钳工技师论文新型填料密封在水泵上应用.docVIP

新型填料密封在水泵上的应用 马海勇 云南铜业硫酸分厂 摘 要：分析了水泵常用的填料密封和机械密封轴封装置存在的缺点，介绍了一种新型的填料密封及其在水泵上的应用。 关键词：填料密封；机械密封；水泵 泵的应用十分广泛，其旋转轴用密封是泵中关键的部件。在离心泵的工作过程中，因离心泵的泵轴、叶轮是运动的，而泵壳是静止的。这样，在旋转的叶轮压盖和静止的泵壳内壁会有环形间隙，高压流体便会由此间隙从叶轮出121漏到入121，导致泵的容积效率降低。泵的密封性能是评价泵产品质量的一个主要指标。常用的轴封装置有填料密封和机械密封2种。 1 填料密封 1．1 填料密封原理 图1 离心泵轴封的传统填料密封结构图 填料密封主要由与泵壳连在一起的填料函壳、软填料、填料压盖等组成。常用盘根填料密封是通过盘根压盖施于轴向压力，使得盘根径向产生扩张压力，并紧紧包在轴套上，从而形成密封。在盘根之间有一分水环与泵壳体相通，用于通入冷却水。其作用有：一是冷却盘根和轴套，防止盘根因摩擦发热而烧损；二是一定程度上起到以水润滑的作用。如图1所示为某325H一19型循环水泵轴封系统的传统填料密封结构示意图。 1.2 填料密封的缺点 (1)填料密封的贴紧接触力来源于压盖对填料的轴向压力而使填料产生径向扩张力，造成填料与轴套之间形成较大的摩擦，因而需要经常更换磨损的轴套。 (2)需要损耗10％ ～15％ 的轴功率来克服轴套与填料之间的摩擦力而实现密封。 (3)填料密封的泄漏极易使泄液进入轴承箱，造成轴承的损坏。 (4)填料密封在使用过程中，由于填料经常处于非正常的使用状态，加剧了填料磨损和轴套的损坏，使得填料密封的使用处于恶性循环。 (5)为了将填料与轴或轴套之间的摩擦热带走，必须有定量的泄漏，造成冷却水的流失。总之，填料密封的优点是简单易行，缺点是维修工作量大，功率的损失也较大，且由于它总是有一定的泄漏，故不适用于输送易燃、易爆、有毒和贵重液体。 2 机械密封 机械密封亦称端面密封，是常用的一种密封方式，其有一对垂直于旋转轴线的端面，该端面在流体压力及补偿机械外弹力的作用下，依赖辅助密封的配合与另一端保持贴合，并相对滑动，从而防止流体泄漏。 2.1 机械密封工作原理 如图2所示为单端面非平衡型大弹簧机械密封的典型结构。 图2 单端面非平衡型大弹簧机械密封的典型结构 图2中动环和静环是主要密封元件。动环和静环一般由一软一硬不同的耐磨材料组成，如石墨、聚四氟乙烯对硬质合金、陶瓷、碳化钨、氮化硅、铬钢等，动环6套在轴上，动环外径与传动座2内径是花键连接，传动座螺钉1压紧在轴上，这样轴旋转时，带动传动座和动环一起旋转。动环和轴之间有密封圈5，以阻止液体沿轴向外泄漏。静环7和机械密封压盖9(或泵体)之间也有密封圈8防止液体往外泄漏。动环在弹簧力和液体压力的作用下，紧压在静环上达到密封的作用，传动座和动环之间的弹簧推环4用调节螺钉来调节弹簧压力大小。以调节动环与静环之间的密封程度。为防止静环旋转，压盖上有防转销。为防止动环因对静环的相对转动产生摩擦而产生的高温烧坏密封面或使液体汽化而造成动环和静环之间的干摩擦，所以一般都要对端面用液体冲洗冷却。 2.2 机械密封的缺点 机械密封方式虽然泄漏量相当小，无需冷却水，使用周期长，一般可以达到一年以上，但是机械密封机构很复杂，又是环状零件，安装时技术要求很高，稍有偏差对水泵运行影响很大；检修时必须对水泵解体才能进行，使得检修工作量大为增加。机械密封零配件机械制造加工工艺亦因其工艺技术要求非常高而繁琐复杂，使得机械密封的成套造价很高，一套一般都在万元左右。 3 新型填料密封在水泵上的应用 机械密封价格昂贵，在普通水泵上应用成本难以接受，因此人们针对传统填料密封存在的缺点，进行了改进。改进水泵填料密封方式的方法主要针对盘根填料进行改良，其原则是提高填料的密封性能和耐用性，增加填料的润滑性，减少摩擦，改善泵轴运转状况。 1995年美国赤士盾(CHESTRTON)公司推出一种新型的革新填料— —层状剪切式密封填料CMS2000。CMS2000型填料由纯合成的KEVLAR纤维、高纯的石墨、PTFE(聚四氟乙烯)、有机密封剂等材料混合组成，形成一种无规格限制的黑色胶状物。使用时，在填料函的前后端装入编织环或石墨填料，中间用高压注入枪注入CMS2000的胶状物，直至充满。 3．1 工作原理 CMS2000层状剪切式迷宫密封系统可以看作是机械密封、填料密封、间隙和迷宫密封的有机组合。它既有机械密封的“旋转层” 和“静止层”，又有填料密封的编织环、填料调整压盖，还有CMS2000层状剪切式密封材料在使用中形成的间隙迷宫密封结构。 图3 CMS2000层状剪切式迷宫密封系统安装图 在轴旋转运动过程中，CMS2000填料中的KEV．LAR纤维会缠绕在轴(或轴套)上