特種機(jī)械密封是指介質(zhì)、壓力、速度、溫度、結(jié)構(gòu)和用途方面與普通機(jī)械密封有所區(qū)別的機(jī)械密封，國(guó)內(nèi)也稱高參數(shù)機(jī)械密封.將機(jī)械密封分為普通和特種兩類，是便于說(shuō)明機(jī)械密封的結(jié)構(gòu)、工作條件和使用要求，因此，有的密封廠商除列舉正常密封產(chǎn)品外，也列出高載荷機(jī)械密封;有的廠商則將產(chǎn)品樣本以外的機(jī)械密封稱作特種機(jī)械密封;有的廠商將高溫、高壓、高速的機(jī)械密封分別列出或加上標(biāo)志，以便與普通機(jī)械密封產(chǎn)品相區(qū)別;有的廠商則以使用溫度來(lái)區(qū)分普通機(jī)械密封與特種機(jī)械密封.例如，英國(guó)克蘭公司將溫度一20~+230℃作為正常產(chǎn)品，超出以上溫度范圍的機(jī)械密封，就作為特種機(jī)械密封產(chǎn)品來(lái)考慮.

本章所列的特種機(jī)械密封僅指釜用、高溫、高壓、高速、低溫、真空和強(qiáng)腐蝕介質(zhì)以及帶磨料介質(zhì)的機(jī)械密封，對(duì)于那些用于宇航、核電和軍事部門的機(jī)械密封，不在本章內(nèi)容之列。

釜用機(jī)械密封

釜用機(jī)械密封是指攪拌器(混合器)密封.從引進(jìn)裝置中使用攪拌器的情況來(lái)看，凡大型釜用攪拌器都采用機(jī)械密封，它占攪拌器總量的63.4%，而未采用機(jī)械密封的攪拌器多數(shù)為小功率和堆、槽內(nèi)的小型攪拌器.

近年來(lái)，機(jī)械密封在攪拌器上得到廣泛應(yīng)用，一是因?yàn)閿嚢杵鬏S的擺動(dòng)量大，有的攪拌軸長(zhǎng)達(dá)7~8m，雖然有底部支承裝置，但擺動(dòng)量仍然很大，填料密封已滿足不了要求;二是使用條件越來(lái)越苛刻，安全要求也越來(lái)越高，減少泄漏，防止污染環(huán)境的呼聲促使設(shè)計(jì)、生產(chǎn)部門采用機(jī)械密封;三是釜用機(jī)械密封的結(jié)構(gòu)不斷改進(jìn)以及與其配套的輔助裝置普遍得到采用，使密封效果更良好，從而節(jié)省了維修費(fèi)用.有人做過(guò)統(tǒng)計(jì)，盡管機(jī)械密封的凈購(gòu)置費(fèi)用比填料密封高，但安裝使用之后，機(jī)械密封的維修費(fèi)用只占填料密封維修費(fèi)用的1/20，五年后總費(fèi)用，機(jī)械密封比填料密封低一半.

一、釜用機(jī)械密封與泵用機(jī)械密封的區(qū)別

1.釜用機(jī)械密封大多數(shù)為立式，少數(shù)為傾斜式，極個(gè)別為水平式.一般計(jì)算機(jī)械密封端面比壓都不考慮旋轉(zhuǎn)零件的自重.

2.泵用機(jī)械密封的軸徑多數(shù)在100mm以下，而釜用機(jī)械密封的軸徑在100mm以上也很多.泵用機(jī)械密封的重量一般從幾百克到幾公斤，.而一套釜用機(jī)械密封的重量有時(shí)達(dá)幾百公斤到一千公斤以上。所以，在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮安裝、檢修所需的起吊裝置.

3.釜用機(jī)械密封的密封介質(zhì)多數(shù)為氣相.因此，釜用密封的端面比壓要比泵用密封的端面比壓高.

4.釜用密封多數(shù)為雙端面、平衡型結(jié)構(gòu)，此外，為了安裝和檢修方便，也用剖分式結(jié)構(gòu)和易檢拆結(jié)構(gòu).

二、上裝式釜用機(jī)械密封

上裝式釜用密封應(yīng)用較廣，它占引進(jìn)的斧用機(jī)械密封95%以上.例如，西德EKATO公司的RD13、RD23、RD200ST和日本炭研精工的2K07T型都是上裝式密封，它們用于PTA、聚乙烯和聚丙烯裝置.

