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機械密封是20世紀一項意義非凡的產品。根據Mayer（1974）的說法，機械密封的概念***早可追溯到1900年。Schoenherr（1965）展示了1913和1919年的專利，這些專利具有現代機械密封的特征。

******個商業上成功的應用于離心泵的機械密封可能是由英格索蘭公司的Cameron 部門在1928年左右制造的（Tetlow，1951年）。在此之前，機械密封已應用于小型制冷機，但未用于大型泵。Cameron密封首先安裝在許多管道泵中。顯然，Cameron沒有出售通用密封，因為直到20世紀30年代，離心泵才出現多種規格樣式的密封。

機械密封基本上是由George J. Cooke（專利號#1545080，“旋轉軸密封”）在1923年發明的。他的設計***初被稱為“Cooke Seal”，并創立了Cooke Seal 公司。Cooke的密封件首先用于制冷壓縮機。Cooke公司其實是Cooke的副產品，因此他將公司賣給了Muskegon Piston Ring 公司，繼而成立了Rotary Seal部門。然后，Muskegon公司將這個部門出售給EG＆G Sealol，***后被約翰克蘭公司收購。

1929年，Crane Packing公司的JM Ryan開發了一種機械密封，后來被稱為“ Ryan Seal”。Ryan密封使用鋼與青銅材質，單個螺旋彈簧和填料作為二次密封，而O形圈此時尚未發明。非補償環由鋼制成，并以過盈配合安裝到泵軸上。密封面是機械加工的，沒有研磨過。公司至少售出了三件Ryan Seal：一種用于管道服務，一種用于煉油廠，另一種用于鍋爐給水。

1934年，AR Tuck和JH Hohler制造的機械密封件已在印第安納州懷廷的標準煉油廠使用。CC Hall of Turallic與Durallic簽署了Tuck and Hohler的******協議。在接下來的12年，機械密封成為Durallic 公司的主要產品。

那些早期的泵密封件經常使用硬化鋼與鉛青銅的表面組合。這種面層材料組合在有潤滑油的狀況下令人滿意，但在非潤滑條件下需要使用潤滑劑，通常是油脂。Durallic在1937年（Miller，1992年）開發了一種更好的潤滑方法，即雙端面機械密封。

此外，雙端面機械密封還用于腐蝕性、環境差和高壓工況。在某些方面，雙端面機械密封類似于傳統的填料，由套環分離并由密封端蓋油系統供給。即使那些初代的機械密封在今天被認為是泄漏過多，但密封泄漏仍然比填料泄漏要少幾個數量級。事實上，填料泄漏和密封端蓋油消耗是煉油廠產能的可測量部分，在某些情況下接近10%（Porges，1950）。

在1930年代的機械密封中，軟填料被用作二次密封。軟填料由天然纖維，橡膠，氯丁橡膠或石棉制成。O形圈于1930年代開發，但直到第二次******大戰之后才用于機械密封。Neil Christensen于1933年發現了O形圈及其凹槽的******尺寸。他于1937年申請了專利，并于1939年獲得＃2180795專利。

在第二次******大戰之前，橡膠意味著天然橡膠，盡管在開發合成橡膠方面做了很多工作。戰爭期間，天然橡膠很難獲得，合成橡膠的制造成為戰時的重點。氯丁橡膠、丁腈橡膠、丁腈橡膠是******批合成橡膠。合成橡膠的溫度一般限制在250華氏度以下。

在1930年代中期，Crane Packing公司從Chicago Rotary Seal獲得了機械密封設計許可。通過Crane的多項專利，該設計演變為full convolution rubber bellows seal。到1938年，英國的Crane Packing公司已經為煉油廠用泵制造了自己的機械密封件。

這些是使用密封端蓋填料作為二次密封的多彈簧密封；表面材料是碳對鎢鉻鈷合金。面對材料是碳對司太立。后來，Crane Packing公司也采用了橡膠波紋管密封。他們的******批橡膠波紋管密封件實際上是作為靜密封件使用的，其壓力來自內徑；一個有趣的變化是在11000轉/分時使用的！

從專利申請來看，30年代中期至40年代中期是機械密封開發的活躍時期。專利包括：

1936 (1939?) — First automobile seal, John Crane.

