宋堅 徐燕峰
（浙江華義醫藥有（yǒu）限公司，浙江義烏）
【摘（zhāi） 要】IS離心泵的軸封為典型的填料密封，軸封漏水是操作人員、維修人員Z頭（tóu）疼的事。我公司冷凍係（xì）統冷媒輸送采用（yòng）江山（shān）產的IS離心泵，其（qí）軸封為盤根填料雖然該泵（bèng）投資省，但在（zài）使用過程中，存在一些普遍性的缺點：如填料更換頻繁，軸套磨損快，泄漏率高，等等（děng）。泄漏的氯化鈣同時又汙染了（le）環境。大量的冷媒泄（xiè）漏，使（shǐ）供應的冷媒（méi）揚程達不到工藝要求，影響車間的正常生產。
1 IS離心泵軸封冷（lěng）媒泄（xiè）漏原因分析：
我公司的冷媒其成份為氯化鈣溶液（yè），正常使用溫度為-10～-25℃，PH為6左右，密（mì）度為1.19～1.22。泵的工作壓力為0.2～0.3Mpa，流量為100m3/h，轉速為（wéi）2990r/min。在使用過程中，冷媒變渾濁，固體雜（zá）質增多（duō）。先是更換了多種填料，如石棉浸漬四氟乙烯填（tián）料、聚四氟乙烯編織填料（liào），後又改機械密封，但密封效果沒有明顯改善（shàn）。經分析認為，傳統（tǒng）的填料軸封、機械密封失效的原（yuán）因（yīn）是：一是由於介質中有固體顆粒，造成摩擦力增大，軸套磨損快，固體顆粒進入機械密封的摩擦（cā）副端麵（miàn），密封麵（miàn）逐漸被磨損（sǔn）。二是低落溫狀態（tài）下填（tián）料的彈性低。三是冷媒對軸套的（de）化學腐蝕。為提高冷媒中（zhōng）軸封的密封可靠性，我們對旋轉軸（zhóu）常用的三種密封進（jìn）行了分析比較。
1.1填料密封
填（tián）料密（mì）封的密封機理為：填料（liào）裝入填料腔後，經壓蓋對它作軸向（xiàng）壓縮，依靠（kào）填料（liào）的塑性，使其產生徑向力，並與軸緊密接觸，當軸與填料有相對運動時，接觸部位與不接觸（chù）部位組成一道不規則的迷宮起阻（zǔ）止液（yè）流泄漏的作用，稱為“迷（mí）宮效應”。填料密封雖然價格低廉，填裝方便，但它存在如下缺點：（1）填料與軸套直接接觸，且相對轉動（dòng），造成軸套與（yǔ）填料的磨損，所以必須（xū）定期或不定期更換填料和軸套。（2）水泵運行時，填（tián）料（liào）與軸套摩擦，產生熱能，產生熱能，如（rú）不及時排除這些摩（mó）擦熱，容易導致燒（shāo）軸和燒填料，為了使填料與軸或軸套間產生的（de）摩擦熱能及時散掉，填料密封必須保持（chí）一（yī）定的泄漏量，泄漏的鹽水造成能源浪費和環（huán）境汙染。（3）由於冷凍鹽（yán）水中固體雜質（zhì）較多，鹽水中的固體雜質粘附在填料中，與軸或軸套產生摩擦，加速泵軸或軸套的磨損。（4）泵軸存在少量偏移時，填料沒有足夠的浮動彈性時，即（jí）產生泄漏。（5）填料壓緊力沿軸向分布不均勻，軸套在靠近壓蓋處磨損快。盤（pán）根填料的以上缺陷，需要經（jīng）常對填料的壓緊程（chéng）度進行調節或定期更換填料。總之，填料密（mì）封自（zì）身要求不高，允許有少量液體泄漏（lòu）。結構簡單，但填料壓緊力沿軸向分布不均勻，軸套（tào）在靠邊（biān）近壓蓋處處磨損快，且軸套（tào）與填料的接觸為麵接觸，軸套容易磨損。維修工作量大，對填料（liào）的安裝（zhuāng）的合理性有一定的要求。
