雜質(zhì)泵的密封歷來都是一個(gè)令研究者頭痛的問題,隨著雜質(zhì)泵使用范圍的擴(kuò)大,這一問題就更加突出了。因?yàn)殡s質(zhì)泵輸送的固體顆粒越來越大,液體的有害性越來越嚴(yán)重,這些物質(zhì)較普通的泥沙對(duì)軸及密封的腐蝕和磨損都會(huì)更嚴(yán)重縮短密封的使用壽命,而密封一旦失效,泄漏就直接影響著泵的正常運(yùn)行甚至是操作人員的人身安全。要解決雜質(zhì)泵的密封問題就要了解它的密封形式。
旋轉(zhuǎn)的泵軸和固定的泵體間的密封簡稱軸封。軸封的作用主要是防止高壓液體從泵中漏出和防止空氣進(jìn)入泵內(nèi)。盡管軸封在泵中所占的位置并不大,但泵能否正常運(yùn)轉(zhuǎn)卻和軸封密切相關(guān)。如果軸封選用不當(dāng),不但在運(yùn)轉(zhuǎn)中需要經(jīng)常維修,漏損很多被輸送的液體,而且可能由于漏出的易燃、易爆和有毒液體引起火災(zāi)、爆炸和中毒事故,后果不堪設(shè)想。因此,必須合理選用軸封結(jié)構(gòu)才能保證泵的安全運(yùn)行。
雜質(zhì)泵的軸封主要有以下幾類:填料密封、機(jī)械密封、浮動(dòng)環(huán)密封、其它密封等。下面針對(duì)各種密封的特點(diǎn)來說明它們?cè)陔s質(zhì)泵中的應(yīng)用。
填料密封是一般泵中最常用的密封機(jī)構(gòu),它由填料環(huán)、填料套、填料,填料壓蓋、長扣雙頭螺栓和螺母組成,通過填料和泵軸表面接觸阻止介質(zhì)通過而達(dá)到密封的目的。在相接觸的密封副之間,存在著許多細(xì)小的間隙和溝槽,因此,施加足夠的壓緊力以達(dá)到必要的密封比壓,可使填料產(chǎn)生彈塑性變形以減小間隙。由于軸表面總是有一定的粗糙度,它與填料不可能達(dá)到理想接觸,必然有微小的間隙存在,這樣就形成無數(shù)個(gè)“迷宮”。這些微細(xì)曲折的間隙對(duì)介質(zhì)多次節(jié)流而起到的阻尼作用,以及間隙內(nèi)滯流邊界層等因素所產(chǎn)生的“迷宮效應(yīng)”,導(dǎo)致間隙阻塞,實(shí)現(xiàn)密封。由此可知,密封作用是在介質(zhì)進(jìn)人填料與泵軸的接觸面之間的阻塞在間隙內(nèi)形成的。 流體通過填料密封的泄漏有3 條途徑: ①通過填料與靜止件界面的泄漏; ②通過填料本身的泄漏;③通過填料與運(yùn)動(dòng)界面之間的泄漏。流體通過填料與靜止界面的泄漏和流體通過靜密封面的泄漏原理一樣。流體通過填料本身的泄漏取決于被密封流體的滲透力和軟填料本身的內(nèi)部結(jié)構(gòu),編結(jié)填料易出現(xiàn)這種泄漏。當(dāng)介質(zhì)的滲透力強(qiáng)或介質(zhì)為氣體時(shí),通過填料的滲透泄漏幾乎不可避免,但具體的泄漏機(jī)制有待進(jìn)一步探索。對(duì)于絕大多數(shù)液體介質(zhì),泄漏主要是通過填料與運(yùn)動(dòng)件之間的界面進(jìn)行。對(duì)于雜質(zhì)泵來說,輸送的介質(zhì)中固體顆粒直徑較大在輸送過程中很難靠近泵體軸封處的細(xì)小間隙,所以需要注意的是,當(dāng)填料密封在腐蝕性介質(zhì)條件下工作腐蝕性液體會(huì)滲透到填料中,而當(dāng)填料中含有可溶性腐蝕性的雜質(zhì)時(shí),細(xì)小顆粒也會(huì)隨液體進(jìn)入填料,這些都會(huì)引起軸材料的磨損,同時(shí)還會(huì)受到腐蝕。