離心泵基礎(chǔ)：內(nèi)部沖洗與外部沖洗機(jī)械密封
從填料密封到機(jī)械密封的演變
泵葉輪安裝在穿過(guò)泵殼體或蝸殼的泵軸上。如果沒(méi)有泵密封，軸進(jìn)入蝸殼的中空“潮濕”部分處就會(huì)成為持續(xù)泄漏的源頭。
一百多年前，大多數(shù)泵都依靠填料來(lái)防止泵泄漏，同時(shí)允許軸自由旋轉(zhuǎn)。這種類(lèi)型的填料或填料密封最初是在泵內(nèi)形成一個(gè)區(qū)域，被稱(chēng)為填料函，將填料推入或塞入其中。這些老技術(shù)的泵被稱(chēng)為“填料函結(jié)構(gòu)”。50年前，這項(xiàng)技術(shù)得到了改進(jìn)，填料密封由幾圈編織紗線(xiàn)和石墨填料組成，這些填料環(huán)繞著軸，并位于老的“填料函”中。這些填料由填料壓蓋牢牢壓緊，以防止系統(tǒng)水從泵殼體中滲出。
由于填料和軸之間的摩擦產(chǎn)生了大量熱量，因此填料密封需要大量潤(rùn)滑。這種潤(rùn)滑是通過(guò)系統(tǒng)水進(jìn)行的，系統(tǒng)水從泵的出口側(cè)流出，沖洗過(guò)填料，然后排出泵外。這就形成了一個(gè)“開(kāi)放式”系統(tǒng)，即一個(gè)定期使用并泄漏沖洗水的系統(tǒng)。水的“泄漏”是必需的，并以大約每秒一滴的速度從泵中滴出。當(dāng)然，這些水必須用補(bǔ)充水代替，這就意味著向系統(tǒng)引入更多的空氣，從而增加腐蝕。
此外，填料密封必須通過(guò)手動(dòng)擰緊壓蓋來(lái)定期調(diào)整，以保持正確的潤(rùn)滑量，這就造成了部件的過(guò)度磨損。幾十年前，這種類(lèi)型的密封是大多數(shù)工業(yè)泵的標(biāo)準(zhǔn)配置，如今在某些工業(yè)應(yīng)用中仍在使用。
如今，機(jī)械密封已成為HVAC泵的標(biāo)準(zhǔn)配置。機(jī)械密封不存在任何類(lèi)型的泄漏，而是一體式彈簧提供抵靠?jī)蓚€(gè)高度拋光的密封面的壓力，從而密封泵。即使是 B&G 泵的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，其老式泵蝸殼設(shè)計(jì)有外部填料函，也被改裝為采用機(jī)械密封。這就是為什么如今在HVAC系統(tǒng)中，有兩種類(lèi)型的泵機(jī)械密封 - 一種是為帶有外部沖洗管路的老式泵設(shè)計(jì)的密封，另一種是模仿 B&G 設(shè)計(jì)的內(nèi)部沖洗式密封。
外部沖洗的機(jī)械密封及其應(yīng)避免的原因
外部沖洗密封的工作原理與其它機(jī)械密封類(lèi)似，但其設(shè)計(jì)目的是安裝在泵殼體/蝸殼的干燥空間中，就像老式填料密封一樣。因此，它們需要外部潤(rùn)滑，以防止軸與旋轉(zhuǎn)和靜止密封部件之間的摩擦導(dǎo)致過(guò)熱。這種潤(rùn)滑是由毛細(xì)管型管提供的，毛細(xì)管型管將水從泵的出口輸送到機(jī)械密封，從而使系統(tǒng)與外部潤(rùn)滑的填料密封相比成為封閉系統(tǒng)。這種設(shè)計(jì)有三個(gè)缺點(diǎn)。
首先要考慮的是沖洗管道的尺寸。這些管道通常是1/4英寸或 3/8 英寸的銅管。如果水質(zhì)開(kāi)始在管路中積聚沉淀物或管路出現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)損壞，就會(huì)限制沖洗流量。與制造商設(shè)計(jì)的流量相比，降低流量會(huì)縮短密封的使用壽命。
第二個(gè)問(wèn)題同樣與水質(zhì)有關(guān)。密封面是高度拋光的表面。密封面之間的任何砂礫（固體顆粒）都會(huì)腐蝕密封面，輕則導(dǎo)致過(guò)早失效，重則造成密封泄漏。
第三個(gè)問(wèn)題是沖洗密封的水量，以減少摩擦引起的熱量積聚。流量大小取決于入口和出口之間的壓力差以及管道摩擦損失。制造商設(shè)計(jì)的管道尺寸和流量與泵所需的相匹配。當(dāng)我們?cè)诒蒙习惭b變速驅(qū)動(dòng)器時(shí)會(huì)發(fā)生什么？封閉系統(tǒng)中的吸入壓力保持相當(dāng)恒定，但排出壓力會(huì)下降。流量隨著壓力差的平方根而變化，沖洗流量也隨之下降。這在冷凍水系統(tǒng)中可能不是什么大問(wèn)題，但在供熱系統(tǒng)中可能會(huì)導(dǎo)致密封壽命縮短。
下面的剖面圖顯示了這些管道位于典型的外置機(jī)械密封（中開(kāi)雙吸泵）的兩側(cè)。請(qǐng)注意，它們直接進(jìn)入裝有密封的填料函。
中開(kāi)雙吸泵上的外部沖洗機(jī)械密封
內(nèi)部沖洗機(jī)械密封及其優(yōu)越性
與外部沖洗式機(jī)械密封一樣，內(nèi)部沖洗式機(jī)械密封也能防止水從泵殼體中流出，同時(shí)允許泵軸自由旋轉(zhuǎn)。不過(guò)，內(nèi)部沖洗機(jī)械密封的設(shè)計(jì)更復(fù)雜、更可靠。
臥式中開(kāi)泵上的內(nèi)部沖洗密封
內(nèi)部機(jī)械密封的位置更靠近泵的葉輪，在啟動(dòng)時(shí)會(huì)充滿(mǎn)水。因此，它們基本上浸沒(méi)在系統(tǒng)水中，暴露在大約25%的泵流體中。這一點(diǎn)很有價(jià)值，因?yàn)椋?）不需要任何外部潤(rùn)滑和管道；2）密封周?chē)乃魉俣容^高，可提供更好的沖洗效果，從而延長(zhǎng)密封的使用壽命。
在外部沖洗密封中，管道以非常高的流速將所需的全部沖洗液直接作用于密封。而內(nèi)部沖洗密封實(shí)質(zhì)上是浸沒(méi)在一個(gè)充滿(mǎn)水的浴缸里。為什么這會(huì)延長(zhǎng)密封的使用壽命？想象一下，你正在水槽中清洗祖母的一件精美瓷器，而用來(lái)清洗的水質(zhì)非常糟糕 - 水中有大量的沙子。你會(huì)使用高速?lài)娏軄?lái)清洗它、還是將它浸泡在水槽中，然后用毛巾輕輕地在它周?chē)蜣D(zhuǎn)？就像瓷器一樣，離心機(jī)械密封的更換費(fèi)用也很高，而且經(jīng)常暴露在含有大量顆粒的水中。
雖然目前仍有采用外部沖洗密封設(shè)計(jì)的泵，但我們建議您為水力HVAC系統(tǒng)指定和要求采用內(nèi)部沖洗機(jī)械密封的泵，無(wú)論該泵是全新安裝的，還是替換現(xiàn)有的外部密封泵。內(nèi)部沖洗密封所需要的維護(hù)更少，而且有助于延長(zhǎng)泵的使用壽命。
