泵用无泄漏非接触式机械密封技术

２００１年７月

炼油设计

ＰＥＴＲＯＬＥＵＭＲＥＦＩＮＥＲＹＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ第３１卷第７期

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泵用无泄漏非接触式机械密封技术

李尽亮

洛阳石油化工工程公司（河南省洛阳市４７１００３）

郝木明

石油大学（山东省东营市２５７０６２）

搞妻：分析了转子泵用新型非接触式机械密封的工作原理和技术优势．综合介绍丁其最新研究、开发成果．给出了各自的使用条件和应用范围，以促进气体润滑非接触式机槭密封和液体稠滑上游泵送机械密封在国内石油石化工业转子泵上的推广使用。提出：我国应首先开发上游泵送机械密封技术。

主量调：机械密封端面密封干气泵送泄漏

气体润滑非接触式机械密封（简称干气密封）和液体润滑上游泵送非接触式机械密封（简称上游泵送密封），都是基于现代流体动压润滑理论的新型非接触式机械密封。与普通的接触式机械密封相比，干气密封与上游泵送密封可实现密封介质的零泄漏甚至零逸出，彻底消除对环境的污染，且因端面无直接的固体摩擦磨损而使使用寿命延长、密封可靠性提高和运行维护费用下降，从而使经济效益明显提高。该技术在国外已被人们所接受并在各种转子泵上推广应用。自２０世纪８０年代以来，国内有关科研院所就已开展了流体润滑非接触式机械密封的研究工作，但在工业开发应用方面进展缓慢。

本文较为全面地分析了干气密封和上游泵送密封的工作原理和性能特征，综合介绍了国外在工业开发应用方面所取得的最新进展，借以促使国内各科研机构、密封生产厂家和用户能够联合起来，共同研制开发具有自主知识产权的高性能非接触式机械密封技术和产品，推动我国高新机械密封技术的不断进步。

１干气密封

１．１工作原理

干气密封的工作原理可用图１来说明，当端面外径侧开设流体动压槽的动环按图示方向旋转时，流体动压槽把外径侧（称之为上游侧）的高压隔离气体泵入密封端面之间，由外径至槽径处气膜压力逐渐增加，而自槽径至内径处气膜压力逐渐下降，因端面膜压增加使所形成的开启力大于作用在密封环上的闭合力，使在静止状态下保持接触的两端面分离并处于稳定的非接触状态。由中性高压隔离气体所形成的气膜完全阻塞了相对低压的密封介质泄漏通道，实现了密封介质的零泄漏或零逸出。可见，干气密封属于泵入式非接触密封结构Ｌ“３Ｉ。

隔离气体

（ｂ）下游泵送原理

图１干气密封的工作原理

收稿日期：＇／００１一∞一位。

作者简舟：李尽亮，高级工程师，１９８２年毕业于华东石油学院（现石油大学）化工机械专业，一直从事于石油化工设备设计工作。

第７期李尽亮．泵用无泄漏非接触式机械密封技术

一３３一

Ｉ．２技术特征

干气密封最早于２０世纪７０年代中期由美国的约翰·克兰密封公司研制开发，并首先成功应用于高速透平压缩机上，产生了巨大的经济、社会效益，充分展示了干气密封的技术优势。密封介质的零逸出消除了对环境的污染和对工艺产品的污染，密封稳定性和可靠性明显提高，对工艺气体无污染，密封辅助系统大大简化等。以前，通常采用接触式双端面液体密封来实现密封介质的无泄漏（包括零泄漏和零逸出）。表ｌ对于气密封和接触式双端面液体密封进行了全面的比较，从中可以清楚地看出于气密封的技术优势。Ｉ．３产品开发及应用

随着干气密封在压缩机上成功应用经验的积累，２０世纪９０年代，人们开始尝试把干气密封运用到转子泵上，也取得了预期的效果。世界一些

著名的密封公司集中人才和技术优势，加大科研开发投人，相继开发出具有自主知识产权的泵用系列干气密封技术产品。表２汇总了各主要密封公司研制的泵用干气密封产品的结构特征、性能、使用范围等。

表Ｉ干气密封与液体密封的对比

襄２干气密封产品

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危险性、污染性介质

干气密封在转子泵上成功的开发应用，是机械密封技术的又一重大进步。随着对干气密封技术优势认识的日渐深入全面，干气密封在工业上的应用范围不断拓宽；而随着研究开发工作的不断深入，将会有更多更高性能的千气密封技术产品问世，并在泵用机械密封领域内占有越来越重要的地位。

２上游泵送密封２．Ｉ工作原理

上游泵送密封的工作原理与干气密封类似，是借助端面开设的流体动压槽在旋转条件下的牯性剪切作用把液体泵人密封端面之间，使液膜的压力增加并把两密封端面分开；与干气密封不同之处在于，上游泵送密封的端面流体动压槽是把由高压侧泄漏到低压侧的密封液体再反输至高压

面管面面面管

端纹靖端端纹双波双驭双渡型

槽旋螺