對於機械密封圈，我（wǒ）們了解的太（tài）少了（le）

對於機械密封圈，我（wǒ）們了解的太少了 

100多（duō）年來，人們采用填料一類的多種密封材料，使液體從液泵殼體（tǐ）沿著主軸的向外泄漏量不斷減少（shǎo）。盡管現（xiàn）代工藝流程中采（cǎi）用的液泵，仍然廣泛地沿用最古老的密（mì）封設計——填料盒，因（yīn）為其起步費用低，而且又為工廠的工作人員（yuán）所熟悉。然而，由於環境問題的關係，采用填料密封的（de）方法已（yǐ）逐漸不能（néng）被人們（men）所接受，特別（bié）是針對現代工藝流程中比較普遍的、腐蝕性較強的液體（tǐ）而言。因此（cǐ），在實際應用中（zhōng），以機械密封代替填料密封的情況越來越多。

密封的基本要素機械密封是利用兩個平麵互相摩（mó）擦運行的原理，達到密封的目的。旋轉密封麵安裝於液泵的主軸上，而固定密封麵安裝（zhuāng）於密封壓蓋內。由（yóu）於一個密封麵（miàn）是運動的，而另一個密封麵是靜止不動的（de），因此將這（zhè）類密封稱之為動態密封。

旋轉麵與靜止麵之間的密封（fēng）是決定（dìng）密封性能最關鍵的因素（sù）基礎的機械密封，其中有4個泄（xiè）漏通路需要密封：

1.密封麵之間的通路；

2.旋轉麵與主軸之間的通路；

3.固定麵與壓蓋之間的通路；

4.壓蓋與填料盒之間的通路。

後兩種泄漏通路一般采用（yòng）靜態密封，因為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（wéi）三（sān）次密封，其密（mì）封材料為墊片或與工藝流程液（yè）體相適應的O型密封（fēng）圈。

在較老的密封設計中，位於旋轉麵（miàn）下的二次密封留有一定的間隙，可在主軸（zhóu）上前後運動，因此易於引起磨損（sǔn）和過早失效。然而在較新的密封設計中，二次密封處於靜止狀態，因此可（kě）避免在主軸上出現磨損（sǔn）腐蝕問題。在液泵的正常操作中，旋轉麵和靜止麵之間因填料盒中的液體所產生的壓力而使其（qí）保持在密封狀態，在起動和停機時，填料盒的壓力由（yóu）彈簧產生的壓（yā）力維持（chí）(甚至可以由彈簧的壓力來代替)。大部分機械密封的設計采用（yòng）較軟的材料（liào）來製作旋轉麵（miàn），使其在較硬的（de）靜止麵上旋轉摩擦。多年來，最通用（yòng）的組合是（shì）利用碳（tàn）材料（liào）作為旋轉麵，使（shǐ）其（qí）在陶瓷（cí）靜（jìng）止（zhǐ）麵上（shàng）運行。

這類（lèi）材料目前仍在普遍使用（yòng），但靜止麵則選用不鏽鋼或更硬的材料製作，例如碳化鎢或碳化矽。不管采用什麽（me）材料，總之在接觸麵之（zhī）間必須保持（chí）一層液體（tǐ）薄膜，以起到（dào）潤滑的（de）作（zuò）用。然而，在填料盒內，采用彈簧負載和液體壓力相結合的方式，可以使密（mì）封麵之間起（qǐ）到很好的密封作用。但（dàn）密封壓力太高（gāo），則會影響（xiǎng）接觸麵之（zhī）間（jiān）形成液體薄（báo）膜（mó），導（dǎo）致熱量增加和過早的磨損。如果密封壓力（lì）太低（dī），接觸麵之間的間隙增大，容易造成液體泄漏。密封製造廠正在不（bú）斷地努力提高接觸麵的平直度，他們采用特殊的拋光板進行研磨。然後（hòu），采用單色光源的光柵（shān）板對其檢測（cè）。

