100多年来,人们采用填料一类的多种密封材料,使液体从液泵壳体沿着主轴的向外泄漏量不断减少。尽管现代工艺流程中采用的液泵,仍然广泛地沿用最古老的密封设计——填料盒,由于其起步用度低,而且又为工厂的工作职员所熟悉。然而,由于环境题目的关系,采用填料密封的方法已逐渐不能被人们所接受,特别是针对现代工艺流程中比较普遍的、腐蚀性较强的液体而言。因此,在实际应用中,以机械密封代替填料密封的情况越来越多。
采用多个较小的弹簧,可对密封面产生比较均匀的负荷压力,因此对堵塞具有更大的敏感性。对很多腐蚀性较强的应用领域,最通用的设计是采用金属波纹管密封装置。该波纹管由一系列的金属圆盘焊接而成,形成一个防止渗漏的波纹密封装置。采用这一装置可使密封面之间的密封压力更加均匀,而且在密封面上不需要增加二次密封,这样自然就不会产生任何腐蚀磨损现象。图3金属波纹管密封装置一般应用于腐蚀性较强的液体一般来说,固然其主要的密封压力依靠于填料盒本身的压力,但弹簧和波纹管可补偿液泵在起动和停机过程中因主轴运动的压力不足,使密封面始终保持一定的密封压力。腐蚀磨损题目由于多种原因,例如包括轴承的公差、轴端余隙、振动和主轴偏差,都会使液泵的主轴产生径向和轴向运动。
此外,由于将接触面之间保持尽对平行是十分困难的,因此机械密封本身的内部产生移动也是很正常的。这类移动往往是由于设备和安装公差、热膨胀、管路应力或主轴调试不当所造成。为了使密封面之间始终保持互相配合,弹簧起到了机械密封与运动主轴之间的恒定调节作用。当旋转面和主轴之间采用人造橡胶密封时,该弹性体就会在主轴上往返运动。这种重复摩擦动作,会磨蚀主轴上的防腐材料,失往主轴的氧化膜保护层,终极会在主轴的摩擦面上形成磨损沟槽,造成液体从沟槽中泄漏,并增加必要的维修工作量或甚至更换主轴。为了解决这一题目,一般在填料盒内安装一个可更换的轴套。然而,解决腐蚀磨损题目的唯一永久办法是往除其内部的动态密封。现在,大部分主要密封制造厂生产非腐蚀磨损型密封,以防止液泵零件的腐蚀磨损。平衡和非平衡式密封机械密封的平衡对接触面的密封压力有很大影响。这一密封压力取决于密封本身的有效截面以及填料盒内的压力。非平衡型密封的旋转面相反一侧的截面完全暴露于填料盒的压力范围之下,这种情况会使密封面之间产生很高的密封压力,从而会使工作温度进步,加快磨损速度。在高温工作条件下或液体具有较大腐蚀性和磨擦性的情况下,会大大降低机械密封的使用寿命。对机械密封加以平衡,可降低密封压力,延长密封的使用寿命。
一般采用带有台阶的主轴和轴套,降低旋转面的有效截面,就可达到上述目的。不过千万别将净密封压力调节到接近零的水平,由于这样做的结果可能会造成密封面之间的工作状况不稳定,并可能会因忽然的变故而将密封吹开。解决这些密封题目的答案也许是采用非平衡式密封,对于某些服务来说,也许采用非平衡式密封能达到更好的效果。例如,在某些应用领域,与密封的使用寿命相比,也许更夸大对液体泄漏造成的安全性题目。在这种情况下,对密封的选用也许可理解为更希看选择具有较高的密封压力。同样,在选用较冷液体的密封时,操纵温度的增加也许是微不足道的。不管出于何种考虑,当填料盒的压力超过50psi时,一般推荐使用平衡式密封。内密封和外密封最通常的做法是将密封安装在填料盒的内部。但这种做法要求在密封维修时将液泵的湿端拆卸下来,其主要好处是密封的环境卫生易于控制。外密封的安装方式是将静态密封面的方向颠倒过来,主轴上的旋转单元位于填料盒压盖的外面。