上裝式釜用機(jī)械密封的典型結(jié)構(gòu)如圖10-1所示，這是EKATO公司RD200ST型釜用密封的結(jié)構(gòu)圖.這種密封是雙端面帶水冷來(lái)套的密封結(jié)構(gòu)，適用操作溫度為130~180℃.如果操作溫度在130℃以下，可以不用水冷夾套，而用上部冷卻風(fēng)扇，當(dāng)操作溫度至300~400℃時(shí)，必須采用底部帶法蘭冷卻器的結(jié)構(gòu)，這里法蘭冷卻器起了熱阻擋層的作用.在安裝冷卻水管線時(shí)，要注意冷卻水出口管線與漏斗間高度至少在200mm以上，出口處水的溫度應(yīng)低于40~50℃ 。

有關(guān)釜用密封的密封液貯罐及壓力平衡裝置見(jiàn)第七章第二節(jié)壓力裝置.

三、底裝式釜用機(jī)械密封

反應(yīng)釜底部傳動(dòng)的攪拌器用的機(jī)械密封是一種特殊結(jié)構(gòu)，因?yàn)槊芊馍喜恳c產(chǎn)品接觸，所以工作條件更為苛刻.

底裝式釜用機(jī)械密封的要求:

1.在結(jié)構(gòu)上做到不使攪拌釜內(nèi)沉積在底部的固體介質(zhì)與機(jī)械密封相接觸;

2.當(dāng)密封失效時(shí)，不必排除釜內(nèi)液休也能卸除機(jī)械密封進(jìn)行維修工作，最好能快速更換，并能在反應(yīng)釜帶壓下進(jìn)行更換機(jī)械密封，還要求在不拆除笨重的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)情況下，也能夠進(jìn)行機(jī)械密封的拆卸和重新安裝;                                      3.結(jié)構(gòu)上具有小尺寸的短軸和低的高度，帶安裝臂.

聚丙烯裝置第3號(hào)、第4號(hào)反應(yīng)釜及粉末塔攪拌器都采用底裝式密封.圖10-4為Φ260底裝式機(jī)械密封的結(jié)構(gòu)圖.為了防止產(chǎn)品進(jìn)人密封腔，在連接攪拌槳的法蘭下部有一鍋底形密封罩34，還有兩道襯套35、36及推力板33使大的顆粒被離心力拋出，小的顆粒也難于進(jìn)人密封腔，對(duì)于接觸物料的上部(密封罩下面)密封，有的采用摩擦副密封;有的采用唇密封(軸向與橫向相結(jié)合的唇封);有的采用襯套密封(如圖10-4所示).密封罩表面、軸的上部、連接法蘭表面都應(yīng)研磨、拋光，以免物料粘結(jié)在表面上.

四、停車密封裝置

當(dāng)釜用密封有缺陷而需要帶壓更換機(jī)械密封時(shí)，可采用停車密封裝置(圖10-5 ) 。

這種裝置只要在停車時(shí)在軸封處通人外部壓力p，即可使軸密封，但這時(shí)軸就不能再轉(zhuǎn)動(dòng)。它特別適用于無(wú)菌、發(fā)酵操作等容器的密封，但不適用于產(chǎn)品易凝固和變稠的場(chǎng)合。

五、與釜用機(jī)械密封有關(guān)的幾個(gè)參數(shù)

1.使用壽命

釜用機(jī)械密封的使用壽命一般規(guī)定半年以上.其實(shí)使用壽命與攪拌軸的轉(zhuǎn)速、密封尺寸、摩擦副材料等因素有關(guān).圖10-6為EKATO公司對(duì)不同尺寸的密封在不同轉(zhuǎn)速下的使用壽命試驗(yàn)結(jié)果.

2.適用范圍

釜用密封的適用范圍與使用條件、何種輔助裝置有關(guān)，，每個(gè)密封公司都有其產(chǎn)品適用范圍的說(shuō)明.圖10-7為EKATO公司RD023和RD200ST型密封在密封液貯罐和壓力平衡裝置兩種條件下的適用范圍圖.

高溫機(jī)械密封

機(jī)械密封的工作溫度超過(guò)80℃時(shí)就作為高溫機(jī)械密封(有的密封公司以工作溫度>90℃為界限)，在高溫下，密封主要間題有下列幾項(xiàng):密封端面液體汽化，摩擦副的熱應(yīng)力和熱變雍，組合件、鑲嵌件可能因配合不當(dāng)而松脫，輔助密封圈因高溫引起的老化、龜裂、粘結(jié)和彈性消失，彈簧疲勞和強(qiáng)度降低，材料的腐蝕和磨損加快.

一、高溫機(jī)械密封的要求

1.選用耐高溫的密封材料

在高溫下，材料的耐溫性能顯得特別重要，合理選用密封材料可使一般結(jié)構(gòu)的機(jī)械密封仍能適用于高溫工作條件，簡(jiǎn)化手續(xù)，節(jié)省開(kāi)支.表10 -1列出不同密封材料的使用極限溫度.

