1、引言
超低溫液體是指沸點低于-100℃的氧、氮、空氣、氫、甲烷等碳氫化合物的氣體液相態(tài)。隨著石油化學工業(yè)以及空分行業(yè)的迅速發(fā)展，低溫液體在各種化學過程和工藝流程中正在不斷地得到廣泛應用。因此，低溫液體輸送泵就成為這些流程裝置的關鍵設備之一。對于低溫泵而言，較主要的難題之一就是泵的軸封，由于受到低溫材料的限制、工作液易汽化等因素的影響，使得泵的軸封非常難以解決。
2、密封的結構形式設計
對于大型超低溫液體輸送泵來說，一般都采取立式泵結構形式，這樣有利于軸封的結構設計及密封保護系統(tǒng)的布置，但其軸封配備的系統(tǒng)非常龐大、復雜，這里不作討論;本文只對流量在5-15m3/h、揚程≤120m 的槽車填充、卸料泵及在此范圍內的工藝流程泵用密封作研究。
2.1 密封參數：
壓力：1.3MPa 溫度：-196℃ 轉速：2900rpm
密封軸徑：35mm 介質：液氧、液氮及液態(tài)碳氫化合物
2.2 結構型式及密封保護
根據工作液的特性，在超低溫液化氣泵中，通常有以下幾種密封形式可供選擇： a.機械密封b.迷宮吹氣密封c.填料密封。
迷宮吹氣密封需要較長的軸向尺寸，對于槽車填充、卸料用泵來說過于復雜;而填料密封使用壽命短、維修量大，因此，在密封的設計選型時未作考慮。按照密封通常的選用原則，對以上三種密封型式進行綜合比較后，較終確定選用焊接金屬波紋管機械密封。
考慮到介質的低溫特性(易汽化、粘度小、密封端面不易形成液膜)，為防止機械密封端面由于工作液汽化而造成干摩擦，在泵的內部將出口與密封腔打通，即通常所說的美國石油學會標準API610附錄D《機械密封和管路示意圖》中規(guī)定的API方案1;其原理是依靠壓差達到沖洗密封端面并帶走摩擦熱，維持密封部位的液相狀態(tài)，從而維持密封端面摩擦面的潤滑;為避免軸封部位結冰，需在機械密封壓蓋位置配備氮氣吹掃，可將密封泄漏的少量工作液帶走，確保安全運行。
由于密封對裝配要求很高，其裝配精度將直接影響密封的性能，因此，密封設計
成集成式單元部件，便于快速拆裝。
2.3 密封的結構特點
超低溫下工作的泵，始終處于輸送飽和液體的狀態(tài)，極易發(fā)生因工作液汽化而產生汽蝕與震動;因此，設計機械密封時必須考慮其浮動性和追隨性。
本金屬波紋管密封結構采用靜止式結構，去掉了傳統(tǒng)的動環(huán)密封圈，增加動環(huán)的浮動性，可以補償泵軸因汽蝕與震動產生的偏擺造成的密封失效，并能夠在泵運轉和停止時，始終保持密封端面的有效接觸。采用雙層波片撥插傳動波紋管結構，通過撥插強制傳遞扭矩，避免波片扭裂;動環(huán)采用整體結構，可以有效地減少溫度變形和力變形。
