双重密封一般有三种设计型式,每种型式都要求在双重密封面之间使用一种液体阻隔系统,以防止液体或气体外泄。比较常用的低成本双重密封是一种以背靠背方式安装的密封,其旋转密封面以相反的方向排列。它往往需要一种阻隔液体,其压力应高于填料盒压力,大约为20psi,这样就可保证内部的密封始终能得到阻隔液体的润滑,而且也可保证密封面达到一定的密封压力。 在结构比较复杂的面对面型式密封中,旋转密封面之间是以面对面方式排列的(见图5),它们往往在同一静止密封面的相反方向上动作。这类密封既可采用高压阻隔液体系统,也可采用低压阻隔液体系统。 第三种设计型式的密封采用串行式排列方式,即两个旋转密封面都离开叶轮,朝着同一个方向排列。这种密封的阻隔液体压力一般低于液泵的压力。实际上相当于两个密封、两级降压的联合工作装置。 所有各类型双重密封装置都需要阻隔液体系统。它们一般属于外部的闭环系统,其内部所使用的液体一般是不同的,但必须与工艺流程中的液体相匹配。该系统包括一个储液槽,其位置应尽量靠近密封。
机械密封是靠一对相对运动的环的端面 (一个固定,另一个与轴一起旋转) 相互贴合形成的微小轴向间隙起密封作用,这种装置称为机械密封。
机械密封通常由动环、静环、压紧元件和密封元件组成。其中动环和静环的端面组成一对摩擦副,动环靠密封室中液体的压力使其端面压紧在静环端面上,并在两环端面上产生适当的比压和保持一层极薄的液体膜而达到密封的目的。压紧元件产生压力,可使泵在不运转状态下,也保持端面贴合,保证密封介质不外漏,并防止杂质进入密封端面。密封元件起密封动环与轴的间隙、静环与压盖的间隙的作用,同时对泵的振动、冲击起缓冲作用。机械密封在实际运行中不是一个孤立的部件,它是与泵的其它零部件一起组合起来运行的,同时通过其基本原理可以看出,机械密封的正常运行是有条件的,例如:泵轴的窜量不能太大,否则摩擦副端面不能形成正常要求的比压;机械密封处的泵轴不能有太大的挠度,否则端面比压会不均匀等等。只有满足类似这样的外部条件,再加上良好的机械密封自身性能,才能达到理想的密封效果。
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,从而会使工作温度提高,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,因为这样做的结果可能会造成密封面之间的工作状况不稳定,并可能会因突然的变故而将密封吹开。 解决这些密封问题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,也许更强调对液体泄漏造成的安全性问题。在这种情况下,对密封的选用也许可理解为更希望选择具有较高的密封压力。同样,在选用较冷液体的密封时,操作温度的增加也许是微不足道的。