2.采用金屬波紋管型機(jī)械密封或金屬波紋管與普通機(jī)械密封相結(jié)合的密封結(jié)構(gòu)

從耐熱性能來(lái)看，輔助密封圈是機(jī)械密封上最薄弱環(huán)節(jié)，當(dāng)溫度超過(guò)80℃時(shí)普通橡膠已不適用，溫度超過(guò)230~250℃，聚四氟乙烯也不能使用.此外，由于高溫、易燃介質(zhì)的裂解物沉積會(huì)使彈簧阻塞.所以，當(dāng)溫度超過(guò)220℃時(shí)就應(yīng)采用金屬波紋管型機(jī)械密封，或者采用金屬波紋管與普通機(jī)械密封相結(jié)合的密封結(jié)構(gòu).

3.采取冷卻措施

在高溫下，為了使密封可靠運(yùn)行，盡可能對(duì)機(jī)械密封進(jìn)行冷卻，要避免在干摩擦狀態(tài)下工作.必須保持密封間隙中的溫度在密封液的汽化溫度以下.

冷卻措施就是對(duì)密封進(jìn)行溫度控制，常用的溫度控制有沖洗、阻封、加強(qiáng)液體循環(huán)等(詳見(jiàn)第七章第一節(jié)溫度控制裝置)。在高溫下，還可采用以下措施:

(1)用Diphy1(二苯及二苯氧化物的混合物)作為阻封液，它是冷態(tài)無(wú)壓的換熱劑(阻封液由泵效螺旋輸送);

(2)在超高溫下或者沒(méi)有適當(dāng)?shù)囊后w時(shí)，也可通人氮?dú)?、氬氣，以防止空氣引起的氧?

4.鑲嵌摩擦副問(wèn)題

密封環(huán)鑲嵌是充分利用端面材料和基體材料的特性，提高材料使用價(jià)值，一般對(duì)高溫密封采用熱鑲法.但是，由于端面耐磨材料和基體材料的熱脹系數(shù)有差異，在高溫下使用時(shí)會(huì)產(chǎn)生摩擦環(huán)松動(dòng)、脫落。因此，對(duì)鑲嵌結(jié)構(gòu)的摩擦環(huán)采用的溫度應(yīng)予以特別注意.熱鑲結(jié)構(gòu)產(chǎn)生松動(dòng)、脫落的原因，除了與使用溫度有關(guān)外，還與軸徑尺寸有關(guān).當(dāng)摩擦副環(huán)基體為不銹鋼、高鎳合金、欽合金時(shí)，熱鑲硬質(zhì)合金的允許使用溫度對(duì)不同軸徑的關(guān)系.

5.摩擦副環(huán)與軸之間的許用間隙

高溫條件下，由于摩擦副環(huán)與軸兩者的熱脹系數(shù)的差異，會(huì)出現(xiàn)摩擦副環(huán)與軸之間間隙趨近于零的現(xiàn)象，因而造成摩擦副環(huán)浮動(dòng)性消失導(dǎo)致密封失效。所以在設(shè)計(jì)時(shí)必須合理和正確選擇摩擦副環(huán)與軸之間的間隙。

二、高溫機(jī)械密封實(shí)例

1.布格曼公司的HSHF+MFL型密封

芳烴裝置循環(huán)油泵GA-102AB.功率1650kW，轉(zhuǎn)速6748r/ min,輸送介質(zhì)為汽油，操作溫度262~284度，進(jìn)口壓力0.87MPa，出口壓力~175MPa，機(jī)械密封采用布格曼公司HSHF+MFL混合結(jié)構(gòu)，這是適合高溫、高壓和高速工作條件下的密封。這里HSHF是單端面、流體動(dòng)壓式帶泵效螺旋結(jié)構(gòu)MFL是單端面金屬波紋管結(jié)構(gòu).HSHF和MFL都是彈簧靜止式，以適應(yīng)高速運(yùn)轉(zhuǎn)的要求.該密封從結(jié)構(gòu)上布置成串聯(lián)式，裝于油泵的吸人端和排出端，因HSHF帶有泵效螺旋，它與軸的旋轉(zhuǎn)方向有關(guān).在吸入端的泵效套(12A)是右螺旋，泵效外殼(25A)提左螺旋;在排出端的泵效套(12B)是左螺旋，泵效外殼(25B)是右螺旋，安裝時(shí)按圖上要求裝配不能搞錯(cuò).，

2.Y4D型金屬波紋管密封

Y4D型金屬波紋管密封是Eagle公司用于低壓((0.5MPa以下)，溫度-200~+400℃密封。波紋管采用Inconel 718材料，這種合金的耐氧化性能可達(dá)980℃，在-196℃的低溫下屈服強(qiáng)度可達(dá)1426N/mm2.因此，Inconel 718在高低溫條件下都適用.尤里卡裝置中凡高溫的減壓渣油，KSK油，輕、重瓦斯油的密封都采用Y4D型金屬波紋管機(jī)械密封.