1938 — Hanns Hornschurch “Sealing Device” (perhaps the first balanced seal)

1939 — Robert Stevenson, “Seal Construction” (assigned to Sealol)

1941 — Olin Brummer, “Liquid Seal for Rotary Shafts” (assigned to John Crane)

在1930年代后期，大概在1938或1939年左右，機械密封開始取代汽車水泵上的填料。***初，只有比較昂貴的汽車在水泵中使用機械密封。第二次******大戰的******吉普車WWII在水泵中使用了Crane橡膠波紋管密封件。第二次******大戰后，所有汽車水泵均使用機械密封。

1938年，英格蘭曼徹斯特煉油廠的工程師F. B. Porges建造了自己的機械密封，以解決一些困難的密封問題。短短幾年內，Flexibox公司成立了，以銷售他的機械密封件。首批Flexibox產品使用單層金屬波紋管。很快，Flexibox制作了雙層和三層波紋管。

1913年獲得專利的密封件中提到了平衡比的概念（Schoenherr，1965年）。然而，平衡型機械密封似乎直到1930年代后期取得發展。Hanns Hornschurch的“密封裝置”獲得了2128744專利，該密封裝置后來被稱為雙重密封。在這種設計中，內部密封件是平衡的。

這可能是平衡比的首次應用，盡管當時未使用該術語。后來，Stevenson Engineering公司(后來成為 Sealol)的Robert Stevenson獲得了液壓平衡型機械密封的專利2321871。在早期，從表面載荷僅由彈簧引起而不受壓力影響的說法來看，接近50%的平衡率肯定是典型的。

隨著1930年代后期密封的發展，二戰后步伐加快。

特氟龍于1944年上市，但直到二戰后才用于機械密封。特氟龍的惰性使得機械密封可以在腐蝕環境中使用。由于其剛性，特氟龍通常被制成楔子，U形杯，V形和波紋管作為二次密封。特氟龍被認為在500華氏度以下可用。

二戰后，碳石墨的改進使得這種自潤滑材料作為密封面材料變得更加流行。碳石墨的應用在20世紀50年代確實增加了。

在1940年代中期，泵制造商開始自行制造機械密封。英格索蘭公司（Ingersoll-Rand）已經開發出可用于600磅/平方英寸的單平衡密封。這使他們比使用雙密封和潤滑系統的競爭對手更具優勢。Worthington, Pacific, 拜倫-杰克遜（Byron Jackson）, United, Union和其他公司各自進行開發設計（Miller，1992年）。***終，泵制造公司退出了密封業務，除了拜倫-杰克遜密封成為Borg-Warner密封（現為福斯Flowserve）和Worthington設計出售給Chempro（現為John Crane-Sealol）。

1945年，Crane Packing公司開發了四個版本的full convolution rubber bellows seal并申請了專利：Types 1、2、3和4。Types 3和4是吉普水泵密封件，并且在Types 1和2之前使用，但在引入時沒有編號。

同樣在1945年，Flexibox公司在英格蘭曼徹斯特成立，以銷售機械密封為主，該密封于1938年開始在曼徹斯特煉油廠開發使用。首批Flexibox產品使用成型的金屬波紋管。在短短幾年內，Flexibox制作了雙層和三層波紋管。

1946年，Crane Packing 公司的Jim Thayer開發了使用特氟龍楔塊的Type 9密封。為了保證杜邦化工廠的腐蝕性或反應性很強的流體密封性，特氟隆楔形件是必不可少的。大約在同一時間，Crane Packing公司開發了用于管道服務的Type 8B密封。Type 8B使用的是丁腈橡膠O形圈，壓力可達到1200 psig。

現代密封泄漏少的原因之一是制造工藝和質量控制的改進。***初的密封面不像今天那么光滑。盡管早在1938年就對密封面進行過研磨（Porges，1950；Crane Packing，1938），但隨著機械密封的發展，精密研磨也得到了發展。1948年，Crane成立了Lapmaster部門，以銷售研磨機和工藝。

