對於機械密封圈，我們了解的太少了

對於機械（xiè）密封圈，我們了解的太少了 

100多年（nián）來，人們（men）采用填料一類的（de）多種密封材料，使液體從（cóng）液泵殼（ké）體沿著主軸的向外泄漏量不斷減少。盡管（guǎn）現代工藝（yì）流程中采用的液泵，仍然（rán）廣泛地沿用最古（gǔ）老的密封設（shè）計——填（tián）料盒，因為其起步（bù）費用（yòng）低，而且又為工廠的工作人員所熟悉。然而，由於環境（jìng）問題（tí）的關係（xì），采用填料密（mì）封的方法已逐漸不能被人們所接受，特別是針對現代工藝流程中比較普遍的、腐蝕（shí）性較（jiào）強的液體而言。因（yīn）此（cǐ），在實際應用中（zhōng），以機械密封代替填料密封（fēng）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，而固定密封麵安裝於密（mì）封壓（yā）蓋內。由於一個密封麵是運動的（de），而另一個密封麵（miàn）是靜止不動的，因此（cǐ）將（jiāng）這類密封（fēng）稱之為動態密封（fēng）。

旋轉麵（miàn）與靜止麵之間的（de）密（mì）封是決（jué）定（dìng）密封性能最關鍵的因素基礎的機械密封，其中有4個泄漏通路需要（yào）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（miàn）與壓蓋之間的通路；

4.壓蓋與填料盒之間（jiān）的通路。

後兩種（zhǒng）泄漏通路一般（bān）采用靜態密封，因為（wéi）兩部分之間不存在相對運動。這（zhè）部分的密封通常都稱（chēng）之為三次密封，其密封材料（liào）為墊（diàn）片或（huò）與工（gōng）藝流程液體相適應的O型密封圈。

在較老的密封設計中，位於旋轉麵下的（de）二次密封留有一定的間隙，可在主軸上前後運動，因（yīn）此易於引起磨損和過早失效。然而在較新的密封（fēng）設（shè）計中，二次密封處於靜止狀態，因此可避免在主軸上出現磨損腐蝕問題。在液泵的正常操作中，旋轉麵（miàn）和靜止麵之間因填料盒中的液體所產（chǎn）生的壓力而使其保持（chí）在密封狀態，在起動和停機時，填料盒的壓力（lì）由彈簧產生的壓力維持(甚至可以由彈簧的壓力來（lái）代替)。大部分機（jī）械密封的設計采用較軟的材料來製作旋轉麵（miàn），使其（qí）在較硬的靜止麵上（shàng）旋（xuán）轉摩擦。多年來，最通用的組合是利用碳材料作（zuò）為旋轉麵，使其在陶瓷靜止麵上運行。

這類材料目（mù）前仍在普遍使用，但靜止（zhǐ）麵則（zé）選（xuǎn）用不鏽鋼或更硬的材料製作（zuò），例如（rú）碳化鎢或碳化矽。不管采用什麽材料，總之在接觸麵之間必須保（bǎo）持一層（céng）液體薄膜，以起到潤滑的（de）作用。然而（ér），在填料盒內，采用（yòng）彈簧（huáng）負載和液體壓（yā）力（lì）相結合的方式，可以使密封麵之間起到很好的密封（fēng）作用。但密封壓力太高，則會影響接觸麵之間形成液體薄膜，導致熱量增加（jiā）和過早的磨損。如果密封壓力太低，接觸麵之間的間隙增大（dà），容（róng）易造成液體泄漏。密封製造廠正在不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，采用單色光源的光柵板對其（qí）檢測。