3. 59B型密封

雖然59B型密封的使用溫度范圍為-50~十230℃，如果泵送介質(zhì)借助于輸送裝置，通過(guò)冷卻器再進(jìn)人密封，則59B型密封仍可用于介質(zhì)溫度大于230℃的場(chǎng)合.例如，芳烴裝置釜液泵GA-116AB的介質(zhì)溫度為290℃，就是采用外冷卻的59B型密封.

4.上海水泵廠605系列波紋管機(jī)械密封介紹

上海水泵廠引進(jìn)美國(guó)EG&G SEALOL公司技術(shù)，已生產(chǎn)多種系列的密封，其中605系列是焊接波紋管機(jī)械密封，它的型號(hào)、規(guī)格和使用性能如表10-2所示.

高壓機(jī)械密封

通常認(rèn)為，當(dāng)機(jī)械密封的工作壓力超過(guò)4~5MPa時(shí)就視作高壓，有的密封公司把工作壓力達(dá)到3MPa就作為高壓;有的公司以PV值大小來(lái)衡量;有的公司則將壓力和溫度一起考慮.

一般認(rèn)為在高壓下，由于機(jī)械和熱變形危害機(jī)械密封的功能和可靠性，壓力越高，危害性越大.所以，用于極高壓力的密封比標(biāo)準(zhǔn)型密封要求設(shè)計(jì)改進(jìn)，不僅在開(kāi)啟力和閉合力之間有嚴(yán)格比率，而且要求整個(gè)密封結(jié)構(gòu)經(jīng)得住高壓而不變形，此外，還要維持穩(wěn)定的液膜以保證密封性能.

一、高壓機(jī)械密封的要求

1.增大密封零件截面

對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)零件的截面要加大，靜環(huán)也相應(yīng)有較大的截面，不要在靜環(huán)外徑上有臺(tái)階或開(kāi)槽.但要注意，隨著密封面寬度b的增加，熱變形和磨損也隨之增加，同樣要增加壓蓋的厚度以防變形和能承受壓力.使用重載荷彈簧，使用較大直徑的銷子以適應(yīng)較大的啟動(dòng)扭矩.

2.提高密封零件的加工精度

(1)壓蓋底部裝靜環(huán)的幢孔面要保證高的平直度，因?yàn)樵诟邏合拢魏伪砻嫔系母叱鳇c(diǎn)會(huì)傳給靜環(huán)而引起泄漏;

(2)提高密封面內(nèi)外徑和寬度的加工精度，因?yàn)樵诟邏簳r(shí)，，密封內(nèi)外徑和寬度的精度對(duì)比壓的變化有明顯的影響.密封端面研磨、.拋光后的粗糙度為Ra0.05~0.025(▽12~▽13)，平直度必須限制在1個(gè)光帶以內(nèi).此外，摩擦端面的垂直度和軸的精度也要相應(yīng)提高.

注意在高壓下因不同介質(zhì)所造成的沖刷腐蝕和磨損，圖10-12 (a),  (b)表示不同摩擦副材料在不同的轉(zhuǎn)速下介質(zhì)為烴和水及水溶液時(shí)壓力與密封尺寸的關(guān)系.

5采用流體動(dòng)壓式機(jī)械密封

流體動(dòng)壓式(也稱流體動(dòng)力式，熱流體動(dòng)壓式)機(jī)械密封是考慮在高壓和摩擦熱的情況下，密封縫隙中的潤(rùn)滑膜穩(wěn)定性而研制成的新型密封面結(jié)構(gòu)，圖10-13(a), (b)是熱流體動(dòng)幾式機(jī)械密封槽的布置圖，這種結(jié)構(gòu)類似形式很多(見(jiàn)圖4-8)，它的熱流體動(dòng)力效應(yīng)是在密封上形成，在密封環(huán)旋轉(zhuǎn)的時(shí)候，槽能使液體強(qiáng)烈地冷卻距它較遠(yuǎn)的密封表面。進(jìn)行這種冷卻時(shí)，在密封環(huán)的初始表面上形成與槽數(shù)相等的流體動(dòng)力楔和高壓區(qū).由于切向流和壓力降，在每一個(gè)槽后形成慧星狀潤(rùn)滑楔(圖10-14).因此，隨著密面上載荷與滑動(dòng)速度的增加，摩擦系數(shù)反而減小(圖10-15).

