上游泵机械密封的探究

    接触式机械密封两密封端面直触摸摸，通常处于鸿沟冲突或混合冲突状况，在光滑性能较差的工况下(如高速、高压、低黏度介质等)运用时，常因冲突磨损严重而寿数很短，乃至根本无法正常作业。利用流体膜使两密封端面分隔构成非触摸，能有效地改进密封端面的光滑状况。上游水泵送液膜光滑非接触式机械密封(简称上游水泵送机械密封)是依据现代流体动压光滑理论的新式非触摸式机械密封，国外已在各种转子泵上推广运用。
 

    上游水泵送机械密封的作业原理是依托开设流体动压槽的一个端面与另一平行端面在相对运动时发生的泵吸效果把低压侧的液体泵入密封端面之间，使液膜的压力添加并把两密封端面分隔。上游水泵送机械密封的端面流体动压槽是把由高压侧走漏到低压侧的密封介质再反输至高压侧，或许把低压侧的阻隔流体微量地泵送至高压密封介质侧，能够消除密封介质由高压侧向低压侧的走漏。
 

    图1所示为典型的内径开螺旋槽式上游水泵送机械密封，由一内装式机械密封和装于外端的唇形密封所构成，唇形密封作为阻隔流体的屏障，将阻隔流体约束在密封端盖内。机械密封的动环端面开有螺旋槽，依据密封工况的不同，其深度从2微米到十几微米不等。动环外径侧为高压被密封介质(规定为上游侧或高压侧)，内径侧为低压阻隔流体(规定为下流侧或低压侧)。当动环以图示方向旋转时，在螺旋槽黏性流体动压效应的效果下，动态环端面之间发生一层厚度极薄的液膜，这层液膜的厚度尻。通常在3／mm左右。在内外径压力差的效果下，高压被密封介质发生由外径上游侧指向内径下流侧的压差流Qp，而端面螺旋槽流体动压效应所发生的黏性剪切流Qs由内径下流侧指向外径上游侧，与压差流Qp的方向相反，完成上游水泵送功能。
 

    当Qs-Qp时，密封能够完成零走漏。若低压侧无阻隔流体，则能够完成被密封介质的零走漏，但不能保证被密封介质以汽态方式向外界逸出。当Qs>Qp时，低压侧流体向高压侧走漏。若低压侧有阻隔流体，则有少数阻隔流体从低压侧泵送至高压侧，不只能够完成高压被密封介质的微观零走漏，并且能够到达被密封介质向外界的零逸出。
 

    上游水泵送概念是20世纪8 0年代中期才提出来的，进入2 0世纪9 0年代对上游水泵送机械密封的研讨才逐步增多。理论、实验研讨和工业运用均表明，与一般的触摸式机械密封比较，上游水泵送机械密封具有以下明显的技术优势：①能够完成被密封介质的零走漏或零逸出，消除环境污染；②因为密封冲突副处于非触摸状况，端面之间不存在直接的固体冲突磨损，运用寿数大大延伸；③能耗约下降5／0，并且，用于下降端面温升的密封冲洗液量和冷却水量大大削减，提高了运转功率；④无需杂乱的封油供给、循环体系及与之般配的调控体系，对带阻隔液的零逸出上游水泵送机械密封，阻隔液的压力远远低于被密封介质的压力，且无需循环，消耗量也小，因而，相对简略且对辅佐体系可靠性的请求不高；⑤能够在更高P秒值、高含固体颗粒介质等条件下运用。

 

    上游水泵送机械密封因为能经过低压阻隔流体对高压的技术介质流体完成密封，能够替代密封风险或有毒介质的一般双端面机械密封，从而使双端面机械密封的高压阻隔流体体系成为极一般的低压或常压体系，下降了本钱，提高了设备运转的安全可靠性。上游水泵送机械密封已在各种场合获得运用，如避免有害液体向外界环境的走漏、避免被密封液体介质中的固体颗粒进入密封端面、用液体来密封气相进程流体，或许一般触摸式机械密封难以担任的高速高压密封工况等。此类密封运用的线速度已达40 m／s，泵送速率规模为0.116 mL／min，将少数低压阻隔流体泵送入的被密封介质压力已高达10.34 MPa。