尤其是當(dāng)構(gòu)成摩擦副組對(duì)的2 種材料均為導(dǎo)體時(shí),在電解質(zhì)溶液中,還有可能發(fā)生電偶腐蝕,更加速了軸的腐蝕破壞。所以,雜質(zhì)泵在輸送有毒、腐蝕及貴重液體時(shí),由于要求泄漏量小,甚至不準(zhǔn)漏出,不能采用填料密封。
徑向密封是軸套外圓表面與浮動(dòng)環(huán)內(nèi)圓表面形成的狹窄縫隙以產(chǎn)生節(jié)流來密封的。與其他軸封形式相比,浮動(dòng)環(huán)密封有自動(dòng)調(diào)心的優(yōu)點(diǎn)。因?yàn)榭梢宰詣?dòng)調(diào)心,所以徑向間隙可以作得相當(dāng)?shù)男 ８?dòng)環(huán)和軸套之間的間隙及間隙長度是影響泄漏量的重要因素。
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,各種技術(shù)的不斷完善,雜質(zhì)泵性能也越來越優(yōu)良,它的應(yīng)用領(lǐng)域隨之拓寬了很多。正如本文開頭所說,大顆粒固體介質(zhì),高濃度腐蝕性物質(zhì)及多種物質(zhì)的混合物已經(jīng)成為雜質(zhì)泵輸送的主要工作對(duì)象,這樣單一的密封形式由于適合的工況唯一也就慢慢退出了主流位置,接替它的是集多種密封形式于一體的組合密封形式,它可以彌補(bǔ)單一密封形式的不足,提高密封部分的使用壽命,適應(yīng)各種復(fù)雜的工作情況,解決各種物質(zhì)對(duì)泵軸的腐蝕,密封情況也很令人滿意。所以這種密封適于復(fù)雜情況的使用,如長壓重油泵中使用的迷宮- 螺旋密封與機(jī)械密封組合使封油壓力降低,從而提高機(jī)械密封的使用壽命。
雜質(zhì)泵的軸封是整個(gè)泵密封的主要部分,它決定泵能否正常運(yùn)轉(zhuǎn),但各種密封的種類眾多,正確選擇軸封的形式就要靠經(jīng)驗(yàn)慢慢積累了。軟填料密封結(jié)構(gòu)簡單,更換方便,價(jià)格便宜,但消耗功率大,壓緊力沿軸向分布不均勻,靠近壓蓋處填料磨損最快,在雜質(zhì)泵中一般適用于密封一般介質(zhì)。機(jī)械密封,性能穩(wěn)定,幾乎不漏(即使泄漏也小于3～5 滴/ min) ,壽命長,在使用得當(dāng)、介質(zhì)干凈時(shí), 壽命可達(dá)10 000 h。阻力小,消耗功率少,機(jī)械效率高。但是結(jié)構(gòu)復(fù)雜,價(jià)格昂貴,安裝、維修要求技術(shù)高。在雜質(zhì)泵中一般用于易燃易爆,有毒及昂貴的液體中或高溫高壓,極低溫,強(qiáng)腐蝕的液體中。浮動(dòng)環(huán)式由于尺寸較大,入口壓力大,輸送液體溫度高的泥漿泵可采用。其他形式密封中尤以組合式密封應(yīng)用廣泛,它密封效果好,使用范圍廣,在各種復(fù)雜機(jī)械廣泛應(yīng)用的今天越來越被人們所重視,隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,組合式密封必將得到發(fā)展。 |
