103型机械密封在高温介质下的故障诊断及应用改进

某使用103型机械密封单级悬臂式泵，其转速为2940r／min，输送介质为250℃左右的高温有机物，泵人口压力为0.1~0.2MPa。

其密封形式为103型，动环为18—8不锈钢镶装碳化钨硬质合金，静环为石墨浸合成树脂，动环、静环密封均是4F-V型。没有使用急冷、冲洗及其他辅助设施。

一、使用情况

由于密封处泄漏，该泵多次更换盖机械密封，故障现象是：刚一开始更换时泵密封及泵运转良好，无泄漏。但运转10多分钟后开始滴漏，从10～20滴／min逐渐增加到50～60滴／min不等。初步怀疑密封的压缩量不够，随将其压缩量从3～4mm增加到7～8mm，仍然没有效果。将其拆开后检查，动静环表面光洁，无磨损痕迹，其他零件未见异常。

二、原因分析

泵刚起动后，密封处温度不高，密封效果良好，十几分钟后，密封处温度接近泵内介质温度(250℃)。动环环座材料为18～8不锈钢，线胀系数为17．2×10^-6／℃，到工作温度时膨胀量为0.3～0.4mm，而碳化钨的线胀系数小为(4．5～5)×10^-6／℃，膨胀量为0.1—0.15mm。热装时过盈量仅为0.08mm，因此两者的过盈配合实际变成了间隙配合，镶装失效，介质从界面中泄漏。为了验证分析的正确与否，做了如下试验：将动环放到烘箱中加热，半个小时后，烘箱内温度达到250℃，取出动环，此时环座与碳化钨已经分离。仔细观察环座碳化钨环接合的部位有磨损的痕迹和油污，这就证明了热装式动环是由于环座选材不当和过盈量小造成的。

三、改进办法

环座材料选用线膨胀系数小的材料，如3G13不锈钢，它不仅线胀系数小，而且它的价格比18—8不锈钢还低；同时，将过盈量增加到0.15mm，彻底解决了103型机械密封泄漏问题。

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