雜質(zhì)泵的密封歷來(lái)都是一個(gè)令研究者頭痛的問(wèn)題,隨著雜質(zhì)泵使用范圍的擴(kuò)大,這一問(wèn)題就更加突出了。因?yàn)殡s質(zhì)泵輸送的固體顆粒越來(lái)越大,液體的有害性越來(lái)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(wèn)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(jiǎn)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(lái)說(shuō)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(zhǎng)扣雙頭螺栓和螺母組成,通過(guò)填料和泵軸表面接觸阻止介質(zhì)通過(guò)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(wú)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(guò)填料密封的泄漏有3 條途徑: ①通過(guò)填料與靜止件界面的泄漏; ②通過(guò)填料本身的泄漏;③通過(guò)填料與運(yùn)動(dòng)界面之間的泄漏。流體通過(guò)填料與靜止界面的泄漏和流體通過(guò)靜密封面的泄漏原理一樣。流體通過(guò)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(guò)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(guò)填料與運(yùn)動(dòng)件之間的界面進(jìn)行。對(duì)于雜質(zhì)泵來(lái)說(shuō),輸送的介質(zhì)中固體顆粒直徑較大在輸送過(guò)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(lái)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?。浮?dòng)環(huán)和軸套之間的間隙及間隙長(zhǎng)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(lái)越優(yōu)良,它的應(yīng)用領(lǐng)域隨之拓寬了很多。正如本文開(kāi)頭所說(shuō),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(zhǎng)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(jiǎn)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(zhǎng),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(lái)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。 |