從這一（yī）觀點出發，對這些密封（fēng）接觸麵（miàn）必須小心（xīn）處（chù）理（lǐ），並嚴格按（àn）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。密封的靈活性選擇主軸的軸向和徑向運動需要與彈簧之間保持（chí）一定的靈活性，以保證接觸麵之間的密封。然而，隻（zhī）能提供一定程度的靈活性。液泵的（de）機械狀況及其長度直徑比(一種主軸的直徑與其延伸長度之比的衡量方式，比（bǐ）值越低越好)對密封的可靠性起著重要的作用。密封的靈活性一（yī）般由一個大型主彈簧和一係列小彈（dàn）簧或波紋密（mì）封裝（zhuāng）置提供保證。化學工（gōng）業所采用的傳統密封設計，其密封壓力施加於旋轉麵上，這種密封稱之為旋轉密封，因（yīn）為彈簧或波紋（wén）密封（fēng）裝置與主軸一（yī）起旋轉。比較（jiào）新穎（yǐng）的設計，其彈簧（huáng）或波紋（wén）密（mì）封裝置安裝於靜止麵上。在現在（zài）的機械密封上，上述兩種密封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（jī）械密封（fēng）采用單一的大型彈簧圍繞主軸排列，在液泵起動過程中，可為密封麵提（tí）供很（hěn）強的密封力（lì）。密封的作用依靠主軸的旋轉來繃（bēng）緊彈簧卷（juàn）。後期設計的密封采用一係列（liè）較小的彈簧，排列（liè）於主軸的周圍，可對密（mì）封麵產生比較均勻的負（fù）荷壓力。由於較小的彈簧可以事先安裝，因此大部（bù）分這類密封完全（quán）與所泵的液體相隔離。

采（cǎi）用多個較小的彈簧（huáng），可對密封（fēng）麵產生比較平均的負荷壓力，因此對堵塞具有（yǒu）更大的敏感性。對許多腐蝕性較強（qiáng）的應用領域，最通用的設計是采用金屬波紋管密封裝置。該波紋管由（yóu）一係列的金屬圓盤焊接而成（chéng），形成一（yī）個防止（zhǐ）滲漏的波紋密封裝置（zhì）。采用這一裝置可使密（mì）封麵（miàn）之間的密封壓力更加均勻，而且在（zài）密封麵上不需要增加二次（cì）密封，這（zhè）樣自然就不會產生任何腐蝕磨損現象。圖3金屬波紋管密封裝置一般應（yīng）用於腐（fǔ）蝕性較強的（de）液體一般（bān）來說，雖然其主（zhǔ）要的密封壓力依賴於填料盒本（běn）身的壓力，但彈（dàn）簧和波紋管（guǎn）可補償（cháng）液泵在（zài）起動和停機過程中因主軸運動的壓力不足，使密封麵始終保持一定（dìng）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、軸端餘隙、振（zhèn）動和主軸偏差，都會使液泵的主軸產生（shēng）徑向和軸向運動。

此外，由於將接觸麵之間保持絕對平行（háng）是十分困難的，因此機械密封本身的內部產生移動也是（shì）很正常的。這類移動往往是由於設備和安裝公差、熱膨脹、管路應力或主軸（zhóu）調試不當所造成。為了（le）使密封麵之間始終（zhōng）保持互相配合，彈簧起到了機械密封與（yǔ）運動主（zhǔ）軸之間的恒定調節作用。當旋轉麵和主（zhǔ）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（zhǔ）軸（zhóu）上的防腐材料，失去主軸（zhóu）的氧化膜保護層，最終會（huì）在主軸的摩擦麵上形成磨損溝槽（cáo），造成液體從溝槽中泄漏，並增加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個可更換的軸套。然而，解決腐蝕磨損問題的唯一永久（jiǔ）辦法是去除其內部的動態（tài）密封。現在，大部分主要密封製造（zào）廠生產（chǎn）非腐蝕磨損型密封，以防止液泵零件的腐蝕磨損。平衡和非平衡式密封機械密封的平衡對接觸麵（miàn）的密封壓力有很大影響。這一密封壓力取決於密封本身的有效截（jié）麵以及填料盒內的壓力。非平衡型密封的旋轉麵相反一側的截麵完全暴露於填料盒的壓力範圍之下，這種情況會使（shǐ）密封麵之間產生很高的密封壓力（lì），從而會使工作溫度提高，加快磨（mó）損速度。在高（gāo）溫工作條件下或液體具有較（jiào）大腐蝕性和磨（mó）擦性的情況下，會大大降低機械密封的使（shǐ）用壽命。對機械密封加以平衡，可降（jiàng）低密封壓（yā）力，延長密封的使用壽命。

