高温高压热水循环泵密封系统.pdf

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1、GMMnn咖dHre沈阳水泵研究所(辽宁110142)赵桂霞【摘要】密封系统是泵类产品中非常重要的关键零部件，对高温高压热水循环泵目前应用的几种密封形式进行了综合介绍论述，主要密封形式为：浮动环填料的组合密封、波纹管机械密封、新型组合密封装置。通过各方面的对比分析，认为新型组合密封装置对于高温高压热水循环的使用条件具有显著的优势，在泵行业应进行普遍推广应用。【关键词l热水循环泵高温高压密封形式新型组合密封一、刖吾高温高压热水循环泵广泛应用于冶金、电力、轻纺、石油、化工、橡胶及采暖采热等系统领域中，输送高温高压热水以及类似于水的液体介质。密封系统的设计在高温高压

2、热水循环泵中是一个非常重要的环节，该产品使用温度高、压力高，因此对密封有着严格的技术要求，高温热水易汽化，引起机械密封端面液膜破坏，使端面处于半干或干摩擦状态，易造成密封面磨损，产生失效，降低寿命，若密封效果满足不了使用要求，将给现场生产以及人身安全带来较大的损失。目前热水循环泵的密封中，前苏联设计生产的R型热水循环泵，采用浮动加填料的组合密封方式，工作温度一般只能低于215℃，高于这个温度机泵将不能正常运行；德国某泵企业生产的热水循环泵，使用波纹管密封，同时使用冷却器进行冷却，虽然可以在高温高压的94』黑嬲：衅籼期工况条件下使用，但其效果不尽如人意，并且维护

3、成本较高，购买价格昂贵，寿命较短。高压热水由于压力大，增加密封系统的设计难度，传统的密封系统结构已经远远不能满足高温高压热水循环泵的使用需求。=、主要密封类型目前高温高压热水循环泵应用的密封系统主要有以下几种形式。1．浮动环+填料的组合密封浮动环密封是一种通过存在于密封间隙内的流体的阻力效应来阻止泄漏的流阻型非接触式动密封。因为存在密封间隙，故固体之间没有摩擦，既可以阻止液体泄漏，又可封堵气体，因此比较适合使用在压力较高、速度较高的条件，但因其密封效果不够理想，所以还需添加较为复杂的密封辅助装置。以填料密封配合浮动环密封的组合密封形式，通过填料来减少泄漏量，但

4、是由于填料密封是以介质进行润滑，所以仍然有泄漏。浮动环密封的形式有多种，如图1所示为L形浮动环密封。图1L形浮动环密封结构示意气体浮动环密封具有以下特点：浮动环密封装置结构较为简单，只由几个形状简单的环、销、弹簧等零件构成，且由金属材料制成，故耐高温；因其对泵的工作状态不够敏感，所以密封运行较为稳定。因为有液膜存在于密封间隙中，密封件在液膜的作用下没有直接接触，故不会磨损，且摩擦功率非常小，使机器获得很高的效率，可靠性较好，维护简单、检修方便。多层浮动环由多个浮动环组合而成，对于压力大于10MPa的工况条件密封效果显著。相比于其他结构，浮动环密封更适合使用在高

5、速旋转流体机械，特别是气体压缩机。以耐腐蚀金属材料制成的浮动环，或者是里衬耐腐蚀非金属材料的浮动环，都可以用来密封强腐蚀介质。但是，浮环密封对于密封件的制造精度要求较高，参数的一些细微不同均会对密封的性能有一定的影响，此外，浮动环密封不能够做到液体的完全不泄漏。2．金属波纹管机械密封金属波纹管机械密封结构如图2所示，它是将环状金属薄片焊接在一起，焊后的元件既当作弹性元件，并且也有隔离的作用。在此密封中，焊接金属波纹管不仅是弹性元件而且还能对机器进行密封，因此可以免去使用在一般推环型弹簧式机封上的动态辅助密封圈，此种动态辅助密封圈容易产生细微颗粒阻塞以及产生轴向

6、摩擦阻力而使补偿能力下降，并且不耐高温。焊接金属波纹管密封是根据各个波片内、外径交错紧密焊接而成的，这就使得不管其是静止还是旋转使用都不需要考虑旋向对其的影响。此密封浮动性与随机补偿性较好，能够在磨损、轴向窜动和振动时及时进行补偿，从而防止密封失效泄漏。啦厨9)(e图2金属波纹管密封结构示意GMMnn西qcl¨re金属波纹管机械密封的优点如下：因为其具有良好的浮动性，故当轴发生振动、偏摆以及旋转轴对壳体孔发生偏斜时，还能够保证密封的稳定运行。其不放置二次动密封圈，避免了橡胶因蠕变、硬化而失去密封作用的问题。辅助密封圈设计成相对静密封，使轴或轴套之间不发生轴向移

7、动，避免了与轴或轴套磨损。其结构简洁，安装方便，使用范围广泛，适用于高温易燃介质。使用寿命长，安全可靠，维修周期长，适用于连续性自动化生产，泄漏量少，密封性能好。3．新型组合密封装置由浙江水泵总厂有限公司与浙江工业大学、清华大学共同联合研制的新型高温高压热水循环泵密封装置结构原理如图3所示。密封系统装置由密封体、节流衬套、浮动环密封、薄壁密封套、组合密封、填料环、填料、填料压盖以及内、外冷却环系统等组成。图3新型密封装置结构原理1．节流衬套2．密封轴套3．密封腔体4．浮动环密封5．泵盖6．冷却室7．组合密封8．塑料环9．填料密封lO．填料压盖首先，采用节流降压

8、和一级浮动密封来降低高温高压热水的水压