隨著科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)的發(fā)展,流體機(jī)械和流體工程的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。高溫密封、紙溫密封、超低溫、強(qiáng)腐蝕、易燃、易爆、有毒、放射性介質(zhì)、高壓密封、高真空密封以及含有各種雜質(zhì)的懸浮顆粒介質(zhì)也相繼出現(xiàn)。確保密封件的可靠性和使用壽命是密封件研究、設(shè)計(jì)、制造和使用中重要的課題之一。
密封件的功能是防止泄漏。起密封作用的零件稱為密封件,簡(jiǎn)稱密封件。更復(fù)雜的密封件,尤其是帶有輔助系統(tǒng)的密封件稱為密封裝置。
流體密封包括流體靜壓密封和流體動(dòng)壓密封。相對(duì)靜態(tài)接合面(即密封面)之間的密封稱為靜態(tài)密封;相對(duì)移動(dòng)的接合面的密封稱為動(dòng)態(tài)密封。對(duì)于流體機(jī)械和流體工程來說,密封是不可或缺的一部分。在許多機(jī)器和設(shè)備中,雖然密封通常占整個(gè)機(jī)器的一小部分,但它往往直接決定整個(gè)甚至整套設(shè)備的安全性、可靠性和耐久性。因此,它成為評(píng)價(jià)許多機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量的重要指標(biāo)。特別是在石油化工和其他行業(yè),運(yùn)輸、加工和儲(chǔ)存的許多流體都是易燃、易爆、腐蝕性和有毒介質(zhì)。一旦密封失效甚至失效,后果將十分嚴(yán)重。至少會(huì)影響產(chǎn)品質(zhì)量,污染環(huán)境,危害周圍人的健康,壞的情況是會(huì)導(dǎo)致火災(zāi)、爆炸、人員傷亡,甚至生態(tài)環(huán)境大規(guī)模長(zhǎng)期惡化,前蘇聯(lián)切爾諾里核電站核燃料泄漏造成的極其嚴(yán)重的事故就是一個(gè)深刻的例子。
此外,核電站循環(huán)泵、高壓聚乙烯高壓壓縮機(jī)、聚丙烯燃燒反應(yīng)器和其他設(shè)備的密封是一項(xiàng)決定性技術(shù)。
密封也直接關(guān)系到材料和節(jié)能。在總能耗中,各類動(dòng)力機(jī)械和流體機(jī)械占很大比例。由于這些機(jī)器的內(nèi)部和外部泄漏,容積效率通常非常低,損耗可以達(dá)到總功率的10%以上,甚至是小型機(jī)器的40~50%。一些密封裝置的摩擦功耗不小。例如,活塞環(huán)的摩擦損失占整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)摩擦損失的2/3。離心葉輪密封消耗的功率可能達(dá)到總軸功率的1/3。改進(jìn)密封,防止跑、冒、滴、漏,減少材料損耗。這是一個(gè)直接的好處。例如,煉油廠使用的油泵使用填料密封時(shí),每臺(tái)泵的年漏油量約為10m3。現(xiàn)在推廣使用機(jī)械密封,年漏油量減少到0.1m3以下。以1000臺(tái)泵為基礎(chǔ),每年可節(jié)省近1000m3。如果各種流體機(jī)械采用適當(dāng)或先進(jìn)的密封技術(shù),節(jié)省材料和能源的好處將非常可觀。
在流體機(jī)械的操作和使用中,密封件的維護(hù)和維修占相當(dāng)大的比例。對(duì)于石油化工行業(yè),密封失效是非計(jì)劃停機(jī)的主要原因。據(jù)統(tǒng)計(jì),60%以上的計(jì)劃外停機(jī)事件與密封失效有關(guān)。以該泵為例,流體動(dòng)密封的維護(hù)工作量約占總維護(hù)工作量的50%。超過一半的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)故障也是由密封失效或失效引起的。從這個(gè)意義上說,密封也是機(jī)械設(shè)備的薄弱環(huán)節(jié)之一。因此,先進(jìn)可靠的密封技術(shù)也是自動(dòng)化連續(xù)生產(chǎn)和文明生產(chǎn)必須保證的重要環(huán)節(jié)。