從這（zhè）一觀點出發，對這些密（mì）封接觸麵必須（xū）小心處理（lǐ），並嚴格按照安裝說明，保證密封麵得到適當的保護和正確就位，這一點（diǎn）是非常重要的。密封的靈活（huó）性選擇主軸的（de）軸向和徑向運動需要（yào）與彈簧（huáng）之間保（bǎo）持一定的（de）靈活（huó）性（xìng），以保證接觸麵之間（jiān）的密封。然而，隻（zhī）能提（tí）供（gòng）一（yī）定程度的靈活性。液泵的機械狀況及其（qí）長度直（zhí）徑（jìng）比(一種主軸（zhóu）的（de）直徑與其延伸長（zhǎng）度之比的衡量方式，比值越低越好（hǎo）)對（duì）密封的可靠性起著重要的作用。密封的靈（líng）活性一般由一個大型（xíng）主彈簧和一係列小彈簧或（huò）波（bō）紋密封裝置提（tí）供保證（zhèng）。化學工業所采用的傳統密封設計，其密封壓力施加於旋轉麵上（shàng），這種密（mì）封（fēng）稱之為旋轉密封，因為彈簧或波紋密封裝置與主軸一起旋轉。比較新穎的設計，其彈簧或波紋密封裝置（zhì）安裝（zhuāng）於靜止麵上。在現在的機（jī）械密封上，上述兩種密（mì）封（fēng）方式都有非常普遍的應用，這樣對於安裝具有一定的靈活性。早期設計的許多機械密封采用單一的大（dà）型彈簧圍繞（rào）主軸排列，在液泵起動過程中，可（kě）為密封麵提供很強的密封力。密封的作用依靠主軸的旋轉來（lái）繃緊彈簧卷。後期設計的密封采用一（yī）係列（liè）較小的彈簧，排列於主軸的周圍，可對密封麵產生比較均勻的負荷壓力。由於較小的彈簧可以事先安裝，因此大部分這（zhè）類（lèi）密封完全與（yǔ）所泵的（de）液體相隔離。

采用多（duō）個較小（xiǎo）的彈簧，可（kě）對密封麵產生比較平均的負荷壓力，因此對堵塞（sāi）具有更大的敏（mǐn）感性。對許多腐蝕性較強的應用領域（yù），最通用的設計是采（cǎi）用金屬波紋管密封裝置。該波紋（wén）管由一係列的金屬圓盤焊接而成（chéng），形成一個（gè）防止滲漏的波紋密封裝置。采用這一裝置（zhì）可（kě）使密封麵之間的密封壓（yā）力（lì）更加均勻，而（ér）且在密封麵上不需要增加二次密封，這樣（yàng）自然（rán）就不會產生任何腐蝕磨損現象。圖（tú）3金屬波紋管（guǎn）密封裝置一般應用於腐蝕性較強的液體（tǐ）一般來說，雖然其主要的（de）密封壓力依賴於填料（liào）盒本身的壓力，但彈簧和波紋管可補償液泵在起動和（hé）停機（jī）過程中因（yīn）主軸運（yùn）動的（de）壓力不足，使密封麵始（shǐ）終保持（chí）一定的密封壓力。腐蝕磨損問題由於多種原因，例如包括軸承的公差、軸端餘（yú）隙、振動和主（zhǔ）軸偏差，都會使液（yè）泵的主軸產（chǎn）生徑向和軸向運動。

此外，由於將接觸麵之間保持絕對平行是十分困難的，因此機械密封本身的內部產生移動也（yě）是很正常的。這類移動（dòng）往往是由（yóu）於設備和安（ān）裝公（gōng）差、熱膨脹、管路應力或（huò）主軸調試不當（dāng）所造成。為了（le）使（shǐ）密封麵之間始終保持互相配（pèi）合，彈（dàn）簧起到了機械密封與運動主軸之間（jiān）的恒定調節作用。當旋轉麵和主軸之間采用（yòng）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，會磨蝕主軸上的防腐材料，失去主軸的氧化膜保護層，最終會在主（zhǔ）軸的摩擦麵上形（xíng）成磨損溝槽，造成液體從溝槽中泄漏，並增（zēng）加（jiā）必要的維修工作量或甚至更換主軸。為了解決這一問題，一般在填料盒內安裝一（yī）個可更換的軸套。然而，解決（jué）腐蝕磨損問題（tí）的（de）唯（wéi）一永久辦（bàn）法是去除其內部的（de）動態密封。現在，大部分主要密封製造廠生產非腐蝕磨損型密封，以防止液泵零件（jiàn）的（de）腐蝕磨損。平衡和非平衡式密封機械密封的平衡對接觸麵的密封壓力有很大影響。這（zhè）一密封壓力取決於密封本身的（de）有效截麵以及填料（liào）盒內的壓力（lì）。非平（píng）衡型密封的旋轉麵相反（fǎn）一側的截麵完全暴（bào）露於填料（liào）盒的壓力（lì）範圍之下，這種情況會使密封麵之間產生很高的（de）密封壓力，從而會使工作溫度提高，加快磨損速度。在高溫工作條件（jiàn）下或液體具有較大腐蝕性和（hé）磨（mó）擦性的情況下（xià），會大大降低機械密封的使用壽命。對機械密封加以平衡（héng），可降低密封壓（yā）力，延長密封的（de）使用壽命。