1.2機械（xiè）密封
機械密封是（shì）一種種依靠彈性元件對靜、動環密封副的預緊和介質壓力與彈性元件壓力的壓緊而（ér）達到密封的軸向端（duān）麵密封（fēng）裝（zhuāng）置。機械密封具有以下優點：（1）泄漏（lòu）量可以（yǐ）限止到很小。機械密封可以達到很少的泄漏量，甚至肉眼看不見泄漏。（2）運轉中不用調（diào）整。由於機械（xiè）密封（fēng）靠彈簧力各流壓力（lì）使摩擦副貼合，在運轉中自動保持接觸，裝配後不用像普遍（biàn）軟填料（liào）那（nà）樣需調整（zhěng）壓（yā）緊。（3）耐振性比徑（jìng）向（xiàng）密封好。一般在轉速n=3000r/min下Z大振幅不超過0.05mm。（4）使用（yòng）psV值不斷提高。psV現已可達到1000Mpa●（m/s）。抗震性好。因為減震密封圈等（děng）的減震作用（yòng），所以抗震性較好。（5）結構緊湊。軸封的長度可以縮短（duǎn），性能相同時，裝配長（zhǎng）度短。（6）壽命長（zhǎng）。機械密（mì）封的易磨損部分（fèn）隻有密封（fēng）端（duān）麵一處，而這個麵的（de）正常磨損量以非常小。但在一定含（hán）固量的介質中使用壽命短，因介質中（zhōng）的固體顆粒進入摩擦副端麵起研磨作用，易使密封麵發生摩（mó）擦而失效，需采用（yòng）適當的措施方可使用。（7）結（jié）構複雜、拆（chāi）裝不便、價格較高。在更換時要（yào）從軸端抽出密封環，必須把泵頭部分（聯軸器）全部拆（chāi）卸。且（qiě）有一定的安裝技術要求。
1.3骨架密封
骨架密封的唇部回彈能力大，它的斷麵形狀及箍緊彈簧，使唇（chún）口對軸具有較好的追隨補償性能，對泵的振動和泵軸的（de）偏（piān）心有一定的適應性。因此，油封能以較小的唇口徑（jìng）向力，獲得良好的密封效果。密封接觸麵寬度很（hěn）窄（zhǎi），骨架密封與軸套的接觸為線接觸，並且接觸應力尖銳分布。骨架密封的安裝（zhuāng）位置小，軸向尺寸小，不僅具有填料密封：結構簡單，安裝方便，成本較低的優點，還具有機械密封摩擦損耗（hào）小，壽命長，密封可靠等特性。但對軸套的粗糙度（dù）、密封麵的加（jiā）工（gōng）質量要求較高，並且不承受高壓。
2 改用骨架密封的可行性分（fèn）析
由於骨架密（mì）封唇口在自由（yóu）狀態下其內徑（jìng）比軸徑（jìng）小，即具有一定的過（guò）盈量。當密封存裝到填料函和軸（zhóu）套上後，密封刃口的預緊壓力和自緊（jǐn）用的螺旋箍簧的收縮力一起加到密封存刃口，對被密（mì）封軸產生一定的徑向力，彈（dàn）簧在此處不僅起自（zì）緊作用，還起補償作用，從而可以自動補償一定範圍內的磨損量和（hé）軸的偏心量，因此密封存有效性高。但是骨架密封存的使用受到壓力、速度、溫度等的限（xiàn）製。為此我們對能（néng）否選用骨架軸封進行可行性驗證，經驗（yàn）證結果如下：
（1）壓力：骨架密（mì）封通常在0.1～0.2Mpa壓力下工作（zuò），用多隻骨架密封可以滿足工藝壓力0.2～0.3Mpa的使用要（yào）求。
