泵機在運行時，葉輪背葉片(1)的離心作用使密封盒腔體(3)中壓力降至負壓狀態(tài)，受負壓的吸力作用，球形彈性圈徑向膨脹，軸向收縮作用于靜環(huán)的頂推力下降，動靜環(huán)之間的比壓降低，降低處于無壓接觸狀態(tài)下運行，只有很少的磨擦，磨損極少，因此密封壽命會很長，而其它鋼絲彈簧頂推的機封則無法達到這樣的效果(如果彈簧壓緊力低，則泵內壓力升高時流體外泄，若彈簧壓力增加，可防止高壓流體的外泄，但卻增加了動靜環(huán)的磨擦阻值，縮短了使用壽命，是一個很難處理的兩難選擇。)
2.2 開機不泄漏的工作原理(見圖二)
因為是內安裝式機械密封，動環(huán)(2)旋轉產生的離心力方向與液體的泄漏方向相反，液體受動環(huán)(2)離心力的排斥，不能外泄，加之密封部位的流體是負壓區(qū)，液體不會外泄。
2.3 停車時不泄漏的工作原理(見圖三)
停車時，葉輪停止旋轉，離心力功能失去泵腔內密封盒部位的流體(2)由負壓轉換為常壓或高壓(水錘的作用)，液體壓力對球形彈性體的外球面產生匯壓作用，使球體徑向收縮，軸向伸長頂推靜環(huán)的壓力增大，防止了液體外泄，可達到停車不泄漏的目的。
三、試制和試用
密封技術思路雖然比較，但畢竟是設計，是一種理想化狀態(tài)，效果如何？還是要靠實踐來證明。然而當我們在國內近百家用戶布點試用后，返回的結果卻是很不理想：密封磨損、密封泄漏、運行不正常、泵損壞之聲，不絕于耳。有的客戶甚至要退貨退款，維修大隊十二人在外維修猶如救火，春節(jié)也不能回來。我們對這些情況的出現(xiàn)，進行全面的反思和認真的分析，探求解決的方法。經過綜合分析，找到密封運行不正常的原因主要由以下幾個方面造成：
一是工作原理設計類的問題。主要體現(xiàn)在泵機運行時，泵進出口壓力場對密封產生影響，使密封部位空腔中的壓力變化波動過大，造成密封運行不穩(wěn)定，解決的方法：改良設計，阻斷進出口壓力場的影響，改進后該缺點得以克服。
二是結構設計上的問題。其中有二個問題：一是球形鋼橡膠頂推圈鋼性不足，輸送液體在65℃以上就會變形、失效，這個問題好解決，增加強度和橡膠的耐溫性即可；二是動靜環(huán)松緊調節(jié)系統(tǒng)調節(jié)余量偏大，無標準刻度，操作人員難以掌握。造成調節(jié)不當，引起動靜環(huán)磨損開裂，解決的方法是減少調節(jié)余量，改變調節(jié)方式，把調節(jié)方式定量化，可操作化。此項改良也取得了好的效果。
三是密封組裝方法的問題。主要體現(xiàn)在動靜環(huán)壓緊力的松緊程度掌握無度，如果松了會漏液，如果緊了動靜環(huán)磨損，這個難點是試制過程中造成問題的主要原因。這一問題經過二年多的摸索，才得以解決。
四是使用方法問題。使用方法不當主要有空機起動運轉；停車后沉淀物料堵塞泵腔，堵死密封腔；起動前不進行盤車或點起動等，引起密封損壞。
五是使用工況不當引起的損壞。主要有以下幾種情況：一是高吸程崗位使用，吸程超高1米（該密封不適用于有吸程的崗位）；二是含固量超過30~40%（體積比）的崗位（該密封不用外接冷卻水，因此固體含量過高，對密封影響較大）；三是輸送介質與密封材料不匹配的崗位，例如氨法脫硫的崗位，要選耐氨的橡膠圈，否則使用壽命就不長。
通過前期近幾年的努力，逐步找到了密封產生問題的成因，也同時找到了解決多種問題的方法。使得密封的制造和使用技術逐步成熟，客戶的滿意度也逐步提高，好消息不斷傳來。
成功的案例很多，滿意的客戶也很多，但失敗的例子也不少，針對這些情況，我們進行了反復的論證和總結，不斷改進、不斷試驗、不斷總結、不斷提升，經過數(shù)年的改進，使得該密封的質量性能大幅度提升，得到了客戶的好評，客戶回頭率大幅度提高。
四、優(yōu)點和禁忌
經過國內數(shù)千個工作崗位的多年運行，經過總結分析，我們認為確實有很多其它類型的密封無法比較的優(yōu)點，其主要優(yōu)點有：