一般采用帶有台階的主軸和（hé）軸套，降低旋轉麵的有效截麵，就可達到上述目的。不過千（qiān）萬別將淨密封壓力調節（jiē）到接近零的水平，因為這樣（yàng）做（zuò）的（de）結果可能會（huì）造成密封（fēng）麵之間的工作（zuò）狀況不穩定，並可能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（píng）衡式密封，對於某些服務來說，也許采用非平衡（héng）式密封（fēng）能達到更好的效果。例如，在某些（xiē）應用領域，與密封的使用壽（shòu）命相比，也許更強調對液（yè）體泄漏造成的（de）安（ān）全性問（wèn）題。在（zài）這（zhè）種情況下，對（duì）密封的選用也許可理解（jiě）為更希（xī）望選（xuǎn）擇具有較高（gāo）的密封（fēng）壓力。同樣，在（zài）選用較冷液體的密封時，操作溫度的增加也許是微不足道的。不管出於何種考慮，當填料盒的壓力超過50psi時，一般（bān）推薦使用平（píng）衡式密封。內密封和外（wài）密封最通常的做法（fǎ）是（shì）將密封安裝在填料盒的內部。但這種做法（fǎ）要（yào）求在密封維修時將液泵的濕端拆卸下（xià）來，其主要好處（chù）是密封的環境（jìng）衛生易於控製。外密封的安裝（zhuāng）方（fāng）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料盒壓蓋的外麵。

外密封（fēng）主要具有以下五大好處：

1.安裝容易（yì）；

2.費用相對較低（dī）；

3.可以連續監控和清潔；

4.適於無法在內部安裝密封的很小填料盒（hé）；

5.由於其位置接近軸承，對主軸偏差的困難影響較少。

其主要缺點是離心力會將固體顆（kē）粒從（cóng）密（mì）封的下麵甩向密封的接觸麵上。因此，這類密封主要適用於清潔且不含有磨（mó）料（liào）的液體。近年（nián）來，分（fèn）離式密封已成為外密封中（zhōng）的（de）另一重要附加特性。分離式密封是一（yī）個成套總成，安裝於（yú）填料盒與軸承套之間，采用這種設（shè）計，在（zài）密封需要更換時，不需要每次都拆卸液泵（bèng）。這類密封結合探討其他設計（jì）標準正（zhèng）在逐步開發（fā）之中。由於這種設計易於更換密（mì）封，因此應抵製僅僅隻更換密封件的這種誘惑，而對出現故（gù）障的根（gēn）源不（bú）做（zuò）進一步的調查，這一點非常重要。彈筒（tǒng）式密封彈筒式密封是一種集全部功能於一身的密封裝置，其內部（bù）包括所有的密封元件、壓蓋和軸套。由於這類密封不需要任（rèn）何嚴格的安裝（zhuāng）措施，安裝程序大大簡化（huà），同時密封麵和密封彈性體都得到很（hěn）好的保護，可防止意外的損（sǔn）壞。這些優點也意味著可縮減密封（fēng）的維（wéi）修和更換時間。

自（zì）身帶有全部（bù）功能的彈筒（tǒng）式密封裝置，采用這種密封可簡化安（ān）裝程序，同時可保護內部各個（gè）元件，免受意外損壞。各種彈筒式密封幾乎都可以在市場上購（gòu）得，因此可（kě）以減少使用中出現的風險因素，而且（qiě）還可以節（jiē）約使用普通（tōng）密封件（jiàn）所固有的維修時間。雙重密封和液體阻隔裝置采用雙重密封麵的密封來（lái）代替單一的密封件具有更（gèng）高程（chéng）度的（de）防漏（lòu）特性。這類雙重（chóng）密封大都應用於（yú）揮發性（xìng）強、有（yǒu）毒、易致癌、危險和潤滑性很差的液體。

