彈簧機(jī)械密封結(jié)構(gòu)型式的選擇是設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中的重要步驟，必須先進(jìn)行調(diào)查：工作參數(shù)—介質(zhì)壓力、溫度、軸徑和轉(zhuǎn)速。介質(zhì)特性—濃度、粘度、腐蝕性、有無(wú)固體顆粒及纖維雜質(zhì)，是否易汽化或結(jié)晶等。主機(jī)工作特點(diǎn)與環(huán)境條件—連續(xù)或間歇操作;主機(jī)安裝在室內(nèi)或露天;周圍氣氛性質(zhì)及氣溫變化等。
主機(jī)對(duì)密封的允許泄漏量、泄漏方向(內(nèi)漏或外漏)要求;壽命及可靠性要求。⑤主機(jī)對(duì)密封結(jié)構(gòu)尺寸的限制。⑥操作及生產(chǎn)工藝的穩(wěn)定性。
1.根據(jù)工作參數(shù)p、v、t選型
這里p是指密封腔處的介質(zhì)壓力，根據(jù)p值的大小可以初步確定是否選擇平衡式的結(jié)構(gòu)以及平衡程度。對(duì)于介質(zhì)粘度高、潤(rùn)滑性好的，p≤0.8MPa，或低粘度、潤(rùn)滑性較差的介質(zhì)，p≤0.5MPa時(shí)，通常選用非平衡式結(jié)構(gòu)。p值超過(guò)上述范圍時(shí)，應(yīng)考慮選用平衡式結(jié)構(gòu)。當(dāng)p>15MPa時(shí)，一般單端面平衡式結(jié)構(gòu)很難達(dá)到密封要求，此時(shí)可選用串聯(lián)式多端面密封。
υ是指密封面平均直徑的圓周速度，根據(jù)υ值的大小確定彈性元件是否隨軸旋轉(zhuǎn)，即采用彈簧旋轉(zhuǎn)式或彈簧靜止式結(jié)構(gòu)，一般υ<20～30m/s的可采用彈簧旋轉(zhuǎn)式，速度更高的條件下，由于旋轉(zhuǎn)件的不平衡質(zhì)量易引起強(qiáng)烈振動(dòng)，最好采用彈簧靜止式結(jié)構(gòu)。若p和υ的值都高時(shí)，可考慮選用流體動(dòng)壓式結(jié)構(gòu)。
t是指密封腔內(nèi)的介質(zhì)溫度，根據(jù)t的大小確定輔助密封圈的材質(zhì)、密封面的冷卻方法及其輔助系統(tǒng)。溫度t在0～80℃范圍內(nèi)，輔助密封圈通常選用丁腈橡膠O形密封圈;-50℃≤t<150℃，根據(jù)介質(zhì)腐蝕性強(qiáng)弱，可選用氟橡膠、硅橡膠或聚四氟乙烯成型填料密封圈：溫度<-50或t≥150℃時(shí)，橡膠和聚四氟乙烯會(huì)產(chǎn)生低溫脆裂或高溫老化，此時(shí)可采用金屬波紋管結(jié)構(gòu)。介質(zhì)濁度高于80℃時(shí)，在密封領(lǐng)域中通常就要按高溫來(lái)考慮，此時(shí)必須采取相應(yīng)的冷卻措施。
2.根據(jù)介質(zhì)特性選型
腐蝕性較弱的介質(zhì)，通常選用內(nèi)置式機(jī)械密封，其端面受力狀態(tài)和介質(zhì)泄漏方向都比外置式合理。對(duì)于強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)，由于彈簧選材較困難，可選用外置式或聚四氟乙烯波紋管式機(jī)械密封，但一般只適用p≤0.2～0.3MPa的范圍內(nèi)。
易結(jié)晶、易凝固和高粘度的介質(zhì)，應(yīng)采用大彈簧旋轉(zhuǎn)式結(jié)構(gòu)。因?yàn)樾椈扇菀妆还腆w物堵塞，高粘度介質(zhì)會(huì)使小彈簧軸向補(bǔ)償移動(dòng)受阻。
易燃、易爆、有毒介質(zhì)，為了保證介質(zhì)不外漏，應(yīng)該采用有封液(隔離液)的雙端面結(jié)構(gòu)。
按上述工作參數(shù)和介質(zhì)特性選定的結(jié)構(gòu)往往只是一個(gè)初步方案，最終確定還必須考慮主機(jī)的特征和對(duì)密封的某些特殊要求。例如，火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的密封壽命只需幾分鐘，但要求短時(shí)間內(nèi)絕對(duì)不漏。艦船上的主機(jī)有時(shí)為了獲得更有效的空間，對(duì)密封的尺寸和安裝位置往往提出十分苛刻的要求，又如潛艇上的排水泵，在潛艇沉浮過(guò)程中，壓力變化幅度很大等。在這些情況下，就不能按常規(guī)選擇標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，而必須對(duì)具體工況作特殊設(shè)計(jì)，同時(shí)采取必要的輔助措施。