二、布格曼公司HSHF型高壓機(jī)械密封介紹

芳烴裝置加料泵液力透平GAT-101A，功率968kW，轉(zhuǎn)速6748r/ min，輸送介質(zhì)為烴類，使用溫度43~39度，進(jìn)口壓力15.33MPa，出口壓力1.9Mpa，機(jī)械密封是布格曼公司HSHF型高壓密封，其定型產(chǎn)品為單端面、流體動(dòng)壓式帶泵效螺旋的結(jié)構(gòu).原工作參數(shù)P = 5(14) MPa, t = 300'C , V < 50 m / s,因單端面密封結(jié)構(gòu)不能滿足使用要求，所以采用雙端面結(jié)構(gòu)，由一個(gè)動(dòng)環(huán)對(duì)兩個(gè)靜環(huán)，結(jié)構(gòu)比較緊湊，它是筒形結(jié)構(gòu)，安裝比較方便之(圖10-16).

用于液力透平進(jìn)口端密封是HSHF D3/95規(guī)格，泵效套(6A)是右螺旋，泵效外殼(16A)是左螺旋;用于出口端密封是HSHF D4/95規(guī)格，泵效套(6B)是左螺旋，泵效外殼(16B)是右螺旋.因此，這兩套密封與旋轉(zhuǎn)方向有關(guān)，進(jìn)出口端不能裝錯(cuò)，泵效套也不能互換。

高速機(jī)械密封

當(dāng)線速度超過(guò)25~30m/s時(shí)，可視為高速，有的密封公司把滑動(dòng)面速度高達(dá)33m/s，才作為高速機(jī)械密封.’我國(guó)ZBJ22-001-88規(guī)定密封端面平均線速度為25~100m/s時(shí)為高速機(jī)械密封，密封端面平均線速度大于100m/S時(shí)為超高速機(jī)械密封.

在高速時(shí)，由于離心力的影響，造成振動(dòng)和不平衡度，高速如同高壓一樣，產(chǎn)生熱變形、熱應(yīng)力裂紋及磨損物、沉淀物引起泄漏損失，而且這種損失將隨滑動(dòng)速度的增加而強(qiáng)烈地增加.

一、高速機(jī)械密封的要求

1.減少轉(zhuǎn)動(dòng)件的重量(質(zhì)量)，提高動(dòng)力平衡度

高速時(shí)，離心力的影響使彈簧扭曲和偏離銷孔中心，因此，彈簧必須是靜止式。這樣減少了轉(zhuǎn)動(dòng)件的重量及由此造成的不平衡度。

2.及時(shí)排除摩擦熱

加大冷卻介質(zhì)的流量，高速泵為10~20L/min，有的高速密封的沖洗量達(dá)50~100 L/min。

用油作阻封液時(shí)，為了使氣體的溶解度和結(jié)焦盡量小，應(yīng)選用粘度低的油。如摩擦副處于高溫條件下工作時(shí)，要盡一切可能使密封液在蒸發(fā)時(shí)不留殘?jiān)?，所以使用聚乙二醇這類合成介質(zhì)作阻封液，

3.及時(shí)檢查滑動(dòng)端面磨損量

當(dāng)端面磨損量達(dá)到0.005mm時(shí)，就要對(duì)端面進(jìn)行研磨，并重新檢查端面粗糙度和平直度。

二、9AB型高速泵機(jī)械密封。

用于壓縮機(jī)的高速機(jī)械密封的直徑較大，而用于高速泵的機(jī)械密封尺寸一般都在2in左右.高速泵用的機(jī)械密封以美國(guó)約翰克蘭公司(John  Crane  Packing  Company)的9AB型密封最為典型[圖10-17(a), (b)]，這種密封常用在美國(guó)Sundstrand公司高速泵的齒輪箱和泵體的密封上.

為了節(jié)省空間并獲得較高的重量與功率比，無(wú)論泵的結(jié)構(gòu)和機(jī)械密封結(jié)構(gòu)都很緊湊，一般石油化工公司都引進(jìn)這種高速泵‘，目前揚(yáng)子石油化工公司有關(guān)裝置使用51臺(tái)(見(jiàn)表3-41)，中國(guó)石油化工總公司系統(tǒng)使用近200臺(tái)。                           圖中60C用于齒輪箱密封，60A或60A+60B用于泵葉輪端密封.