在1940年代后期， Olin Brummer離開約翰·克蘭（John Crane）創立了自己的公司，Brummer Manufacturing Company。他獲得了機械密封的多項專利，并且在廣告中宣稱Brummer水泵密封已廣泛使用。

到1950年，集裝式密封已被經常使用；這種密封、套筒和密封端蓋的方便包裝可能是由Durallic的C.E.Wiessner在1942年左右開發的（Miller，1992）。

1950年代初開發了用于促進密封系統循環的Pumping rings。

到1954年，機械密封在煉油和加工業中的使用已十分普遍，以至于美國石油學會在其標準API610（通用煉油廠離心泵）的******版中就包括了密封規格。由于從填料轉換為機械密封時出現問題，密封規格（超過一頁多）主要與應力、螺栓和墊圈有關。密封端蓋必須使用至少4個直徑至少為2英寸的螺栓，并具有nonferrous close clearance throttle bushing。1955年，美國標準協會（American Standards Association）試圖對某些泵的尺寸和術語進行標準化。這項工作導致了American Voluntary Standard（AVS）泵，***終成為ANSI泵。

到1956年，許多目前正在使用的概念設計和應用指南已經制定出來（Elonka，1956）。商用設計包括旋轉和靜止柔性元件、平衡和不平衡液壓負載、橡膠和金屬波紋管以及各種彈簧設計和類型。二次密封元件包括O形圈、楔塊、U形杯和各種填料

碳石墨是一種廣泛應用的密封面材料，但在碳化鎢開始使用的情況下，但配合的密封面通常是鑄鐵，耐鎳，400系列不銹鋼，鎢鉻鈷合金或氧化鋁陶瓷。硬質合金，特別是鎢鉻鈷合金，常用于不銹鋼和工藝泵密封。當使用兩個硬面時，碳石墨面通常被鑄鐵、青銅或碳化鎢所代替。

當時，和現在一樣，不銹鋼被廣泛用于彈簧、保持器、套筒和密封端蓋。根據設計和材料的不同，這些密封件的溫度額定值在200到800華氏度之間。根據設計和材料，壓力額定值高達1000 psig。必要時，使用單密封和多密封（稱為“雙密封”和“串聯密封”）來實現所需的性能。毫無疑問，可以公平地說，1950年代機械密封的容許泄漏量比今天大得多。畢竟，在那些日子里，機械密封的泄漏與填料相比，是一個明顯的進步！

1956年，日本NOK公司開發了******款通用機械密封。

Karl Schoenherr本人是機械密封技術的主要貢獻者，他認為Durallic的總工程師Herbert B.Hummer開發了pressure-velocity product（PV）作為機械密封設計和應用的指導方針（Schoenheer，1995）。Hummer的PV工作始于1950年代初，除了PV外，Hummer還演示了軸撓度對密封性能的影響，并制定了極限準則。時任約翰克蘭（John Crane）總工程師Schoenherr推廣了PV概念，并發表了許多關于機械密封基礎知識的文章。

自1950年以來，金屬波紋管一直被用作機械密封、閥桿和其他設備的密封元件。1957年，Sealol引進了邊緣焊接金屬波紋管密封。以前，金屬波紋管密封采用的成型波紋管比邊緣焊接的金屬波紋管厚得多，硬度更高。早期的重點是高溫應用。

杜邦公司將******種氟橡膠Viton A商業化。

1960年代初，Crane Packing公司開發了8B-1型密封，這是其9B型產品的O型圈版本。

1960年代，機械密封的理論研究和試驗開始關注表面效應和流體力學。研究人員開始研究和撰寫關于“粗糙度”的文章，將其作為一種機械負載支持以及開發流體動力操作的手段。在博格曼（Burgmann），Mayer在密封面上放置了循環槽以促進冷卻。在Crane，Trytek開發了hydropadded密封面。

