雜質泵的密封歷來都是一個令研究者頭痛的問題,隨著雜質泵使用范圍的擴大,這一問題就更加突出了。因為雜質泵輸送的固體顆粒越來越大,液體的有害性越來越嚴重,這些物質較普通的泥沙對軸及密封的腐蝕和磨損都會更嚴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行甚至是操作人員的人身安全。要解決雜質泵的密封問題就要了解它的密封形式。
旋轉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入泵內。盡管軸封在泵中所占的位置并不大,但泵能否正常運轉卻和軸封密切相關。如果軸封選用不當,不但在運轉中需要經常維修,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、爆炸和中毒事故,后果不堪設想。因此,必須合理選用軸封結構才能保證泵的安全運行。
雜質泵的軸封主要有以下幾類:填料密封、機械密封、浮動環密封、其它密封等。下面針對各種密封的特點來說明它們在雜質泵中的應用。
填料密封是一般泵中最常用的密封機構,它由填料環、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通過而達到密封的目的。在相接觸的密封副之間,存在著許多細小的間隙和溝槽,因此,施加足夠的壓緊力以達到必要的密封比壓,可使填料產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,它與填料不可能達到理想接觸,必然有微小的間隙存在,這樣就形成無數個“迷宮”。這些微細曲折的間隙對介質多次節流而起到的阻尼作用,以及間隙內滯流邊界層等因素所產生的“迷宮效應”,導致間隙阻塞,實現密封。由此可知,密封作用是在介質進人填料與泵軸的接觸面之間的阻塞在間隙內形成的。 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通過填料與運動界面之間的泄漏。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部結構,編結填料易出現這種泄漏。當介質的滲透力強或介質為氣體時,通過填料的滲透泄漏幾乎不可避免,但具體的泄漏機制有待進一步探索。對于絕大多數液體介質,泄漏主要是通過填料與運動件之間的界面進行。對于雜質泵來說,輸送的介質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小間隙,所以需要注意的是,當填料密封在腐蝕性介質條件下工作腐蝕性液體會滲透到填料中,而當填料中含有可溶性腐蝕性的雜質時,細小顆粒也會隨液體進入填料,這些都會引起軸材料的磨損,同時還會受到腐蝕。尤其是當構成摩擦副組對的2 種材料均為導體時,在電解質溶液中,還有可能發生電偶腐蝕,更加速了軸的腐蝕破壞。所以,雜質泵在輸送有毒、腐蝕及貴重液體時,由于要求泄漏量小,甚至不準漏出,不能采用填料密封。
徑向密封是軸套外圓表面與浮動環內圓表面形成的狹窄縫隙以產生節流來密封的。與其他軸封形式相比,浮動環密封有自動調心的優點。因為可以自動調心,所以徑向間隙可以作得相當的小。浮動環和軸套之間的間隙及間隙長度是影響泄漏量的重要因素。
隨著科學技術的不斷發展,各種技術的不斷完善,雜質泵性能也越來越優良,它的應用領域隨之拓寬了很多。正如本文開頭所說,大顆粒固體介質,高濃度腐蝕性物質及多種物質的混合物已經成為雜質泵輸送的主要工作對象,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,它可以彌補單一密封形式的不足,提高密封部分的使用壽命,適應各種復雜的工作情況,解決各種物質對泵軸的腐蝕,密封情況也很令人滿意。所以這種密封適于復雜情況的使用,如長壓重油泵中使用的迷宮- 螺旋密封與機械密封組合使封油壓力降低,從而提高機械密封的使用壽命。
雜質泵的軸封是整個泵密封的主要部分,它決定泵能否正常運轉,但各種密封的種類眾多,正確選擇軸封的形式就要靠經驗慢慢積累了。軟填料密封結構簡單,更換方便,價格便宜,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,在雜質泵中一般適用于密封一般介質。機械密封,性能穩定,幾乎不漏(即使泄漏也小于3～5 滴/ min) ,壽命長,在使用得當、介質干凈時, 壽命可達10 000 h。阻力小,消耗功率少,機械效率高。但是結構復雜,價格昂貴,安裝、維修要求技術高。在雜質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,強腐蝕的液體中。浮動環式由于尺寸較大,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用廣泛,它密封效果好,使用范圍廣,在各種復雜機械廣泛應用的今天越來越被人們所重視,隨著科學技術的不斷發展,組合式密封必將得到發展。 |
