目前，在世界范圍內(nèi)，各國(guó)政府和民眾日益增強(qiáng)的環(huán)保意識(shí)促使實(shí)施更全面的環(huán)境法規(guī)，這對(duì)使用泵的各個(gè)工業(yè)部門(mén)產(chǎn)生了巨大的沖擊。在美國(guó)，聯(lián)邦凈化空氣法規(guī)1990年修正案要求環(huán)保局（EPA）對(duì)189種揮發(fā)性有機(jī)物和454種揮發(fā)性危害空氣污染物實(shí)施更具體的析出物限制。煉廠和化工廠的流程泵所輸送的許多液體都被認(rèn)為是上述析出物的主要來(lái)源。泵泄漏的問(wèn)題越來(lái)越引起人們的重視。改善有密封泵的軸封裝置是減少泵泄漏的重要途徑
1.泵軸封技術(shù)概況
近年來(lái)，世界泵業(yè)在密封技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)方面所取得的成就十分顯著，主要是在新密封技術(shù)、密封產(chǎn)品和密封系統(tǒng)三個(gè)方面有了很大的進(jìn)展。
填料密封作為泵的傳統(tǒng)密封結(jié)構(gòu)，由于其有一定量的泄漏和在高速下效果差等問(wèn)題，使用領(lǐng)域日益縮小。但近年來(lái)隨著石棉繩的逐步淘汰，在填料密封技術(shù)方面也取得了一些新的進(jìn)展。例如，壓縮填料密封目前在整個(gè)英國(guó)工業(yè)領(lǐng)域正顯示其強(qiáng)大的生命力。這類合成纖維、陶瓷以及聚四氟乙烯等材料制成的低磨擦的壓縮填料比石棉填料具有更好的化學(xué)適應(yīng)性、耐磨能力、耐高溫以及更長(zhǎng)的使用壽命，而且價(jià)格也不高。
目前，機(jī)械密封在泵用密封市場(chǎng)上占據(jù)的份額越來(lái)越大，各種新設(shè)計(jì)的機(jī)械密封對(duì)市場(chǎng)份額的增長(zhǎng)起了很大作用。最為突出的是集裝式密封。這種密封易于安裝和維護(hù)，又安全可靠，但價(jià)格相當(dāng)昂貴。另一種引人注目的機(jī)械密封是剖分式密封，這種密封不需拆卸泵就可以進(jìn)行更換。再有就是熱流體動(dòng)壓密封、備用密封以及不對(duì)稱成型金屬波紋管密封等新結(jié)構(gòu)。此外，串聯(lián)式密封和雙端面機(jī)械密封結(jié)構(gòu)與一種沖洗系統(tǒng)配合使用時(shí)，防止了危險(xiǎn)物質(zhì)的泄漏并允許輸送磨蝕性介質(zhì)。預(yù)計(jì)今后機(jī)械密封的發(fā)展很可能集中在采用“上游式泵送密封”和“磁性流體密封”或者類似技術(shù)來(lái)提高密封系統(tǒng)功能的完整性?！吧嫌问奖盟兔芊狻笔且环N利用各種密封面流槽將密封面低壓側(cè)（下游）的少量泄漏流體泵送回高壓側(cè)（上游）的新概念。而“磁性流體密封”是從航天工業(yè)項(xiàng)目中派生的新技術(shù)，具有無(wú)泄漏和不磨損的特點(diǎn)。
2.上游式泵送密封
“上游式泵送密封”是一種利用各種密封面流槽將密封面低壓側(cè)（下游）的少量泄漏流體泵送回高壓側(cè)（上游）的新概念。它是串聯(lián)密封和雙端面密封之間的一種混合結(jié)構(gòu)。在結(jié)構(gòu)和工作原理上，看上去像是一種在兩個(gè)端面之間具有一種低壓阻擋液的備用端面密封結(jié)構(gòu)。在功能方面，它起雙端面密封的作用。主密封中的泵送機(jī)理是這樣的：密封中產(chǎn)生的壓力從低壓阻擋區(qū)到高壓介質(zhì)端形成微弱的泵送能力。普通型端面主密封由一種小容量高壓“泵”—上游式泵送密封所取代。這種“泵”將少量的阻擋液沿著通常由機(jī)械密封密閉的通路推進(jìn)，并且送入密封腔內(nèi)。由于密封腔所處的壓力高于阻擋液，因此這種密封被看作是向上游進(jìn)行泵送。上游式泵送密封可以適用于有毒和危險(xiǎn)介質(zhì)、磨料性介質(zhì)和渣漿、潤(rùn)滑性差的各種介質(zhì)以及高PV值的場(chǎng)合。符號(hào)PV是密封制造商和用戶常用的表達(dá)式，用來(lái)表示在給定液體中端面材料組合的壓力—速度極限。高速泵通常屬于高PV值的使用條件，由于雙端面密封需要較高的緩沖液壓力，因而采用雙端面密封會(huì)使情況變得更壞。長(zhǎng)期以來(lái)，高速泵工業(yè)一直受到高PV值的困擾。上游式泵送密封基本上是非接觸運(yùn)行，因而完全消除了PV值的分量。由于不需要比密封腔壓力高的阻擋液壓力，上游式泵送密封為高速泵工業(yè)擺脫困境提供了一條有效的途徑。
