羅德虹

　　摘　要：文章對離心清（qīng）水泵的填料密封進行分（fèn）析與改進設計，在對離心清水（shuǐ）泵填（tián）料密（mì）封（fēng）原理進行介紹的基礎上，分（fèn）析傳統填料密封中存在（zài）的不（bú）足，並結合在離心清水泵方麵工作的經驗，提出了填料密封的新方法與（yǔ）措施。
　　關鍵詞：離（lí）心清水泵；填料密封；改進設（shè）計；密封原理；軟填（tián）料

　　離心清水泵（bèng）的填料（liào）密封不僅具有結構簡單的特點，而且填料密封的拆裝和維修（xiū）十分方便，成本也十分低（dī）廉。對（duì）於離心清水泵（bèng）進行分析可以發現，填料（liào）密封不僅屬於動密封的（de）範疇，而且也是靜密封的範疇。一般在離心清水泵的密封填料中采用軟填料的方式進行填料，Z常用的（de）軟填料是油浸石棉盤根軟填料。但是離心清（qīng）水泵的填料密封雖然具有極大的優越性，但是（shì）仍然存在密（mì）封性能（néng）較差（chà）等問題，另外對於功耗損（sǔn）失也相對較大，使用的壽命較短。在這種傳（chuán）統密封填料存在不足的（de）基礎上，對（duì）於填料（liào）密封展開研究、分析填（tián）料密封機理的（de）基礎上，進行填料密封結構設計，希望能夠對離心清水泵的填料密封進行改進設計，促（cù）進離心清水泵填料密封的發展。本文的（de）研究也是在本（běn）人實際工（gōng）作中對於（yú）離心清水泵接觸中提出的（de），具有重要的現實意義。
　　1　離心清水泵填料密封基本結構（gòu）及原理解析
　　1.1離心清水泵填料密（mì）封基本結構
　　通過圖1中（zhōng）離心水泵填料密封的基本結構（gòu）進行分析可（kě）以發現，這種結構是填料密封的典型結構。其中（5）是填料箱，而填料主要是在填料箱中分布，然後利用壓蓋（6）和壓蓋螺栓（7）進行處理，提供一個軸向預緊力，對於填料產生影響，讓填（tián）料在軸向發生壓縮變形，這樣也引起填料徑向作用，引起徑膨脹，同時引起係列反應，和填（tián）料箱（xiāng）內部以及軸表麵產生（shēng）摩擦力，有利於這兩個表麵之（zhī）間的結合，對於兩個表麵之間的間隙進行填塞，起到密封的作用。對於填料密封進行分析可以發現，是錄用填料（liào）變形時產生的徑向力來實現軸和填料箱（xiāng）內壁表麵（miàn）的（de）結合，有效實現填料密（mì）封（fēng），保證密封的質量。