Rayleigh pads已在推力軸承中使用了一段時間，但其硬度不足以防止在機械密封的廣泛工作條件下發生表面接觸。Muijderman通過使用螺旋凹槽改進了Rayleigh pads。1960年代后期，James F. Gardne在Crane Packing公司工作時，為壓縮機開發了非接觸式機械密封并申請了專利，該機械密封在密封面上使用了螺旋槽。1989年，AO Lebeck因其采用“ Wavy-Tilt-Dam Seal Ring”非接觸式密封而獲得了4836561號專利。如今，大多數新壓縮機都配備了非接觸式干氣密封，許多舊壓縮機已經過改裝以使用它們。

1962年，德國的博格曼（Burgmann）開始開發和生產機械密封。Ehrhard Mayer博士研究并改進了高壓應用中帶循環槽的熱流體動力密封。

1963年左右，碳化鎢開始用作密封面材料。

橡膠波紋管以前只能在天然橡膠，氯丁橡膠或丁納橡膠中使用，于1965年開始由含氟橡膠制成。

1971年，杜邦公司再次以其耐高溫、耐腐蝕的全氟橡膠Kalrez革新了橡膠技術。

1972年，固態反應結合碳化硅開始用作機械密封面。

Chesterton為ANSI泵引入了標準集裝式密封。以前，ANSI泵上的小密封室（實際上是填料函）規定使用組件密封。

我們今天所知的固定式金屬波紋管密封是埃克森美孚巴吞魯日煉油廠（Exxon’s Baton Rouge refinery）的密封可靠性/開發計劃的一部分。埃克森公司的泵業團隊對熱工密封的可靠性和性能并不滿意。從1976年1月開始，埃克森團隊使用來自不同密封制造商的零件設計、制造和組裝了固定金屬波紋管密封件。埃克森美孚的團隊測試了19種不同的密封件，然后決定將設計交給密封件制造商進行商業開發。

直到1980年代后期，暢銷的ANSI（“chemical duty”）泵的填料函都是為包裝而設計的。很難將機械密封件，特別是多個密封件安裝到這個狹小的空間中。幾個泵和密封件制造商的獨立測試證實了這一點：密封件的徑向間隙越大，性能越好。結果是擴大了密封室的設計。其他密封室的變化，如錐形和導流葉片，很快就出現。

1990年的《清潔空氣法》對泵的逃逸排放進行了限制。密封制造商的回應是改進設計（通常來自計算機建模）和使用更好的材料。重點放在集裝密封和多重密封裝置上。結果，滿足了《清潔空氣法》的要求。

事實證明，非接觸式干氣密封件非常可靠，并在壓縮機中很受歡迎，以至于很快將其應用于泵。在1980年代后期，“Upstream Pumping”（Buck and Volden，1990）使用了螺旋溝槽式密封面，利用低壓液體緩沖液創建了一種自加壓雙密封。但是在短短的幾年內，液體緩沖液已被阻氣層所取代，從而使雙干燥氣封日益普及。

1994年10月，美國石油學會發布了******版API標準682“離心泵和旋轉泵軸封系統”。該標準是******個滿足煉油行業要求的標準，對密封行業產生了重大影響。除了提供密封件選擇指南之外，API 682還要求密封件制造商進行鑒定試驗。API 682還設定了可靠性的目標：連續三年的服務。API 682現在已經是第四版了，第五版的工作已經開始。

毫無疑問，機械密封的可靠性自從商業應用以來就已經得到了極大的改善。******批密封的壽命大概在幾個月或更短的數量級上。在1940年代后期，一個用戶的機械密封壽命目標是9個月——這與一些煉油廠的操作裝置預計仍能正常運行（參考文獻10）大致相同。到1960年代初，密封件制造商已經使用PV值設計了兩年的磨損壽命。在1970年代初期，大多數泵都使用機械密封，煉油廠泵維修的平均時間為15到30個月。研究（參考文獻12）表明，很少有密封件因磨損而失效。隨著泵設計的改進（API 610第6、7和8版）、密封設計和應用技術的改進（API 682）以及對細節的仔細關注，一些用戶的平均維修間隔時間已超過6年。