機械密封設計由來：

很多年(nián)來，人們采用填料一(yī)類的(de)多種密封材料，使液體從液泵殼體沿着主軸的(de)向外洩漏量不斷減少。盡管現代工藝流程中采用的(de)液泵，仍然廣泛地(dì)沿用最古老的(de)密封設計——填料盒，因為(wèi)其起步費用低(dī)，而且又為(wèi)工廠的(de)工作人員所熟悉。然而，由于環境問題的(de)關系，采用填料密封的(de)方法已逐漸不能被人們所接受，特别是針對現代工藝流程中比較普遍的(de)、腐蝕性較強的(de)液體而言。因此，在實際應用中，以機械密封代替填料密封的(de)情況越來越多。
　　密封的(de)基本要素機械密封是利用兩個平面互相摩擦運行的(de)原理(lǐ)，達到密封的(de)目的(de)。旋轉密封面安裝于液泵的(de)主軸上，而固定密封面安裝于密封壓蓋內(nèi)。由于一(yī)個密封面是運動的(de)，而另一(yī)個密封面是靜止不動的(de)，因此将這類密封稱之為(wèi)動态密封。旋轉面與靜止面之間的(de)密封是決定密封性能最關鍵的(de)因素基礎的(de)機械密封，其中有4個洩漏通路需要密封：1.密封面之間的(de)通路;2.旋轉面與主軸之間的(de)通路;3.固定面與壓蓋之間的(de)通路;4.壓蓋與填料盒之間的(de)通路。後兩種洩漏通路一(yī)般采用靜态密封，因為(wèi)兩部分之間不存在相對運動。這部分的(de)密封通常都稱之為(wèi)三次密封，其密封材料為(wèi)墊片或與工藝流程液體相适應的(de)O型密封圈。
　　在較老的(de)密封設計中，位于旋轉面下的(de)二次密封留有一(yī)定的(de)間隙，可(kě)在主軸上前後運動，因此易于引起磨損和(hé)過早失效。然而在較新的(de)密封設計中，二次密封處于靜止狀态，因此可(kě)避免在主軸上出現磨損腐蝕問題。在液泵的(de)正常操作中，旋轉面和(hé)靜止面之間因填料盒中的(de)液體所産生的(de)壓力而使其保持在密封狀态，在起動和(hé)停機時，填料盒的(de)壓力由彈簧産生的(de)壓力維持(甚至可(kě)以由彈簧的(de)壓力來代替)。大部分機械密封的(de)設計采用較軟的(de)材料來制作旋轉面，使其在較硬的(de)靜止面上旋轉摩擦。多年(nián)來，最通用的(de)組合是利用碳材料作為(wèi)旋轉面，使其在陶瓷靜止面上運行。
　　這類材料目前仍在普遍使用，但靜止面則選用不鏽鋼或更硬的(de)材料制作，例如(rú)碳化鎢或碳化矽。不管采用什麽材料，總之在接觸面之間必須保持一(yī)層液體薄膜，以起到潤滑的(de)作用。然而，在填料盒內(nèi)，采用彈簧負載和(hé)液體壓力相結合的(de)方式，可(kě)以使密封面之間起到很好的(de)密封作用。但密封壓力太高(gāo)，則會影響接觸面之間形成液體薄膜，導緻熱量增加和(hé)過早的(de)磨損。如(rú)果密封壓力太低(dī)，接觸面之間的(de)間隙增大，容易造成液體洩漏。密封制造廠正在不斷地(dì)努力提高(gāo)接觸面的(de)平直度，他們采用特殊的(de)抛光闆進行研磨。然後，采用單色光源的(de)光栅闆對其檢測。
