高压旋转接头的摩擦副除了由于粘附磨损、磨粒磨损和磨削磨损以及氧化磨损等原因引起端面或球面磨损外,由于介质很高的流速也可以出现冲刷磨损(侵蚀磨损)。在磨粒磨损范围中固体物质对磨损有很大的影响,可是随着泄漏量的逐渐增大,在较软的碳材料上会显现侵蚀的作用。
此外,当流体的速度很高并且直接冲向旋转接头摩擦副时,则在密封零件上可能造成强烈的冲刷作用。冲刷磨损的大小决定材料的抗磨强度,流体的流动速度u、冲击角度和介质中固体物的含量在垂直方向的冲刷下,一般u=5~10m/s为安全数值。
摩擦热会在密封缝隙中造成高温,这种高温对机械密封结构的性能有很大的影响。其后果可能使磨损加剧和增大热变形。当密封缝隙中的温度超过其允许最高值时,润滑膜汽化,这样就加剧了摩擦和磨损。此外,密封缝隙中的温度还可能大大地超过材料的使用温度,因而密封会产生断裂,熔融或者热应力裂纹等故障。
首先,密封缝隙中产生的摩擦热通过导热传到环中去,这样,在密封环内热量逐渐向外移动(有时向内移动),然后通过对流放出来,通过温度较低的流体所吸收,并且作为热源随着物质质点继续运动。热量也可能通过辐射向四周围散出,这时热量变成辐射能。
在常用的高压旋转接头上,泄漏量非常小,所以,由它形成的冷却作用小得可以忽略不计。
在摩擦副上,轴向方向和径向方向的温度分布可能由很大的类别,主要是结构、材料的选择,温度低处的位置,散出的热量、传热系数和冷却介质等因素对温度分布的影响最大。精确的数值只能在工作状态下进行测量来取得。
但是肯定地说:导热系数大,则相应的温度梯度就低,所以,如果密封环的温度高,那么它相应地应该具有较好的散热性能,反过来也是对的。
如果旋转环与不旋转环都和流体介质相接触,当液体介质温度低于密封环接触面上的温度,而且它们的导热系数相等,那么旋转环的温度梯度要比不旋转环中来得高。此外,温度梯度愈高,则从环到介质得传热系数就愈大。
不可能把摩擦热直接从密封环传给液体,必须先将密封环的温度升高。根据这种原因,由于散热,所有计算出来的缝隙温度往往比实际要低。对大多数旋转接头摩擦副来讲,密封环中的摩擦热是呈径向方向传递的,这是因为低温区通常位于d或D处。由于高压旋转接头密封环的结构形状和布置的不同,散热情况是十分复杂的。