雙重密封一般有三種（zhǒng）設計型式，每種型式都要求在雙重密封麵之間使用一種液體阻隔係統，以防止液體或氣體外泄。比較（jiào）常用的低成本雙重（chóng）密封是一種以背靠背方式（shì）安裝的密封，其旋轉密封麵以相反（fǎn）的方向排列。它往往需要（yào）一種阻隔液體，其壓力應（yīng）高於填料盒壓（yā）力，大約為20psi，這樣（yàng）就可保證內部的密封始終能得到阻隔液體的潤滑，而且也可保證密封麵（miàn）達到一定（dìng）的密封壓（yā）力。在結構比較複雜的麵（miàn）對麵型式密封中（zhōng），旋轉密（mì）封麵之間是以麵對麵方式排列（liè）的，它們往往在同一靜止密封（fēng）麵的相反方向上動作。這類密（mì）封既可（kě）采（cǎi）用高壓阻隔液體係統，也可采用低壓阻隔液體（tǐ）係統。這類密封（fēng）的旋轉麵采用麵對（duì）麵方式進行安裝，並采用高壓或低壓阻隔液體係統第三種設計型式的密封采用串行式排列方式，即兩個旋轉密封麵都離開葉輪，朝著同一個方向（xiàng）排列。這種密封（fēng）的阻隔液體壓力一般低於液泵的壓力。實際上相（xiàng）當於兩個密封、兩（liǎng）級降壓的聯合工作裝置。

所有各類型雙重密封裝置都需要阻隔液體係統。它們一般屬於外部的閉環（huán）係（xì）統，其內部所使（shǐ）用的液體一般是不同的，但必須與工藝流（liú）程中（zhōng）的液體相匹配。該係統包括（kuò）一個儲液槽，其位置（zhì）應盡量靠近密封。這些係統的（de）設（shè）計變（biàn）化範（fàn）圍很大。有的係統在密封中采用（yòng）一種泵環，而其它（tā）一些係統則采用熱虹吸效應原理。儲（chǔ）液槽中的液體往（wǎng）往（wǎng）采（cǎi）用輔助加熱或輔助冷卻的方法。此外，還可以增（zēng）加一個報警裝（zhuāng）置，提醒工作人員及時更換液體。根據被密封液體（tǐ）的性質，阻隔液體係統可采用低於或高於填料盒壓力進行（háng）工作。為了使整個驅動操作過（guò）程中達到零泄漏（lòu）的目標，密封行業還開發了氣體阻隔密封（fēng），這類密封采（cǎi）用氮氣等一類的惰（duò）性氣體來代替液體阻隔係統。在（zài）采用氣體阻隔的雙重密封中，如果其密封麵的內部出現故障，所泄漏的隻（zhī）是惰性氣體，而其內部的液體不會滲漏，從而不會（huì）造成環境汙染。不管是采用液體還是氣體，阻隔係統必須適合於特定（dìng）的密封使用，並且一旦密（mì）封麵內（nèi）部出現任（rèn）何故障的時候，應能立即識別報警，以便能及時采取適當的措施。

環（huán）境控製在許多應用領域中，凡是安裝密封的（de）地方，需（xū）要考慮到密封（fēng）的可靠操作和控製環境，因此（cǐ）必須注（zhù）意（yì）以下幾點：

1.密封應（yīng）安裝（zhuāng）於高強度主軸上，並保持最（zuì）小偏差。盡管工業標準對密封（fēng）麵規定（dìng）的最大偏差為0.002in，但對主軸（zhóu）的要求甚至可以更高一些。

2.應將密封安（ān）裝於（yú）大口徑密（mì）封（fēng）室內，這樣可提高密封的可靠性。這類產（chǎn）品各液泵製造廠幾乎都能提供。

3.控製填料盒的（de）內壓，以避免達到閃點。

4.將填料（liào）盒內的（de）溫度保持在密封材料的工作參數範圍之（zhī）內。

5.保持填料盒內液體的清潔。