典型機封失效及O形圈的可能破壞

1.1   潤滑失效

 

正常工作機封的硬對硬表面密封取決于輸送介質帶來的潤滑。干運轉或潤滑缺乏的情況會產生以下描述的情況。

 

①   干運轉

干運轉發生在當沒有液體存在于密封周圍時，可能由于泵中輸送介質的缺失或排氣不良造成，在密封周圍形成了空氣狀態。潤滑薄膜的缺失會引起密封面之間的加劇摩擦，導致溫度急劇上升。

當沒有輸送介質與密封環相接觸時，熱量則必須通過密封本體導走。很多帶硬密封面的密封件可以在幾分鐘內達到近幾百度的高溫。因此，典型的由于干運轉造成的損壞是使其中的橡膠密封件燒損(高溫老化或碳化)。破壞通常發生在O形密封圈接觸高溫密封環位置，如圖1

 

②  潤滑缺乏

與干運轉比較類似，由于潤滑的缺乏導致的在密封表面產生的摩擦熱同樣可能造成問題。潤滑的缺乏可能發生在當輸送介質粘度非常低或者溫度在環境壓力下遠高于沸點的時候。

在此類工作環境中，消散在密封表面較小區域的摩擦熱可以達到很高，密封表面局部交替的加熱和冷卻可能會導致細小、徑向的熱裂紋（如圖2）。同樣，交替的加熱和冷卻也可能導致橡膠密封件的加速疲勞，體現為彈性加速喪失。

 

2.1 污染失效

很多時候，輸送的介質是一些混溶液體和固溶類液體的混合物，還可能有一些懸濁的不可溶微粒。

在密封間隙中的潤滑薄膜通常要承受較大的溫度、壓力和速度梯度。這些加重了在密封間隙或近密封間隙周圍的析出和沉積的風險。

 

①  阻礙

機封受阻礙：表示機封旋轉部分的軸向運動受阻。阻礙的主要發生于O形密封圈相關位置，也有出現于波紋管密封有關位置。當與O形圈機封相關時，沉降或析出可能會在軸上O形圈旁發生堆積，阻礙了O形圈的自由滑動。當溫度或者系統壓力變化時，部件尺寸同樣也會隨之變動，因此，O形圈必須能夠在軸或者套上自由滑動，從而繼續正常工作(如圖3)另外一種發生情況是當橡膠密封圈使用在接近許用極限溫度或壓力，甚至由于對介質兼容性的影響時，動態O形圈與軸產生了一定附著力。一些橡膠如FKM與不銹鋼就有較高的附著趨勢。但由于在分析評估時，密封已經被拆卸下來，受阻礙造成的失效一般不容易被發現。

②   阻塞

當輸送介質有較高含量的懸濁顆粒或纖維時，密封可能會由于在彈簧、波紋管或O形圈上發生析出或顆粒和纖維的固化導致失效。沉積速率則與密封周圍的輸送介質和流動狀態有關。在某些極端的案例中，金屬波紋管機封由于沉積影響導致波紋管軸向彈簧動作受阻，結果當應用環境發生變化時，密封張開泄漏。見圖4

另外一種情況，當工作環境的變化迫使沉積阻塞的波紋管產生一個軸向壓縮時，機封可能會產生一個極大的密封關閉力。這種情況也會導致由于密封部件的過量機械應力或潤滑缺乏而造成失效。對于用于二次密封的橡膠O圈的體現形式可能為加速疲勞或高溫老化。
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