上游式泵送密封的原理是動(dòng)水壓力和靜水壓力相平衡。有卡環(huán)、彈簧和主密封環(huán)的密封端是靜止部件，與之相配的轉(zhuǎn)動(dòng)密封環(huán)上有螺旋槽。槽型是一系列凹進(jìn)的對(duì)數(shù)螺線。螺旋槽外圈未開(kāi)槽的部分稱作密封壩。當(dāng)施加壓力時(shí)，在密封面上產(chǎn)生的是靜水壓力，而且當(dāng)配對(duì)密封環(huán)靜止或轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)都會(huì)產(chǎn)生這種力。動(dòng)水壓力只在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)才產(chǎn)生。轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)螺旋槽起到?jīng)Q定性作用，它可以充當(dāng)一個(gè)壓力形成裝置。當(dāng)阻擋液進(jìn)入螺旋槽中時(shí)，就被引到外徑處，在此處受到密封壩的阻力。壓力的增大使得撓性安裝的端面能夠竄動(dòng)，從而調(diào)整密封間隙。一種“泵－節(jié)流閥”原理在起作用，形成了非接觸運(yùn)行方式，同時(shí)使被抽送液體從低壓區(qū)進(jìn)入高壓區(qū)?？刂泼芊膺\(yùn)行的力是軸向的。張開(kāi)力是螺旋槽產(chǎn)生的壓力與端面兩側(cè)的壓力降之和，而閉合力是作用在端面后部的系統(tǒng)壓力與彈簧力之和。如果由于受到干擾而使密封間隙縮小，液膜內(nèi)的力就會(huì)明顯增大。同樣，如果密封間隙增大，那么液膜內(nèi)的力就會(huì)減小。在這兩種情況下，原來(lái)的間隙很快會(huì)重新恢復(fù)。與單純靜壓型密封不同的是，上游式泵送密封既有動(dòng)壓又有靜壓，因此與轉(zhuǎn)速和壓力都有關(guān)。而靜壓型密封是通過(guò)壓力形成密封間隙，因而與轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)。
1.泵軸封技術(shù)概況
近年來(lái)，世界泵業(yè)在密封技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)方面所取得的成就十分顯著，主要是在新密封技術(shù)、密封產(chǎn)品和密封系統(tǒng)三個(gè)方面有了很大的進(jìn)展。
填料密封作為泵的傳統(tǒng)密封結(jié)構(gòu)，由于其有一定量的泄漏和在高速下效果差等問(wèn)題，使用領(lǐng)域日益縮小。但近年來(lái)隨著石棉繩的逐步淘汰，在填料密封技術(shù)方面也取得了一些新的進(jìn)展。例如，壓縮填料密封目前在整個(gè)英國(guó)工業(yè)領(lǐng)域正顯示其強(qiáng)大的生命力。這類合成纖維、陶瓷以及聚四氟乙烯等材料制成的低磨擦的壓縮填料比石棉填料具有更好的化學(xué)適應(yīng)性、耐磨能力、耐高溫以及更長(zhǎng)的使用壽命，而且價(jià)格也不高。
目前，機(jī)械密封在泵用密封市場(chǎng)上占據(jù)的份額越來(lái)越大，各種新設(shè)計(jì)的機(jī)械密封對(duì)市場(chǎng)份額的增長(zhǎng)起了很大作用。最為突出的是集裝式密封。這種密封易于安裝和維護(hù)，又安全可靠，但價(jià)格相當(dāng)昂貴。另一種引人注目的機(jī)械密封是剖分式密封，這種密封不需拆卸泵就可以進(jìn)行更換。再有就是熱流體動(dòng)壓密封、備用密封以及不對(duì)稱成型金屬波紋管密封等新結(jié)構(gòu)。此外，串聯(lián)式密封和雙端面機(jī)械密封結(jié)構(gòu)與一種沖洗系統(tǒng)配合使用時(shí)，防止了危險(xiǎn)物質(zhì)的泄漏并允許輸送磨蝕性介質(zhì)。預(yù)計(jì)今后機(jī)械密封的發(fā)展很可能集中在采用“上游式泵送密封”和“磁性流體密封”或者類似技術(shù)來(lái)提高密封系統(tǒng)功能的完整性?！吧嫌问奖盟兔芊狻笔且环N利用各種密封面流槽將密封面低壓側(cè)（下游）的少量泄漏流體泵送回高壓側(cè)（上游）的新概念。而“磁性流體密封”是從航天工業(yè)項(xiàng)目中派生的新技術(shù)，具有無(wú)泄漏和不磨損的特點(diǎn)。
