主泵引來(lái)一股低溫的、不含雜質(zhì)的介質(zhì)由沖洗孔經(jīng)壓蓋注入密封室內，于是機械密封裝置就只與注入的沖洗液接觸，實(shí)際上變成對沖洗液密封了，這就改善了機械密封的工作條件。
沖洗液在一級葉輪出口壓力的作用下，源源不斷地以適當小流量注入密封室并沿著(zhù)軸向流進(jìn)泵腔內，混進(jìn)被輸送的介質(zhì)從泵的出口輸出。由于沖洗液就是輸油主泵的輸送介質(zhì)，所以不存在影響成品油品質(zhì)的問(wèn)題。在沖洗的過(guò)程中，整個(gè)摩擦副也得到了冷卻。壓蓋上還設有3個(gè)互為120°的泄漏檢測孔，位于靜環(huán)安裝位置下面的階梯孔的側面，當摩擦副受到破壞時(shí)，被密封的介質(zhì)在泵內液體高壓作用下會(huì )逐漸滲透摩擦端面，并順著(zhù)靜環(huán)內壁流出泵體，此時(shí)泄漏檢測孔就會(huì )收集這些泄漏的介質(zhì)在與之相連的泄漏檢測壓力表中顯示泄漏壓力，供值班人員觀(guān)察是否泄漏超高。彈性元件。為了使動(dòng)環(huán)緊貼在靜環(huán)上，必須有彈性元件對動(dòng)環(huán)施加軸向推力，本機械密封的彈性元件采用幾個(gè)小直徑的螺旋彈簧。為了帶動(dòng)動(dòng)環(huán)與彈簧支座一起繞軸旋轉，彈簧支座上還設有3個(gè)防轉銷(xiāo)，互為120°。密封圈。動(dòng)環(huán)與軸向滑移面之間必須有密封圈，壓蓋與殼體端面之間、靜環(huán)與壓蓋之間均需要裝設密封圈，由于這些均屬于靜密封，故采用一般的O形橡膠密封圈或聚四氟乙烯密封圈就可以達到滿(mǎn)意的密封效果。
二、關(guān)于新型機械密封靜環(huán)壓套及過(guò)濾器改良設計構想靜環(huán)固定方式新設計。
由于原先機械密封的靜環(huán)尾部有一個(gè)U形槽，用于固定靜環(huán)，使得靜環(huán)壓套的尺寸受到了限制，因此新型機械密封靜環(huán)壓套的設計必須摒棄固定銷(xiāo)釘的方式，而是采用O形環(huán)。此O形環(huán)可以起到固定靜環(huán)的作用，也可以起到使靜環(huán)和外基于Proe的機械密封參數化建模及其改進(jìn)探究中國石油西部管道烏魯木齊輸油氣分公司范登吳俊宇界隔離的作用。在不受外力的作用下，O形環(huán)的內徑尺寸比靜環(huán)的外徑尺寸要小，新加工的靜環(huán)壓套用于固定O形環(huán)的槽的內徑尺寸比O形環(huán)的外徑尺寸要小，安裝時(shí)需要用力才能把靜環(huán)壓入O形環(huán)中，如此設計才能使O形環(huán)既能把靜環(huán)抱緊又能把靜環(huán)壓套撐緊。動(dòng)環(huán)固定轉換套的設計。新設計的機械密封增加了動(dòng)環(huán)固定轉換套及動(dòng)環(huán)夾緊環(huán)，之所以如此設計，是因為原機械密封的動(dòng)環(huán)與彈簧支座是靠著(zhù)3個(gè)互為120°的固定銷(xiāo)釘連接，在正常輸油進(jìn)口壓強0.6~1MPa作用下，極易通過(guò)銷(xiāo)釘與動(dòng)環(huán)之間縫隙直接作用于動(dòng)環(huán)密封圈，若動(dòng)環(huán)密封圈老化，容易造成泄漏。既是一個(gè)泄漏隱患，也是一個(gè)不安全因素。因此設計這個(gè)動(dòng)環(huán)固定轉換套將彈簧支座及摩擦副放在后面，避免輸油壓力直接作用于動(dòng)環(huán)密封圈，動(dòng)環(huán)夾緊環(huán)通過(guò)緊固螺釘與動(dòng)環(huán)固定轉換套連接，起到夾緊作用。插板式過(guò)濾器的設計。此過(guò)濾器安裝位置選擇、葉輪出口的主管路以及兩旁進(jìn)入機械密封的分管路，濾網(wǎng)采用插板式安裝，為防止濾網(wǎng)腐蝕，材料宜選擇銅，利用鉆孔機加工，在3mm厚的銅板上鉆出2mm直徑的通孔，孔間距為2mm，插板頂部密封選擇M90的螺紋連接，并在螺紋內部的退刀槽安裝尺寸合適的橡膠圈，密封管路中的油品。
三、結論本文，筆者主要根據泵站現有備用機械密封件，利用Proe/EN-GINEER三維實(shí)體造型軟件對機械密封進(jìn)行參數化建模，并最后提出新型機械密封靜環(huán)壓套及過(guò)濾器的設計構想。
動(dòng)環(huán)與彈簧支座的連接依靠高14mm、直徑4mm的3組互為120°的防轉銷(xiāo)釘，靜環(huán)與靜環(huán)壓套的連接依靠固定銷(xiāo)釘，靜環(huán)尾部開(kāi)槽與銷(xiāo)釘配合，起到防止靜環(huán)隨軸旋轉的目的。靜環(huán)壓套外端設有冷卻沖洗管通道，利用輸油泵進(jìn)口介質(zhì)的壓力，通過(guò)旋風(fēng)過(guò)濾器將低溫、純凈的油品注入密封室并沿著(zhù)軸向流進(jìn)泵腔內，混進(jìn)被輸送的介質(zhì)從泵的出口輸出。在沖洗的過(guò)程中，整個(gè)摩擦副也得到了冷卻。經(jīng)過(guò)研究機械密封三維模型，得出其有五處易滲點(diǎn)：
一是彈簧支座與軸的連接處;
二是動(dòng)環(huán)與彈簧支座固定銷(xiāo)釘接觸處;
三是靜環(huán)與壓蓋固定連接處;四是靜環(huán)壓套與泵殼連接處;五是動(dòng)環(huán)與靜環(huán)的連接面。前四種為靜密封，采用O形圈密封，摩擦副采用動(dòng)環(huán)與靜環(huán)的相互轉動(dòng)密封輸送介質(zhì)，屬于動(dòng)密封。
四.新型機械密封靜環(huán)壓套的設計摒棄靜環(huán)固定銷(xiāo)釘的方式，而是采用O 形環(huán)，并增加了動(dòng)環(huán)固定轉換套及動(dòng)環(huán)夾緊環(huán)。
五.新型機械密封過(guò)濾器由于采用插板式設計，因此相對于螺旋分離器來(lái)說(shuō)，最大的優(yōu)點(diǎn)是可以定期清洗濾網(wǎng)，并且加工工藝簡(jiǎn)單，過(guò)濾雜質(zhì)效果理想。
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