杂质泵的密封历来都是一个令研究者头痛的问题,随着杂质泵使用范围的扩大,这一问题就更加突出了。因为杂质泵输送的固体颗粒越来越大,液体的有害性越来越严重,这些物质较普通的泥沙对轴及密封的腐蚀和磨损都会更严重缩短密封的使用寿命,而密封一旦失效,泄漏就直接影响着泵的正常运行甚至是操作人员的人身安全。要解决杂质泵的密封问题就要了解它的密封形式。

旋转的泵轴和固定的泵体间的密封简称轴封。轴封的作用主要是防止高压液体从泵中漏出和防止空气进入泵内。尽管轴封在泵中所占的位置并不大,但泵能否正常运转却和轴封密切相关。如果轴封选用不当,不但在运转中需要经常维修,漏损很多被输送的液体,而且可能由于漏出的易燃、易爆和有毒液体引起火灾、爆炸和中毒事故,后果不堪设想。因此,必须合理选用轴封结构才能保证泵的安全运行。

杂质泵的轴封主要有以下几类:填料密封、机械密封、浮动环密封、其它密封等。下面针对各种密封的特点来说明它们在杂质泵中的应用。

填料密封是一般泵中最常用的密封机构,它由填料环、填料套、填料,填料压盖、长扣双头螺栓和螺母组成,通过填料和泵轴表面接触阻止介质通过而达到密封的目的。在相接触的密封副之间,存在着许多细小的间隙和沟槽,因此,施加足够的压紧力以达到必要的密封比压,可使填料产生弹塑性变形以减小间隙。由于轴表面总是有一定的粗糙度,它与填料不可能达到理想接触,必然有微小的间隙存在,这样就形成无数个“迷宫”。这些微细曲折的间隙对介质多次节流而起到的阻尼作用,以及间隙内滞流边界层等因素所产生的“迷宫效应”,导致间隙阻塞,实现密封。由此可知,密封作用是在介质进人填料与泵轴的接触面之间的阻塞在间隙内形成的。

流体通过填料密封的泄漏有3 条途径: ①通过填料与静止件界面的泄漏; ②通过填料本身的泄漏;③通过填料与运动界面之间的泄漏。流体通过填料与静止界面的泄漏和流体通过静密封面的泄漏原理一样。流体通过填料本身的泄漏取决于被密封流体的渗透力和软填料本身的内部结构,编结填料易出现这种泄漏。当介质的渗透力强或介质为气体时,通过填料的渗透泄漏几乎不可避免,但具体的泄漏机制有待进一步探索。对于绝大多数液体介质,泄漏主要是通过填料与运动件之间的界面进行。对于杂质泵来说,输送的介质中固体颗粒直径较大在输送过程中很难靠近泵体轴封处的细小间隙,所以需要注意的是,当填料密封在腐蚀性介质条件下工作腐蚀性液体会渗透到填料中,而当填料中含有可溶性腐蚀性的杂质时,细小颗粒也会随液体进入填料,这些都会引起轴材料的磨损,同时还会受到腐蚀。尤其是当构成摩擦副组对的2 种材料均为导体时,在电解质溶液中,还有可能发生电偶腐蚀,更加速了轴的腐蚀破坏。所以,杂质泵在输送有毒、腐蚀及贵重液体时,由于要求泄漏量小,甚至不准漏出,不能采用填料密封。

径向密封是轴套外圆表面与浮动环内圆表面形成的狭窄缝隙以产生节流来密封的。与其他轴封形式相比,浮动环密封有自动调心的优点。因为可以自动调心,所以径向间隙可以作得相当的小。浮动环和轴套之间的间隙及间隙长度是影响泄漏量的重要因素。

随着科学技术的不断发展,各种技术的不断完善,杂质泵性能也越来越优良,它的应用领域随之拓宽了很多。正如本文开头所说,大颗粒固体介质,高浓度腐蚀性物质及多种物质的混合物已经成为杂质泵输送的主要工作对象,这样单一的密封形式由于适合的工况唯一也就慢慢退出了主流位置,接替它的是集多种密封形式于一体的组合密封形式,它可以弥补单一密封形式的不足,提高密封部分的使用寿命,适应各种复杂的工作情况,解决各种物质对泵轴的腐蚀,密封情况也很令人满意。所以这种密封适于复杂情况的使用,如长压重油泵中使用的迷宫- 螺旋密封与机械密封组合使封油压力降低,从而提高机械密封的使用寿命。

杂质泵的轴封是整个泵密封的主要部分,它决定泵能否正常运转,但各种密封的种类众多,正确选择轴封的形式就要靠经验慢慢积累了。软填料密封结构简单,更换方便,价格便宜,但消耗功率大,压紧力沿轴向分布不均匀,靠近压盖处填料磨损最快,在杂质泵中一般适用于密封一般介质。机械密封,性能稳定,几乎不漏(即使泄漏也小于3～5 滴/ min) ,寿命长,在使用得当、介质干净时, 寿命可达10 000 h。阻力小,消耗功率少,机械效率高。但是结构复杂,价格昂贵,安装、维修要求技术高。在杂质泵中一般用于易燃易爆,有毒及昂贵的液体中或高温高压,极低温,强腐蚀的液体中。浮动环式由于尺寸较大,入口压力大,输送液体温度高的泥浆泵可采用。其他形式密封中尤以组合式密封应用广,它密封效果好,使用范围广,在各种复杂机械应用的今天越来越被人们所重视,随着科学技术的不断发展,组合式密封必将得到发展。

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