一般采（cǎi）用帶有台階的主軸和軸套，降低旋轉麵的有效截麵，就（jiù）可達到上述目的。不過千萬別（bié）將淨密封壓力調節到接近零的水平，因（yīn）為這樣做的結果可能會造成密封麵之（zhī）間的工（gōng）作狀況不穩定，並可能（néng）會因突然的變故而將密封吹開。解決這些密封問題的答案也許（xǔ）是采用非平衡式密封，對於某（mǒu）些服務來說，也許采用非平衡式密封能達到更好的效果。例如，在某（mǒu）些應用領域，與密封的（de）使用壽命相比，也許更強調對液（yè）體泄漏造成的安（ān）全性問題。在這種（zhǒng）情況下，對密封的選用也許（xǔ）可理解（jiě）為更希望（wàng）選擇具有較高的密封壓力。同樣，在選用較冷液（yè）體的（de）密封時，操作溫度的增加也許是微不足道的。不管出於何種考慮，當填料盒的壓（yā）力超過50psi時，一般推薦使用平衡式（shì）密封。內（nèi）密封和外（wài）密封最通常的做法是將密封安裝在填料盒（hé）的內部。但這種做法要求在（zài）密封維修時將液泵的濕（shī）端拆卸下來，其主（zhǔ）要好處（chù）是（shì）密封的環境衛生易於控製。外密封的安裝方式是將靜態密封麵的方向顛倒過來，主軸上的旋轉單元位於填（tián）料盒壓蓋的外麵。

外密封主要具有以下五大好處：

1.安裝容（róng）易；

2.費用相對較低；

3.可以連續監控和（hé）清潔；

4.適於無法在內部安裝密封的很小填料盒；

5.由於其位置接（jiē）近軸承，對主（zhǔ）軸偏（piān）差的困難影（yǐng）響（xiǎng）較少（shǎo）。

其主要缺點是離心力會將固體顆粒從密封的（de）下（xià）麵甩向密封的接觸麵上。因此，這類密封（fēng）主要適用於清潔且不含有磨料的（de）液體。近（jìn）年來，分離式密封（fēng）已成為外密封中的另一重要（yào）附加特性。分離式密封是一個成套總成，安裝於填料（liào）盒（hé）與軸（zhóu）承套之間，采用這種設計，在密封需要更換時，不（bú）需要每次都拆卸液泵。這類密封結（jié）合探（tàn）討其他設計標準正在逐步開發之中。由於這種設計易於更換密封，因此應抵製僅僅（jǐn）隻更換密封件的這種誘惑，而對出（chū）現故障的根源不做（zuò）進一步的調查，這一點非常重要。彈筒式密（mì）封彈筒式密封是一種集全部功能（néng）於一（yī）身的密封裝置，其內部包括所有的密封元件、壓蓋和軸套。由於這類密封不需要任何嚴格的安裝措施（shī），安裝程序大大簡化，同時（shí）密封麵和密封（fēng）彈性體都得（dé）到很好的（de）保護（hù），可防止意外（wài）的損（sǔn）壞（huài）。這些優點也意味著可縮減密封的維修和更換時間。