　　1.2離心清水泵填料密封原（yuán）理解析
　　對於離心清水（shuǐ）泵的填料密封原理進行分析可以發（fā）現，填料箱中的填料（liào）和軸之間存在相對運動，由於相對運動和填（tián）料的特性必然會導致填（tián）料之間存在較（jiào）小的間隙，這必然也（yě）會因為微小間（jiān）隙作為主要泄露通道（dào）而造成泄露。
　　另外在進行加（jiā）工的（de）過程（chéng）中，雖然盡可能降低軸（zhóu）表麵的（de）粗糙度，但（dàn）是仍然存在一定粗糙度，造成軸（zhóu）表麵和填料之間存在一定間（jiān）隙，形成不規則的微小通道，當流（liú）體在流經軸表（biǎo）麵會由於節流降壓作用而產（chǎn）生“迷宮效（xiào）應（yīng）”。在“迷宮效應”作用下對流體產生影響，軸向流動過程（chéng）受到阻礙，從而實現離心清水泵的密封。另外在填料軸表麵中還存在“軸承效應”，需要在（zài）軸承表麵提供相應潤滑劑，來保證（zhèng）離心清水泵的密封效果，提高密（mì）封（fēng）質量以（yǐ）及填料密封的使用壽命。
　　在離心（xīn）清水泵的填料密封中綜合利用了其“迷宮效應”和“軸承效應”，通過兩個效應來使得軸和填料之間形成較好的潤滑膜，不僅僅能（néng）夠密封，還能夠減少摩擦與磨損，提高離心清水泵的使用壽命。另外，對於（yú）壓緊力進（jìn）行分析可以發現，壓緊力的大小也會影響密封效果，壓緊力過小就會出現較嚴重的泄（xiè）露問題，壓緊（jǐn）力過大又會增大摩擦，造成磨損，因此在進行離心清水泵的填（tián）料密封中必須要把壓緊力（lì）控製在合（hé）理範圍（wéi）內。
　　2　離心清水泵傳統填料密封存在（zài）的不足分析
　　2.1離心清水泵徑向壓力分布不均，存在摩擦磨損問題
　　在離心清水泵的填料密封中往往采用的是軟填料，也是（shì）屬於彈塑性（xìng）體（tǐ）。當填料受到軸（zhóu）向壓力之後（hòu），但是由於摩擦的作用會使得軸向壓緊力減少，另外軸向壓緊力（lì）也會對填料以及軸表麵產生影響，讓兩（liǎng）者緊密結合，起到防止介質泄露的作（zuò）用。對於徑向壓緊力進行分析可以發現，出（chū）現比較明顯變化，由急劇遞增轉變為平緩的變化。對於徑向壓力分析時，若外端介（jiè）質壓力（lì）為零時（shí），密封效果就會挺好，泄露也會較少，當介質壓力（lì）大於零時，就會出現泄露。對於介質壓力以及徑向（xiàng）壓力的分析能夠發現，這兩種力之間（jiān）的分布和作用是相反的（de）。對於介質壓力而言，介質壓力較大時，應該為其提供較大密封力，此時對於徑向壓力進行分析可以發現，該值恰好Z小，徑向壓緊力效果不（bú）明顯。在實際的填料密封中，往往增加填（tián）料的徑向壓緊（jǐn）力，這個過程中（zhōng）也（yě）會導致摩擦力的增大，對於（yú）填（tián）料密封（fēng）的穩定性產生直接影響。另外在填料密封（fēng）中，由於填料的圈數較多（duō），對軸（zhóu）向高度產生影響，導致該值增大，比壓出現（xiàn）不均（jun1）勻的情況。
　　2.2填料密封（fēng）散熱（rè）以及（jí）冷卻能力（lì）欠佳
　　在傳統的填料（liào）密封中，由於填料和軸表麵的接觸麵比（bǐ）較大，就會在接觸中由於摩擦產生較大熱量。要（yào）保證離心清水泵的運行還必須要科學散熱，但是在實際的散熱中卻由於填料較厚而不利於（yú）熱量的散失（shī）。另外對於傳統填料（liào）進行分析可以發現，傳統填料的散熱與導熱性能也相對較差，不利於摩擦熱的傳（chuán）出，導致接觸麵和摩擦麵的溫度升高，對於（yú）液（yè）膜產生直接影響，造成液膜蒸發（fā），進一步加大摩擦，對於填（tián）料密封的效果也產生影響，降（jiàng）低了密封（fēng）質量。
　　2.3填料密封（fēng）應力鬆弛問題突出，穩定性較差
　　對於傳統的密（mì）封填料的粘（zhān）彈性進行分析可以發現，密封填（tián）料（liào）在作用中（zhōng）產生比較明顯的應力（lì）鬆弛問題。當應力（lì）鬆弛問題比較（jiào）嚴重的時候，會對填料密封產生不良影響，甚至導致失效問題。另外在傳統的填料密封中是利用螺栓來對填（tián）料進（jìn）行作用，施（shī）加預緊力的，但（dàn）是預（yù）緊（jǐn）力是恒定的，在初期的壓縮變形量也是恒定的，但是後期由於磨損會對壓縮變形量（liàng）產生影響，導致該值減少，填料密封應力鬆弛問題進一步加劇，密封穩定性也（yě）會降低。
　　2.4檢修周期較短
　　在傳統的填料密封中，填料會對軸以（yǐ）及軸套產生影（yǐng）響，造成（chéng）軸以及軸套的磨損。麵對這樣的情況就需要在離心清水泵運行中加強對（duì）於其的檢（jiǎn）修（xiū），不僅（jǐn）僅檢修的次數增多，這樣也就（jiù）導致了檢修的周期較短（duǎn），大大增加了離心清水泵的運行成本。
　　3　離心清（qīng）水泵（bèng）填料密封（fēng）改進設計
　　3.1離心清水泵填料密封結構改進
　　在（zài）傳統離心清水泵填料（liào）密（mì）封結（jié）構的基礎上進行改（gǎi）造設計，改造結構圖如圖2所示（shì）：