低溫機(jī)械密封

一般低溫機(jī)械密封是指工作溫度在0~-50℃的密封，API-610的低溫含義指溫度低于-29℃，國(guó)內(nèi)通常以密封腔溫度低于-20℃為低溫.

實(shí)際上，低溫范圍較寬，可以劃分為:

低溫:-20~-50℃

中低溫:-50~-100℃

極低溫:-100~-196℃

超低溫:<-196℃

泵送低溫介質(zhì)主要指液化氣體和易揮發(fā)的液體，如液態(tài)氮、液態(tài)氧、甲烷、乙烷、乙烯等液化氣。

關(guān)于氮、氧、空氣等液化氣體的物理性能如表10-3所示.

關(guān)于乙烯、丙烯、甲烷、乙烷、丙烷的物理性能如圖10-18(a)、(b)、(c)、(d)所示·

一、低溫機(jī)械密封的要求

1.材料要求

金屬材料隨著溫度降低，其抗拉強(qiáng)度和硬度增加而韌性下降.

塑料和橡膠的低溫性能比金屬材料更為敏感.一般情況下，塑料和橡膠只能在-50℃以上的溫度范圍使用。對(duì)于低溫泵，資料[13]介紹:丁睛橡膠的使用溫度限為-60℃氯丁橡膠為-65℃，硅酮橡膠為-80℃，氟化橡膠為-45℃，聚四氟乙烯為-79℃，并認(rèn)為使用以上這些材料作填料的機(jī)械密封以-70℃為使用極限。如果介質(zhì)溫度在-70℃以下，則使用波紋管型機(jī)械密封或者雙端面機(jī)械密封.

資料[6]介紹聚四氟乙烯在氦的沸點(diǎn)(-268.9℃)還能保持一點(diǎn)柔軟性，適宜做低溫材料，但聚四氟乙烯的膨脹系數(shù)大，所以在-50~-100℃溫度使用時(shí)，常采用四氟填充石墨或玻璃纖維，而不用純四氟材料.此外，在低溫時(shí)，V形圈裝到軸套上后，動(dòng)環(huán)往往不能浮動(dòng)。因此，要注意V形圈的組裝尺寸。

2.結(jié)構(gòu)要求

在一般的0~-50℃低溫下，常采用單端面機(jī)械密封，有非平衡或平衡型結(jié)構(gòu)，但多數(shù)選用平衡型結(jié)構(gòu)，這是因?yàn)槊芊舛嗣娴囊盒萁?jīng)摩擦后溫度升高，液膜壓力隨之升高而將密封面推開(kāi)，泄漏加劇。因此，低溫時(shí)的端面比壓要選高值。

在液溫低于-70℃時(shí)，則采用波紋管密封或雙端面密封.不過(guò)使用雙端面密封時(shí)，要將軸封部分的溫度設(shè)計(jì)為0℃，這時(shí)用作氣體密封，密封圈可用普通O形或V形密封圈。

密封結(jié)構(gòu)是與泵體結(jié)構(gòu)相適應(yīng)，常用的低溫泵采用立式結(jié)構(gòu).

3.輔助裝置

(1)要盡可能加大沖洗量，加強(qiáng)冷卻措施，或提高密封腔內(nèi)壓力，來(lái)控制液溫升高所引起的氣化現(xiàn)象，要絕對(duì)避免從泵出口端裝沖洗管線來(lái)沖洗密封端面，因?yàn)樵诘蜏叵拢@種沖洗管線內(nèi)液體會(huì)氣化.所以，一般采逆流沖洗方式.

(2)防止單端面密封在泵停轉(zhuǎn)過(guò)程中大氣中水分與密封接觸使邊緣結(jié)冰，可用甲醇等化冰劑加以溶解，阻封部分也可通人氮?dú)飧蓺饧右员Ｗo(hù).

總之，既要充分冷卻又要采取保冷措施。

(3)在高于密封面的部位裝設(shè)排氣管線，這樣，如果產(chǎn)生氣體也可從排氣管線逸出。

有關(guān)低溫泵的輔助裝置見(jiàn)第七章第一節(jié)低溫泵輔助系統(tǒng)。

二、低溫甲烷泵機(jī)械密封

低溫泵通常是立式結(jié)構(gòu)，密封腔設(shè)在泵的上部，密封結(jié)構(gòu)為雙端面平衡型機(jī)械密封。低溫泵的結(jié)構(gòu)及布置如圖10-19所示。

1.低溫泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

(1)筒形結(jié)構(gòu)，不必?fù)?dān)心低溫時(shí)發(fā)生變形.