1. 密封無腐蝕之憂：因為整體密封無金屬件，無金屬彈簧，無金屬彈簧被腐蝕，引起彈簧失效，進而引起密封失效的憂慮。而事實上大部分機封壽命只有6~12個月左右，其主要原因為彈簧被腐蝕而影響動靜環(huán)的壓緊力，進而造成軸密封失效。而在本技術的密封上，不存在以上隱患。
2. 密封壽命長：原因在于密封的結構合理和工作原理的科學，能利用泵體的壓力調節(jié)動靜環(huán)之間的比壓，使磨損控制在最小的范圍，實踐證明：在流體壓力變化不大的崗位長期運行，密封壽命可以長達3~5年。這也是其它結構的密封無法相比的。
3. 維修方便：因該密封獨特的結構，密封維修時，組合件動環(huán)、靜環(huán)和球形圈均可以從葉輪端取出，不需要拆卸泵殼，即可修復密封，這種結構，對大型泵（300mm進口以上）的修理十分方便，這也是其它機械密封不能比較的優(yōu)點。
4. 克服了傳統(tǒng)密封靜環(huán)和靜環(huán)座之間的卡砂問題，原有機封均有靜環(huán)和靜環(huán)座（見右圖），靜環(huán)靠靜環(huán)座固定，靜環(huán)和靜環(huán)座之間有“O”形圈密封，也同時存在著間隙，就是這間隙里，很容易淀積固相物料或卡砂。進而卡死靜環(huán)的軸向伸縮，使靜環(huán)變成“死”靜環(huán)，從而導致密封失效，這是傳統(tǒng)內裝式機封的固有的弱點，輸送帶顆粒物料的泵，這種缺點猶為突出。而本技術的密封結構中的靜環(huán)是不設置靜環(huán)座的，因此不存在卡砂之憂。
5. 結構極其簡單：密封全部組件只有動環(huán)、靜環(huán)、橡膠鼓、密封盒四件（見下圖），而常規(guī)機械密封則除動環(huán)、靜環(huán)外，還有“O”型圈、靜環(huán)座、彈簧、頂圈、防水密封圈、緊固件等數(shù)十種備件。由于結構極其簡單，因此方便了拆裝、維修和備件管理。確實應證了所謂“簡單就是科學”的道理。
Z型密封以上的數(shù)項優(yōu)點，也是該密封在市場的優(yōu)勢，確是其它類型密封的優(yōu)勢。該密封的長處，已給先期應用的用戶帶去了實實在在的利益，今后或許也能給我們的準客戶帶來替在的利益。
雖然該密封有諸多的優(yōu)點，但也確實存在著有些崗位不適用的情況，必須限止選用，例如：
1. 該密封不適用于有吸程的崗位。進口流體低于泵吸入口1米以上。
2. 不適用于含固量超過20%崗位（體積比）。
3. 不適用于輸送壓力超過0.5MPa的崗位。
4. 不適用于硫酸濃度超過75%，硝酸濃度超過25%，和強腐蝕溶劑的崗位。
5. 不適用于輸送介質溫度超過90℃的崗位。
以上不適用的工況，請用戶選型時認真關注，以免引起不良后果。
五、體會和小結
道路是曲折的，前途是光明的！
Z型密封的開發(fā)研制過程和發(fā)展前途可以借用“道路是曲折的，前途是光明的”這句話來概括，因為，十年研發(fā)的歷程給我們帶來了艱辛、困惑、困苦和大量的財力消耗，可謂道路曲折漫長。所謂“前途光明”是現(xiàn)在已找到了問題的原因，基本掌握了關鍵技術，成功使用的客戶越來越多，客戶回頭率大幅上升，前景看好，或許今后能成為循環(huán)泵的主流密封。
感謝支持者和致歉受害者：在研發(fā)過程中，我們曾得眾多的脫硫工程用戶和硫酸工程用戶的熱情支持和協(xié)助，我們借發(fā)表此文之際，表示衷心的感謝和致意。同時對在漫長的試驗過程中，熱情地協(xié)助我們，但卻帶來了不少麻煩和一定的經濟損失，我們表示誠摯的歉意，只能說聲對不起！現(xiàn)在產品已改良*，如再想合作，我們不僅歡迎，還會提供優(yōu)惠的措施和熱情的服務。
以上試制情況，特此報告！
淄博捷優(yōu)泵業(yè)有限公司 產品開發(fā)部
2014年07月