　　這種改造後的離心清水泵密封結構具有明顯的優點，不僅僅摩擦功耗低，而且在進行各圈填料的時候能夠保（bǎo）證（zhèng）受壓套徑向力作（zuò）用，能夠緊壓（yā）軸表麵，加強密封，提高密封效果。另外，這（zhè）種填料密封結構和傳統填料（liào）密封結構（gòu）相比（bǐ），能夠有效減輕軸和填料之間的摩擦力，從而減輕磨損，提高填料密封的使用壽命。
　　3.2離心清水泵密封填（tián）料創新改進設計
　　3.2.1填（tián）料組合創新使用（yòng）。在進行填料的組合創新使用中，主要是利用不同種類（lèi）的密封填料進行離心清水（shuǐ）泵的填料，采用分段混合裝置的（de）方式實現填料的創新組合。充（chōng）分（fèn）利用不同填料（liào）側壓係數不同的特點來進行不（bú）同填料的組合，Z終實現更好的密封效果。在當前的離心（xīn）清水泵中可以（yǐ）考慮使用膨脹石墨和石棉填料以及碳纖維填料組合使用的方法。
　　3.2.2密封填（tián）料預壓成型。這種（zhǒng）方式實際是（shì）在把密封填料裝到離心泵（bèng）填料箱之前進行必要的預壓縮，一（yī）般采用（yòng）一定壓力（lì）進行預壓成型。通過這種預壓成型的方式（shì）可以進一步提高填料抵抗介質（zhì）壓（yā）力的能力，同時通過這種方式能夠有效防止變形，阻止介（jiè）質泄露，達到更好密封效（xiào）果。主要是密封（fēng）填料進行（háng）預壓（yā）之後，徑向壓力（lì）改變，分布更加均勻合理，這樣（yàng）提高了密封效果與使用（yòng）壽（shòu）命。
　　3.2.3使用新（xīn）型密封（fēng）填料。隨著離心清水泵的發展與創新，各種新型密封填料不斷被提出，其中一種比較典型的新型密封填料就是泥狀混合填料，這種填料方式由多種新型有機材料組成，經過混合形成膠泥狀物質，包（bāo）括純合成纖（xiān）維、高分子矽脂、聚四氟乙烯以及（jí）有機密封劑和高純度石（shí）墨（mò）等物質。這種（zhǒng）新型密封（fēng）填料具有典型的優點，不僅僅能夠防止泄露，密（mì）封比較可靠，而且（qiě）對於離心清水泵的軸和軸套不會產生磨損，另外這種新型密封填料（liào）和傳統填料相（xiàng）比安（ān）裝更加簡單，大大降低了（le）離心清水泵安裝（zhuāng）的強度（dù）。
　　4　結語
　　離心（xīn）清水泵中填料密封由於（yú）介質壓力以及徑向（xiàng）壓（yā）緊力的作用下會出現泄（xiè）露的（de）情況。對於密封填料而言（yán），充（chōng）分利用了“迷宮效應”以及“軸承效應”來對離心清水泵進行密封。隨著離心清水泵的應用與發展，傳統（tǒng）密封填料已經不能（néng）夠滿足密（mì）封要求，本文提出了填料結構改進、填料創新改進的方式進行密封填料的創新，具有重要意義。
　　參考文獻
　　[1]葉運生.軟填料（liào）密封在水泵上的有效（xiào）運用[J].科技風，2015，（11）.
　　[2]彭興華.再循環冷卻水泵填料密封裝置失效原因及改進措施[J].液（yè）壓氣（qì）動與密封（fēng），2014，（11）.
　　[3]劉鵬，曾濤，謝君科，張劍.自適應回彈（dàn）填（tián）料密封（fēng）在80LKXA-18循環水（shuǐ）泵上的應用研究[J].煤礦機械，2014，（11）.

 來源：《中國高新技術企（qǐ）業》2017年11期（qī）