　　從這一(yī)觀點出發，對這些密封接觸面必須小心處理(lǐ)，并嚴格按照安裝說明，保證密封面得到适當的(de)保護和(hé)正确就位，這一(yī)點是非常重要的(de)。密封的(de)靈活性選擇主軸的(de)軸向和(hé)徑向運動需要與彈簧之間保持一(yī)定的(de)靈活性，以保證接觸面之間的(de)密封。然而，隻能提供一(yī)定程度的(de)靈活性。液泵的(de)機械狀況及其長(cháng)度直徑比(一(yī)種主軸的(de)直徑與其延伸長(cháng)度之比的(de)衡量方式，比值越低(dī)越好)對密封的(de)可(kě)靠性起着重要的(de)作用。密封的(de)靈活性一(yī)般由一(yī)個大型主彈簧和(hé)一(yī)系列小彈簧或波紋密封裝置提供保證。化學(xué)工業所采用的(de)傳統密封設計，其密封壓力施加于旋轉面上，這種密封稱之為(wèi)旋轉密封，因為(wèi)彈簧或波紋密封裝置與主軸一(yī)起旋轉。比較新穎的(de)設計，其彈簧或波紋密封裝置安裝于靜止面上。在現在的(de)機械密封上，上述兩種密封方式都有非常普遍的(de)應用，這樣對于安裝具有一(yī)定的(de)靈活性。早期設計的(de)許多機械密封采用單一(yī)的(de)大型彈簧圍繞主軸排列，在液泵起動過程中，可(kě)為(wèi)密封面提供很強的(de)密封力。密封的(de)作用依靠主軸的(de)旋轉來繃緊彈簧卷。後期設計的(de)密封采用一(yī)系列較小的(de)彈簧，排列于主軸的(de)周圍，可(kě)對密封面産生比較均勻的(de)負荷壓力。由于較小的(de)彈簧可(kě)以事先安裝，因此大部分這類密封完全與所泵的(de)液體相隔離(lí)。
　　采用多個較小的(de)彈簧，可(kě)對密封面産生比較平均的(de)負荷壓力，因此對堵塞具有更大的(de)敏感性。對許多腐蝕性較強的(de)應用領域，最通用的(de)設計是采用金屬波紋管密封裝置。該波紋管由一(yī)系列的(de)金屬圓盤焊接而成，形成一(yī)個防止滲漏的(de)波紋密封裝置。采用這一(yī)裝置可(kě)使密封面之間的(de)密封壓力更加均勻，而且在密封面上不需要增加二次密封，這樣自(zì)然就不會産生任何腐蝕磨損現象。圖3金屬波紋管密封裝置一(yī)般應用于腐蝕性較強的(de)液體一(yī)般來說，雖然其主要的(de)密封壓力依賴于填料盒本身的(de)壓力，但彈簧和(hé)波紋管可(kě)補償液泵在起動和(hé)停機過程中因主軸運動的(de)壓力不足，使密封面始終保持一(yī)定的(de)密封壓力。腐蝕磨損問題由于多種原因，例如(rú)包括軸承的(de)公差、軸端餘隙、振動和(hé)主軸偏差，都會使液泵的(de)主軸産生徑向和(hé)軸向運動。
　　此外，由于将接觸面之間保持絕對平行是十分困難的(de)，因此機械密封本身的(de)內(nèi)部産生移動也是很正常的(de)。這類移動往往是由于設備和(hé)安裝公差、熱膨脹、管路應力或主軸調試不當所造成。為(wèi)了使密封面之間始終保持互相配合，彈簧起到了機械密封與運動主軸之間的(de)恒定調節作用。當旋轉面和(hé)主軸之間采用人造橡膠密封時，該彈性體就會在主軸上來回運動。這種重複摩擦動作，會磨蝕主軸上的(de)防腐材料，失去(qù)主軸的(de)氧化膜保護層，最終會在主軸的(de)摩擦面上形成磨損溝槽，造成液體從溝槽中洩漏，并增加必要的(de)維修工作量或甚至更換主軸。為(wèi)了解決這一(yī)問題，一(yī)般在填料盒內(nèi)安裝一(yī)個可(kě)更換的(de)軸套。然而，解決腐蝕磨損問題的(de)唯一(yī)永久辦法是去(qù)除其內(nèi)部的(de)動态密封。