(2)第一級(jí)葉輪位于底部，通過(guò)增減柱形筒體的長(zhǎng)度(圖10-19中的葉輪只列出二級(jí)，實(shí)際有十多級(jí))，.來(lái)適應(yīng)葉輪級(jí)數(shù)的變化。

(3)液體從上向下進(jìn)人葉輪，由吸人端排氣從而起到有效的氣體分離器作用。

(4)立式結(jié)構(gòu)排氣順暢，氣體不會(huì)在泵的中部滯留·

(5)無(wú)軸的彎曲問(wèn)題，軸封可遠(yuǎn)離泵體，減少熱的影響。電機(jī)安裝架為遮風(fēng)結(jié)構(gòu)，所以電機(jī)的溫升對(duì)泵幾乎沒(méi)有影響。

(6)泵殼埋于地下，易于保冷.

所以，石油液化氣用的低溫泵常用以上這種結(jié)構(gòu).

2.低溫甲烷泵機(jī)械密封

甲烷液化氣在-99℃時(shí)的蒸汽壓接近3MPa.乙烯裝置脫甲烷塔底泵在-53℃時(shí)出口壓力近似3MPa，采用雙端面串聯(lián)式機(jī)械密封，它是比拉公司BB81-K7+BB81B-S7型，尺寸為45 x 39與50 x 45

耐腐蝕機(jī)械密封

在腐蝕性介質(zhì)中，機(jī)械密封的零件受到介質(zhì)的強(qiáng)烈侵蝕，摩擦面同時(shí)受到.腐蝕和磨損，這種現(xiàn)象稱為“磨蝕“，其腐蝕速度約為無(wú)摩擦?xí)r的10~50倍.某些結(jié)構(gòu)材料具有優(yōu)良的耐蝕性能，耐磨性能卻較差;而另一些結(jié)構(gòu)材料雖具有良好的耐磨性，耐蝕性卻很差.因此，摩擦副應(yīng)選擇既要耐腐蝕又要耐磨，輔助密封圈、彈擠和結(jié)構(gòu)件也要有良好的耐蝕性能.

在設(shè)計(jì)耐腐蝕機(jī)械密封時(shí)，一般采取以下一些措施:

1.結(jié)構(gòu)上的隔離措施

采用外裝式結(jié)構(gòu)，經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)倪x擇，外裝式密封可以做到無(wú)金屬件與工藝介質(zhì)接觸，小的零件如彈簧、銷子可不受工藝介質(zhì)腐蝕.外裝式有普通型機(jī)械密封和波紋管型機(jī)械密封兩種，’以波紋管型密封結(jié)構(gòu)較好(圖10-21).如密封件材質(zhì)耐蝕能力許可，也可采用內(nèi)裝式結(jié)構(gòu).實(shí)際上，引進(jìn)裝置工藝泵的機(jī)械密封絕大部分為內(nèi)裝式密封.輸送危險(xiǎn)性大的介質(zhì)，可選用雙端面密封結(jié)構(gòu)，并引人隔離液保護(hù).此外，也可采用彈簧帶有保護(hù)層的措施.例如，彈簧外加套塑料軟管或噴涂一層防腐層，圖10-22為彈簧加保護(hù)套的密封結(jié)構(gòu).

2.材質(zhì)上選用耐腐蝕材科

優(yōu)選耐蝕材質(zhì)，這是最根本出路.石油化工引進(jìn)裝置所用.的機(jī)械密封大部分從材質(zhì)上解決了耐蝕問(wèn)題，·所以在國(guó)外大的密封公司的樣本或手冊(cè)中都備有不同介質(zhì)所對(duì)應(yīng)的密封型號(hào)選定表.

3.對(duì)3、154型.結(jié)構(gòu)如圖10-23、10-24、10-25、10-26所示.

泄漏的腐蝕性或有毒的介質(zhì)進(jìn)行收集、安全排放或處理后排放.例如，有的帶回收液盤，有的裝排放管線，圖上標(biāo)明排放至安全區(qū)域.

揚(yáng)子石油化工公司引進(jìn)裝置應(yīng)角的機(jī)械密封大部分為耐腐蝕的密封，典型的如英國(guó)克蘭公司的59U、59B和10T型，日本比拉公司的BB8型和Eagle公司Y4D。型，西德布格曼公司TF型和Wernert公司橡膠波紋管(Concertina  Walls)型密封.

國(guó)內(nèi)用于耐腐蝕泵用機(jī)械密封有:151、152、15

含有磨料介質(zhì)和高粘度介質(zhì)的機(jī)械密封

密封介質(zhì)一般總有雜質(zhì)，所以要經(jīng)過(guò)處理，就是經(jīng)過(guò)處理的介質(zhì)也會(huì)在工藝過(guò)程中產(chǎn)生結(jié)晶、凝固和反應(yīng)物析出，有時(shí)密封介質(zhì)本身就是各種懸浮漿液，這些介質(zhì)中的顆粒對(duì)密封起著磨料作用.