2.上游式泵送密封
“上游式泵送密封”是一種利用各種密封面流槽將密封面低壓側(cè)（下游）的少量泄漏流體泵送回高壓側(cè)（上游）的新概念。它是串聯(lián)密封和雙端面密封之間的一種混合結(jié)構(gòu)。在結(jié)構(gòu)和工作原理上，看上去像是一種在兩個(gè)端面之間具有一種低壓阻擋液的備用端面密封結(jié)構(gòu)。在功能方面，它起雙端面密封的作用。主密封中的泵送機(jī)理是這樣的：密封中產(chǎn)生的壓力從低壓阻擋區(qū)到高壓介質(zhì)端形成微弱的泵送能力。普通型端面主密封由一種小容量高壓“泵”—上游式泵送密封所取代。這種“泵”將少量的阻擋液沿著通常由機(jī)械密封密閉的通路推進(jìn)，并且送入密封腔內(nèi)。由于密封腔所處的壓力高于阻擋液，因此這種密封被看作是向上游進(jìn)行泵送。上游式泵送密封可以適用于有毒和危險(xiǎn)介質(zhì)、磨料性介質(zhì)和渣漿、潤(rùn)滑性差的各種介質(zhì)以及高PV值的場(chǎng)合。符號(hào)PV是密封制造商和用戶常用的表達(dá)式，用來(lái)表示在給定液體中端面材料組合的壓力—速度極限。高速泵通常屬于高PV值的使用條件，由于雙端面密封需要較高的緩沖液壓力，因而采用雙端面密封會(huì)使情況變得更壞。長(zhǎng)期以來(lái)，高速泵工業(yè)一直受到高PV值的困擾。上游式泵送密封基本上是非接觸運(yùn)行，因而完全消除了PV值的分量。由于不需要比密封腔壓力高的阻擋液壓力，上游式泵送密封為高速泵工業(yè)擺脫困境提供了一條有效的途徑。
上游式泵送密封的原理是動(dòng)水壓力和靜水壓力相平衡。有卡環(huán)、彈簧和主密封環(huán)的密封端是靜止部件，與之相配的轉(zhuǎn)動(dòng)密封環(huán)上有螺旋槽。槽型是一系列凹進(jìn)的對(duì)數(shù)螺線。螺旋槽外圈未開(kāi)槽的部分稱作密封壩。當(dāng)施加壓力時(shí)，在密封面上產(chǎn)生的是靜水壓力，而且當(dāng)配對(duì)密封環(huán)靜止或轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)都會(huì)產(chǎn)生這種力。動(dòng)水壓力只在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)才產(chǎn)生。轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)螺旋槽起到?jīng)Q定性作用，它可以充當(dāng)一個(gè)壓力形成裝置。當(dāng)阻擋液進(jìn)入螺旋槽中時(shí)，就被引到外徑處，在此處受到密封壩的阻力。壓力的增大使得撓性安裝的端面能夠竄動(dòng)，從而調(diào)整密封間隙。一種“泵－節(jié)流閥”原理在起作用，形成了非接觸運(yùn)行方式，同時(shí)使被抽送液體從低壓區(qū)進(jìn)入高壓區(qū)?？刂泼芊膺\(yùn)行的力是軸向的。張開(kāi)力是螺旋槽產(chǎn)生的壓力與端面兩側(cè)的壓力降之和，而閉合力是作用在端面后部的系統(tǒng)壓力與彈簧力之和。如果由于受到干擾而使密封間隙縮小，液膜內(nèi)的力就會(huì)明顯增大。同樣，如果密封間隙增大，那么液膜內(nèi)的力就會(huì)減小。在這兩種情況下，原來(lái)的間隙很快會(huì)重新恢復(fù)。與單純靜壓型密封不同的是，上游式泵送密封既有動(dòng)壓又有靜壓，因此與轉(zhuǎn)速和壓力都有關(guān)。而靜壓型密封是通過(guò)壓力形成密封間隙，因而與轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)。