現在，大部分主要密封制造廠生産非腐蝕磨損型密封，以防止液泵零件的(de)腐蝕磨損。平衡和(hé)非平衡式密封機械密封的(de)平衡對接觸面的(de)密封壓力有很大影響。這一(yī)密封壓力取決于密封本身的(de)有效截面以及填料盒內(nèi)的(de)壓力。非平衡型密封的(de)旋轉面相反一(yī)側的(de)截面完全暴露于填料盒的(de)壓力範圍之下，這種情況會使密封面之間産生很高(gāo)的(de)密封壓力，從而會使工作溫度提高(gāo)，加快磨損速度。在高(gāo)溫工作條件下或液體具有較大腐蝕性和(hé)磨擦性的(de)情況下，會大大降低(dī)機械密封的(de)使用壽命。對機械密封加以平衡，可(kě)降低(dī)密封壓力，延長(cháng)密封的(de)使用壽命。
　　一(yī)般采用帶有台階的(de)主軸和(hé)軸套，降低(dī)旋轉面的(de)有效截面，就可(kě)達到上述目的(de)。不過千萬别将淨密封壓力調節到接近零的(de)水平，因為(wèi)這樣做(zuò)的(de)結果可(kě)能會造成密封面之間的(de)工作狀況不穩定，并可(kě)能會因突然的(de)變故而将密封吹開。解決這些密封問題的(de)答案也許是采用非平衡式密封，對于某些服務來說，也許采用非平衡式密封能達到更好的(de)效果。例如(rú)，在某些應用領域，與密封的(de)使用壽命相比，也許更強調對液體洩漏造成的(de)安全性問題。在這種情況下，對密封的(de)選用也許可(kě)理(lǐ)解為(wèi)更希望選擇具有較高(gāo)的(de)密封壓力。同樣，在選用較冷液體的(de)密封時，操作溫度的(de)增加也許是微不足道(dào)的(de)。不管出于何種考慮，當填料盒的(de)壓力超過50psi時，一(yī)般推薦使用平衡式密封。內(nèi)密封和(hé)外密封最通常的(de)做(zuò)法是将密封安裝在填料盒的(de)內(nèi)部。但這種做(zuò)法要求在密封維修時将液泵的(de)濕端拆卸下來，其主要好處是密封的(de)環境衛生易于控制。外密封的(de)安裝方式是将靜态密封面的(de)方向颠倒過來，主軸上的(de)旋轉單元位于填料盒壓蓋的(de)外面。
　　外密封主要具有以下五大好處：1.安裝容易;2.費用相對較低(dī);3.可(kě)以連續監控和(hé)清潔;4.适于無法在內(nèi)部安裝密封的(de)很小填料盒;5.由于其位置接近軸承，對主軸偏差的(de)困難影響較少。其主要缺點是離(lí)心力會将固體顆粒從密封的(de)下面甩向密封的(de)接觸面上。因此，這類密封主要适用于清潔且不含有磨料的(de)液體。近年(nián)來，分離(lí)式密封已成為(wèi)外密封中的(de)另一(yī)重要附加特性。分離(lí)式密封是一(yī)個成套總成，安裝于填料盒與軸承套之間，采用這種設計，在密封需要更換時，不需要每次都拆卸液泵。這類密封結合探讨其他設計标準正在逐步開發之中。由于這種設計易于更換密封，因此應抵制僅僅隻更換密封件的(de)這種誘惑，而對出現故障的(de)根源不做(zuò)進一(yī)步的(de)調查，這一(yī)點非常重要。彈筒式密封彈筒式密封是一(yī)種集全部功能于一(yī)身的(de)密封裝置，其內(nèi)部包括所有的(de)密封元件、壓蓋和(hé)軸套。由于這類密封不需要任何嚴格的(de)安裝措施，安裝程序大大簡化，同時密封面和(hé)密封彈性體都得到很好的(de)保護，可(kě)防止意外的(de)損壞。這些優點也意味着可(kě)縮減密封的(de)維修和(hé)更換時間。