自身帶有全部功能的彈（dàn）筒式密封裝置，采用這種密封可簡化安裝程序，同時可保護內部各個元件，免受意外損壞。各種彈筒式（shì）密封幾乎都可以在市場（chǎng）上（shàng）購得，因此可以減少使用中出現的風險因素，而且還可以節約（yuē）使用普通（tōng）密封件所固（gù）有（yǒu）的維修（xiū）時間。雙重（chóng）密封和液體阻（zǔ）隔裝置采（cǎi）用雙（shuāng）重密封麵的密封（fēng）來代替單一的密封（fēng）件具有更高程度的防漏特性。這類雙重（chóng）密封大都應用於揮（huī）發性強、有毒、易致癌、危險和潤滑性很差的液體。

雙重密封一般有三種設計型式，每種型式都要求在雙（shuāng）重密封麵之間使用一（yī）種液體阻隔係統，以（yǐ）防止液體或氣體外泄。比較常用的低成本雙重密封是（shì）一種以（yǐ）背靠背（bèi）方式安裝（zhuāng）的密封，其旋轉密封麵以相反的（de）方向排列。它往往需要一種阻隔液體，其壓力應高於填料盒壓（yā）力（lì），大約為20psi，這樣就可保證內（nèi）部的密封始終能得（dé）到（dào）阻隔液體的潤滑，而且也可保證密封麵達到一定的密封壓力。在結構比較複雜的麵對麵型式密封中，旋轉密封麵之間（jiān）是以麵對麵方式排列的，它們往往在同一靜止密封（fēng）麵（miàn）的相反方向上（shàng）動作（zuò）。這類密封既可采用高壓阻（zǔ）隔液體係統，也可（kě）采用低壓阻隔液體係統。這類密（mì）封的旋轉麵采用麵對麵方（fāng）式進行安裝，並采用高壓或低壓阻隔液體係統第三種設（shè）計型式的密封采（cǎi）用（yòng）串行式排列方式，即兩個旋轉密封（fēng）麵都離開葉輪，朝著同一個方（fāng）向排列（liè）。這種密封的阻隔液體壓力一般低於液泵的壓力。實際上相當於兩個密封（fēng）、兩級降（jiàng）壓的聯合工作（zuò）裝置。

所（suǒ）有各類型雙重密封裝置都需要（yào）阻（zǔ）隔液（yè）體係統。它們一（yī）般屬於（yú）外部的閉環係（xì）統，其內部所使用的液（yè）體一般是不同的，但必須與工藝流程中的液體相匹配。該係（xì）統包括一個儲液槽，其位置（zhì）應盡量靠近（jìn）密封。這些係統的設計變化（huà）範圍很大。有的係（xì）統在密封中采用一種泵環，而其（qí）它一些係統則采用熱虹吸效應原理。儲液槽中的液體往往采用輔助加熱或輔助冷卻的方法。此外，還可以增加一個報警裝置，提醒工作人員及時更（gèng）換液體（tǐ）。根據被密封液體的性質（zhì），阻隔液體係統（tǒng）可采用低於或高於填料（liào）盒壓力（lì）進行工作。為了（le）使整個驅動操作過程中達到零（líng）泄漏的（de）目標，密封行業還開發了氣體阻隔密封，這類密封采用氮氣等一類的惰性氣體來代替液體阻隔係統。在采用氣體阻隔的雙（shuāng）重密封中，如果其密封麵的內部出現故（gù）障（zhàng），所泄漏的隻是惰性氣體，而其內部的液體不會（huì）滲漏，從而不會（huì）造成環境汙染。不管是采用液（yè）體還是氣體，阻隔係統必須適（shì）合於特定的密封使用（yòng），並且一旦密封麵內部出現任何故障的時候，應（yīng）能立即識別報（bào）警，以便能及時采取適當的措施。

環境控製在許（xǔ）多（duō）應用領域中，凡是安裝密封的地方，需要考慮到密封的可靠操作和控製環境，因此必須（xū）注意以下幾點：

1.密封應安裝於高強度主軸上，並保持最小偏差。盡管工（gōng）業標準對密封麵規定的最大偏差為0.002in，但對主（zhǔ）軸的要求甚至可以更高一些。

2.應將密封安裝於（yú）大口徑密封室內，這樣可提高密（mì）封的可靠性。這類（lèi）產品（pǐn）各液泵製造（zào）廠幾乎都能（néng）提供。

3.控製填料盒（hé）的內壓，以避（bì）免（miǎn）達到閃點。

4.將填料盒內的溫度保持在密封材料的工作參數範圍之內。

5.保持填料盒內液（yè）體的清潔。