1．概述    

水是各種工藝流程中應用最為廣泛的介質。冷水的密封選型通常沒有困難，而熱水卻是一種很難密封的介質，如何為熱水提供價廉物美又性能可靠的密封長期以來困擾著密封行業。熱水的汽化壓力較高，造成它在流經密封面時容易發生閃蒸或汽化，同時熱水的潤滑性能很差，這些特性使得標準的密封設計很難滿足熱水工況的要求。

2 . 熱水工況用傳統的機械密封方案熱水工況采用的傳統的機械密封絕對不能用熱水直接沖洗密封面，熱水必須首先經過冷卻，將沖洗液溫度降低至65～82℃以下。最常用的熱水工況的密封沖洗方案有API Plan23和API Plan21。

其中c是將熱水從密封腔 ( Stuffing Box ) 引出，經過一個換熱器后再沖洗密封面。換熱器使熱水的溫度在重新注入密封腔并沖洗密封面之前降低了。沖洗液循環的動力通常由一個內置的泵送環，也稱泵效環（pump ring）來提供。

API Plan21是將泵送熱水從泵出口引出，經過換熱器降低溫度，然后注入密封腔并沖洗密封面。

API Plan21總的來說不如API Plan23效率高，因為它需要冷卻的是來自工藝管線的較高溫度的熱水，在同等工況下通常需要更大的換熱器，其優點是沖洗液不需要泵送環提供動力。

此外可以用于熱水工況密封的沖洗方案還有API Plan32。

這個方案API Plan32是采用一路外來的溫度較低的清潔軟水注入密封腔并沖洗密封面，它的沖洗管路簡單可靠，但缺點是沖洗水消耗量很大且會稀釋或冷卻工藝管線的熱水，許多用戶難以接受。當然還可以采用在密封腔外增加冷卻水夾套的方法來降低密封腔的熱水溫度。 

以上沖洗方案，均要求將密封腔中熱水的溫度降低到標準密封設計所能接受的水平，以使密封達到一個可以讓人接受的使用壽命；并要求另外提供一路冷卻水，這不但帶來大量的冷水消耗，而且一旦在操作過程中冷水中斷就會迅速導致密封失效。

同時，在這些沖洗方案的使用過程中還要面對換熱器、夾套腔等處的結垢問題，這就降低了密封系統在實際操作過程中的可靠性。 

以下介紹兩種適用于熱水工況而又無需冷卻水的密封方式 － “潤滑槽”(Lube Groove)和“液體緩沖墊”(Hydropad)機械密封。

3．“潤滑槽”(Lube Groove)密封在一個標準的機械密封中，兩個密封端面之間存在一個很薄的液膜，在產生和形成穩定的液膜過程中，流體的物理特性處于臨界狀態。

在流體流經密封面時，壓力降低、溫度升高。壓力降低是由于密封面內外緣的壓力差造成的，溫度的升高是由于液膜中流體受到剪力以及密封面之間的機械接觸產生的摩擦熱引起的。

液膜防止了密封端面之間過大的機械接觸，從而減少密封端面在運行過程中的摩擦熱和端面磨損。如果液膜在接近密封面的邊緣處發生汽化，那么該密封副的大部分密封面都會失去密封液膜的支撐，造成密封迅速失效。

“潤滑槽”就是在密封面上沿切線方向刻出窄槽，該槽不能貫通密封面的內外側邊緣。當流體流經密封面時，這些槽能改善流體在密封面上的壓力分布。這有助于保持密封面間的液膜穩定并防止流體在液膜處汽化。

由于熱水的汽化壓力很高，容易在流經密封端面時引起快速汽化，因此控制密封接觸面的壓力是解決問題的關鍵。當密封面相互平行時，液膜中的壓力降基本上呈線性分布，由密封端面外側的密封腔壓力逐步降至其內緣的大氣壓力。當液膜中的流體壓力逐步降低至等于液體的汽化壓力時，液膜就會發生汽化。

通過在密封面上開潤滑槽，密封端面上就會形成一個相對的高壓區域。該液膜的壓力分布是從密封端面外緣 (OD)呈線性遞減直到進入潤滑槽。在經過潤滑槽時流體壓力保持不變，然后再從潤滑槽處呈線性遞減直到密封面內緣面(ID)。壓力分布形式的改變，限制了液膜在“潤滑槽”所覆蓋的環形區域內的汽化。

以下為“潤滑槽”密封在熱水工況中的應用：    

最大密封尺寸：        5 英寸 （127毫米）

最大外緣線速度：     66英尺 / 秒  (20米 / 秒)

最高轉速：           3000 rpm

最低轉速：           750 rpm

最高密封腔壓力*：    15 Bar 表壓

最高密封腔溫度：     175 ℃

密封副材質：石墨，碳化硅，硬質合金

注*：最低密封腔壓力應保持在高于熱水的汽化壓力2 Bar以上。

在通常情況下，為便于加工，“潤滑槽”一般刻在較軟的密封面上。“潤滑槽”的確切數量以及它的長度，深度是由密封端面的尺寸決定的。