　　自(zì)身帶有全部功能的(de)彈筒式密封裝置，采用這種密封可(kě)簡化安裝程序，同時可(kě)保護內(nèi)部各個元件，免受意外損壞。各種彈筒式密封幾乎都可(kě)以在市場上購得，因此可(kě)以減少使用中出現的(de)風險因素，而且還可(kě)以節約使用普通密封件所固有的(de)維修時間。雙重密封和(hé)液體阻隔裝置采用雙重密封面的(de)密封來代替單一(yī)的(de)密封件具有更高(gāo)程度的(de)防漏特性。這類雙重密封大都應用于揮發性強、有毒、易緻癌、危險和(hé)潤滑性很差的(de)液體。
　　雙重密封一(yī)般有三種設計型式，每種型式都要求在雙重密封面之間使用一(yī)種液體阻隔系統，以防止液體或氣體外洩。比較常用的(de)低(dī)成本雙重密封是一(yī)種以背靠背方式安裝的(de)密封，其旋轉密封面以相反的(de)方向排列。它往往需要一(yī)種阻隔液體，其壓力應高(gāo)于填料盒壓力，大約為(wèi)20psi，這樣就可(kě)保證內(nèi)部的(de)密封始終能得到阻隔液體的(de)潤滑，而且也可(kě)保證密封面達到一(yī)定的(de)密封壓力。在結構比較複雜的(de)面對面型式密封中，旋轉密封面之間是以面對面方式排列的(de)，它們往往在同一(yī)靜止密封面的(de)相反方向上動作。這類密封既可(kě)采用高(gāo)壓阻隔液體系統，也可(kě)采用低(dī)壓阻隔液體系統。這類密封的(de)旋轉面采用面對面方式進行安裝，并采用高(gāo)壓或低(dī)壓阻隔液體系統第三種設計型式的(de)密封采用串行式排列方式，即兩個旋轉密封面都離(lí)開葉輪，朝着同一(yī)個方向排列。這種密封的(de)阻隔液體壓力一(yī)般低(dī)于液泵的(de)壓力。實際上相當于兩個密封、兩級降壓的(de)聯合工作裝置。
　　所有各類型雙重密封裝置都需要阻隔液體系統。它們一(yī)般屬于外部的(de)閉環系統，其內(nèi)部所使用的(de)液體一(yī)般是不同的(de)，但必須與工藝流程中的(de)液體相匹配。該系統包括一(yī)個儲液槽，其位置應盡量靠近密封。這些系統的(de)設計變化範圍很大。有的(de)系統在密封中采用一(yī)種泵環，而其它一(yī)些系統則采用熱虹吸效應原理(lǐ)。儲液槽中的(de)液體往往采用輔助加熱或輔助冷卻的(de)方法。此外，還可(kě)以增加一(yī)個報警裝置，提醒工作人員及時更換液體。根據被密封液體的(de)性質，阻隔液體系統可(kě)采用低(dī)于或高(gāo)于填料盒壓力進行工作。為(wèi)了使整個驅動操作過程中達到零洩漏的(de)目标，密封行業還開發了氣體阻隔密封，這類密封采用氮氣等一(yī)類的(de)惰性氣體來代替液體阻隔系統。在采用氣體阻隔的(de)雙重密封中，如(rú)果其密封面的(de)內(nèi)部出現故障，所洩漏的(de)隻是惰性氣體，而其內(nèi)部的(de)液體不會滲漏，從而不會造成環境污染。不管是采用液體還是氣體，阻隔系統必須适合于特定的(de)密封使用，并且一(yī)旦密封面內(nèi)部出現任何故障的(de)時候，應能立即識别報警，以便能及時采取适當的(de)措施。以上有上海耐勵泵業提供