（2）速度：一般骨架密封存的Z高線速（sù）在20m/s左右。根據水泵軸速2900r/min軸（zhóu）套外徑（jìng）d=50mm經（jīng）計算可得：V=лnd=л×2900/60×50×10-3=7.6m/s
經驗（yàn）證速度滿足骨架（jià）密（mì）封存使用條（tiáo）件。
（3）溫度（dù）：冷媒（méi）溫度為了-25～-10℃。
通過上述驗證可（kě）知采（cǎi）用骨架密封是可行（háng）的。
3 密封材料的選擇（zé）
為保證良好的密封（fēng）效（xiào）果，應選擇化學穩定（dìng）性好，具有一定的強度、耐熱性、耐磨（mó）性、抗曲撓性、抗老化性好（hǎo）的橡膠（jiāo）材料。
綜合各方麵因素，丁腈橡膠在耐寒（hán）性、耐磨性、耐（nài）壓縮永久變形等性能上均具在明顯優勢，因此決定選用（yòng）丁（dīng）腈橡製成的（de）骨架密封。
4 骨架密（mì）封與（yǔ）軸密封部位的設計
由於橡膠本（běn）身不（bú）具有自潤滑性，軸表麵（miàn）粗糙度對骨架密封使（shǐ）用性能影（yǐng）響很大，表麵太粗糙容易損壞唇口，因此密封部位表麵粗度在0.8～3.2μm以內，並（bìng）對密封部位表麵（miàn）進行鍍鉻處理，便表麵硬度在HRC30～40內（nèi），以提高密封效果和延（yán）長使用壽命。密封唇口的過盈量影響使用性（xìng）能。過盈量太小，當泵（bèng）軸偏心時將發（fā）生泄漏；過盈量太大將造（zào）成密（mì）封（fēng）唇口過分拉伸，徑向壓力加大，磨損加劇。
根據唇口密封部位軸（zhóu）徑d=55mm決定選（xuǎn）取過盈量0.7mm此外為了保（bǎo）證（zhèng）密封裝入座孔牢固可靠，密封（fēng）外徑對座孔直徑的過盈量取0.2mm。
考（kǎo）慮到密封（fēng）的耐用（yòng）改進後的結構，大（dà）致有以下幾點：（1）在密封腔內靠近泵蓋端增加一隻四氟密封套，其內（nèi）壁有“反螺紋槽”，利用螺杆泵（bèng）的原理，當冷媒向密封方向流動時，將受（shòu）到螺紋槽的向內推力；阻止其向（xiàng）外泄漏。（2）采（cǎi）用多個骨架密封組合的密封存結構，一般3-4隻。（3）考慮到（dào）氯化（huà）鈣溶液具有一定的腐蝕性，密封的箍緊彈（dàn）簧噴塗防腐材料，安裝時在箍緊彈簧處填充鈣（gài）-鈉基潤滑脂，隔斷冷媒與箍緊彈簧的接觸，延長彈簧的使用（yòng）壽命。
5 改（gǎi）進效果與評價
5.1漏冷（lěng）媒量
改進前，每台IS泵日漏冷媒量為200kg左右；改進後漏冷媒量大為好（hǎo）轉，基本上為0；維修周期（qī）由原來的（de）2周左右（yòu）延長至6個月（yuè）以上（shàng）。
5.2效益核算與評價
（1）節約冷媒費用
每台IS泵年約冷媒費用：日節冷媒量×30×12×2.5=3.6萬元
（2）設備改造費用
每台IS泵軸封改造費用：110元左右
（3）評價
使用骨架密封以後，IS泵（bèng）軸封（fēng）少有泄漏現象，維修費用及維修工作（zuò）量大大降低，確保了冷媒的正常供應，消除了生產中的安全隱患。
來源：《華東科技：學術版》2015年第10期
