渣浆泵轴端密封形式的分析及改造

【摘 要】本文分析了渣浆泵常见的密封形式及影响密封效果的因素，对渣浆泵填料式密封进行机械密封改造，给出改造方法及改造技术要求，并对机械式密封做出进一步改进，将其应用到了冶金企业污泥处理现有设备中，并取得了良好的密封效果及经济效益。

【关键词】渣浆泵；填料密封；机械密封；分析；改进

0 概述

渣浆泵的工作环境比较恶劣，多用于矿山、冶金、煤炭、环保等行业，输送含有磨蚀性固体颗粒的浆体。由于输送介质具有磨蚀性的原因，使的渣浆泵的使用寿命普遍较短，因此减轻渣浆泵的磨蚀是延长其寿命的有效途径，而渣浆泵轴封的密封效果是影响到渣浆泵磨蚀程度的重要因素之一。所以改进、优化渣浆泵的轴封方式，对于保证渣浆泵的正常运行及延长其使用寿命具有重要的意义。

1 渣浆泵轴封的密封方式及其分析

目前渣浆泵最常用轴封形式有：填料密封、机械密封，下面针对这两种密封形式做分析比较。

1.1 填料密封的分析

填料密封，（如图1所示）是最古老的一种密封结构，由于其成本低廉、维修方便，目前应用较广泛，但是存在种种缺陷，分析如下：

1）密封可靠性低，泄漏率高。填料密封自身缺陷的原因，使得密封介质极易进入填料密封内部，增大了填料密封和轴（轴套）之间的磨损，严重的影响了密封性能。

2）工作状态不稳定，维修工作量大。由于软填料自身具有的粘弹特性，在工作状态下会出现明显的应力松弛，故需不断地通过压紧压盖来增大填料与轴的径向接触力，同时也增大了软填料与轴的磨损，因此不得不经常更换、添加填料，维修工作量和费用大大增加。

3）磨擦功耗大，致使能耗量大。根据填料密封的工作机理，填料密封与轴（或轴套）之间必须保持足够的径向接触压力才能维持密封，这就意味着额外的增加了泵的负载，造成相当大的能耗浪费。

1.2 机械密封的分析

机械密封（如图2所示），是靠一对或数对垂直于轴作相对滑动的端面在流体压力和补偿机构的弹力作用下，依赖辅助密封的配合与另一端保持贴合，并相对滑动，从而防止流体泄漏的装置。机械密封与填料密封相比具有的优点如下。

1）机械密封可靠，在长周期的运行中，密封状态很稳定，泄漏量很小；

2）机械密封使用寿命长，在油、水类介质中一般可达1～2年或更长时间，在化工介质中机械密封通常也能达半年以上；

3）摩擦功率消耗小，机械密封的摩擦功率仅为软填料密封的10%～50%；

4）轴或轴套基本上不受磨损；

5）维修周期长，端面磨损后可自行补偿，维修工作量低；

6）抗震性好，对旋转轴的振动、偏摆以及轴对密封腔的偏斜不敏感；

7）适用范围广，机械密封能用于低温、高温、真空、高压、不同转速以及各种腐蚀性介质和含磨介质等的密封。

2 渣浆泵轴封的密封的改造

经过上述分析可知机械密封与填料密封相比具有诸多的优点，因此把渣浆泵的填料式密封改为机械密封，对于提高泵的使用效率、延长使用寿命具有重要的意义。要把填料密封结构的渣浆泵改造成机械密封结构，需根据泵的实际结构、工作参数、输送介质的特性、使用要求等方面来进行密封的材料选择、结构设计、参数确定等，要尽量利用泵体的原有结构，在保证使用效果的同时，要兼顾达到安装、拆卸、维修方便的要求。

2.1 渣浆泵机械密封的选材

选择时一般应考虑材料的耐磨、耐蚀、耐热、导热、自润滑性和可加工性能，并要其线膨胀系数尽可能小，以便减小摩擦副材料的热变形。常用的机械密封选材如表1。

由于渣浆泵所输送的介质多为具有腐蚀性的含颗粒介质，综合考虑密封的耐磨性及抗腐蚀能力，选用硬对硬摩擦副材料，碳化钨-碳化钨。

2.2 渣浆泵机械密封的结构设计

综合考虑渣浆泵工况环境、压力、泵体的结构特点，渣浆泵的机械密封宜采用集装式机封（如图3所示）。从结构上可以看出，该类型的机械密封其安装固定与填料密封的压盖方式一样， 将填料密封用的压盖从填料箱去掉，在其位置装配好泵体适用尺寸的机械密封，用填料压盖的螺栓固定机械密封即可。

输送介质中的固体颗粒和杂质，会给机械密封造成严重的磨损，因此需要采取措施尽量减少颗粒进入机封的密封面之间。解决这一问题可在泵体填料箱靠近机械密封密封面的位置开直径为15mm的圆孔，做为冲洗孔，引入具有一定压力且水质良好的冲洗水，这样既可以保证机械密封密封面的清洁也解决了冷却润滑的问题。

2.3 渣浆泵机械密封改造需确定的尺寸。

如图4所示，所需确定的尺寸：

D1——轴套直径；

D2——填料腔直径；

D3——填料压盖固定螺栓空中心距；

D4——螺栓孔直径；

L1——填料腔深度；

L2——自由空间长度；

上述尺寸确定后，所需机械密封的设计尺寸即可确定。

2.4 渣浆泵机械密封的安装要求及使用要求

机械密封的正确安装、安装精度的保证及其正确的使用方法，对于延长机械密封的寿命、保证良好的使用效果具有重要的意义。机械密封的安装及使用应注意以下几点：

1）安装前应仔细检查轴套的粗糙度及尺寸公差。轴套的粗糙度应小于0.8μm；公差范围：±0.02mm。

2）设备的密封部位在安装时应保持清洁，密封零件应进行清洗，密封端面完好无损，防止杂质和灰尘带入密封部位。

3）在安装过程中严禁碰击、敲打，以免使机械密封摩擦付破损而密封失效。

4）安装时在与密封相接触的表面应涂一层清洁的机械油，以便能顺利安装。

5）安装静环压盖时，拧紧螺丝必须受力均匀，保证静环端面与轴心线的垂直要求。

6）安装时应使动、静环之间保持适当的预紧力，既要保证密封又不能由于过紧而造成过度磨擦。

7）安装后用手推动动环，能使动环在轴上灵活移动，并有一定弹性。

8）安装后用手盘动转轴、转轴应旋转流畅，无轻重感觉。

9）设备在运转前必须先通冲洗水，以保证密封面的清洁及冷却、润滑效果。

10）设备运行后应经常检查轴承的磨损状况，转轴的径向跳动应小于0.04mm，轴向窜动量不允许大于0.1mm。

3 结论

经过改造后的渣浆泵，彻底解决了泄漏、润滑不良等问题，杜绝了非正常磨损，使渣浆泵轴承组件的寿命由原来的6个月延长到了1年以上，提高了设备的运行率，延长了设备寿命，减少了维修工作量，并极大的改善了使用岗位的工作环境，实现了清洁生产，收到了良好的效果。

【参考文献】

[1]李继和，蔡纪宁.机械密封技术[M].北京：化学工业出版社.

[2]密封技术网[OL].

[责任编辑：周娜]

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