高粘度介質(zhì)常指粘度大于0.7 Pa·s(700c P)的介質(zhì).

一、含有磨料介質(zhì)的機(jī)械密封

實(shí)際生產(chǎn)中經(jīng)常遇到液一固兩相或氣一固兩相介質(zhì)的密封問(wèn)題，而機(jī)械密封的大敵是含有固體顆粒的溶液.

磨料介質(zhì)包含以下幾種情況:

1.處理物料是漿液;

2.在機(jī)體和管線內(nèi)有雜質(zhì)混人;

3.由于溫度變化有結(jié)晶析出或有凝固物產(chǎn)生;

4.在密封端面內(nèi)有溶解物析出;

5.由于化學(xué)反應(yīng)有固體物質(zhì)產(chǎn)生;

6.由于電化學(xué)作用在密封端面內(nèi)析出和附著金屬物質(zhì).

普通單端面機(jī)械密封遇到磨料介質(zhì)時(shí)產(chǎn)生下列故璋:

1.密封端面早期磨損;

2.動(dòng)環(huán)因間隙阻塞和密封圈摩擦力增大而不能動(dòng)作;

3.密封圈不能起緩沖作用;

4.彈簧被雜質(zhì)阻塞不能動(dòng)作;

5.軸不能旋轉(zhuǎn);

6.整個(gè)密封失效.

對(duì)含磨料介質(zhì)的密封應(yīng)采取以下措施:                                                                  1.加強(qiáng)沖洗冷卻措施，防止雜質(zhì)在密封腔內(nèi)淤塞，如單端面密封應(yīng)加注液潤(rùn)滑，雙端面密封則加阻封液或阻封液和輔助注液合用;

2.摩擦副材料選用硬對(duì)硬配合，常用硬質(zhì)合金對(duì)硬質(zhì)合金(或陶瓷);

3.盡童采用大彈簧，減少顆粒阻塞機(jī)會(huì)；

4.如用波紋管密封代替普通機(jī)械密封，建議用橡膠波紋管和焊接金屬經(jīng)過(guò)噴涂或合成橡膠包夜的波紋管，因?yàn)橐话憬饘俨y管對(duì)處理砂漿液能力差，不太適用.

5.采用雜質(zhì)過(guò)濾輔助裝置，象旋液分離器分離雜質(zhì)效果較好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單(見(jiàn)第七章第三節(jié)雜質(zhì)過(guò)濾裝置).

二、離粘度介質(zhì)的機(jī)械密封

通常液體的比重在0.65以上就具有潤(rùn)滑性質(zhì)，足夠?qū)Υ蠖鄶?shù)密封混合.液體的比重低于0.65則要求平衡型密封.

粘度如同比重一樣，是表示液體的潤(rùn)滑性質(zhì)，液體具有較高枯度常常具有較好的潤(rùn)滑特性.液體粘度低于0.7Pa·S時(shí)用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，不要進(jìn)行什么修改.

對(duì)于粘度為0.7~1.6Pa·S的液體，要求密封有可靠的驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)一重載荷承壓裝置，這是為了補(bǔ)償在粘稠環(huán)境下的在密封面上增加的剪切力.另外，還要加強(qiáng)周圍環(huán)境控制，對(duì)密封面進(jìn)行適當(dāng)潤(rùn)滑.當(dāng)摘送高粘度介質(zhì)時(shí)，密封面之間無(wú)液膜存在，必須采用單端面密封帶外沖洗，單端面密封帶外潤(rùn)滑或雙端面密封帶外封液.

揚(yáng)子石油化工公司各引進(jìn)裝置工藝介質(zhì)在使用溫度下的粘度都沒(méi)有超過(guò)0.7 Pa·S，只有燃料油的粘度在0.1~0.4 Pa·s之間，其它介質(zhì)的粘度很少超過(guò)0.1Pa·S.

真空機(jī)械密封

真空機(jī)械密封廣泛用于冶金、石油化工、醫(yī)藥、食品、電子和軍事等領(lǐng)域.

真空密封是指在有一定真空度的某一裝置中采用密封技術(shù)，使大氣不致滲入而保持其一定的真空度.

真空技術(shù)中所采用的壓強(qiáng)單位為Torr，相當(dāng)于1/760標(biāo)準(zhǔn)大氣壓或1mm高度的汞柱(133.322Pa)。