新型机械密封模组在水泵上的应用

新型机械密封模组在水泵上的应用

张蕾

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摘要：文章分析了填料密封和传统机械密封的原理及优、缺点，介绍了一种新型的机械密封及其在水泵上的应用

关键词：填料密封；机械密封；RTMF机械密封

水泵是输送液体或使液体增压的机械。它将原动机的机械能或其他外部能量传送给液体，使液体能量增加，主要用来输送液体包括水、油、酸碱液、乳化液、悬乳液和液态金属等，也可输送液体、气体混合物以及含悬浮固体物的液体。离心泵运转后，在叶轮高速旋转而产生的离心力的作用下，叶轮流道里的水被甩向四周，压入蜗壳，叶轮入口形成真空，水池的水在外界大气压力下沿吸水管被吸入补充了这个空间。继而吸入的水又被叶轮甩出经蜗壳而进入出水管。由此可见，若离心泵叶轮不断旋转，则可连续吸水、压水，水便可源源不断地从低处扬到高处或远方。

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，在旋转的叶轮轴和静止的泵壳内壁会有环形间隙，外部气体便会由此间隙进入水泵内，导致泵的容积效率降低，严重的造成吸不上水。常用的轴封装置有填料密封和机械密封二种。

填料密封又称为压紧填料密封，俗称盘根。填料装入填料腔以后，经压盖螺丝对它作轴向压缩，当轴与填料有相对运动时，由于填料的塑性，使它产生径向力，并与轴紧密接触。与此同时，填料中浸渍的润滑剂被挤出，在接触面之间形成油膜。由于接触状态并不是特别均匀的，接触部位便出现“边界润滑”状态，称为“轴承效应”；而未接触的凹部形成小油槽，有较厚的油膜，接触部位与非接触部位组成一道不规则的迷宫，起阻止液流泄漏的作用，此称“迷宫效应”。这就是填料密封的机理。

1、填料密封的优点：

1)有一定的弹塑性。当水泵填料受轴向压紧时能产生较大的径向压紧力，以获得密封；当机器和轴有振动或偏心及填料有磨损后能有一定的补偿能力(追随性)。

2)有一定的强度。使水泵填料不至于在未磨损前先损坏。

3)化学稳定性高。即其与密封流体和润滑剂的适应性要好，不被流体介质腐蚀和溶胀，同时也不污染介质。

4)不渗透性好。由于流体介质对很多纤维体都具有一定的渗透作用，所以对填料的组织结构致密性要求高，因此填料制作时往往需要进行浸渍、充填相应的填充剂和润滑剂。

5)导热性能好。易于迅速散热，且当摩擦发热后能承受一定的高温。

6)自润滑性好。即摩擦系数低耐磨损。

7)填料制造工艺简单，装拆方便，价格低廉。

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，且有一定的泄漏。

机械密封是一种依靠弹性元件对静、动环端面密封副的预紧和介质压力与弹性元件压力的压紧而达到密封的轴向端面密封装置，故又称端面密封。其中动环和静环的端面组成一对摩擦副，动环靠密封室中液体的压力和弹性元件的推力使其压紧在静环端面上，并在两环端面上产生适当的比压和保持一层极薄的液体膜而达到密封的目的。

1、机械密封的优点：

1）密封可靠。在长周期的运行中，密封状态很稳定，泄漏量很小，按粗略统计，其泄漏量一般仅为软填料密封的1/100。

2）使用寿命长。在油、水类介质中一般可达1～2或更长时间，在化工介质中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摩损。

5）维修周期长。端面磨损后可自动补偿，一般情况下，毋需经常性的维修。

6）抗振性好。对旋转轴的振动、偏摆以及轴对密封腔的偏斜不敏感。

2、机械密封的缺点：

1）结构较复杂，对制造加工要求高；

2）安装与更换比较麻烦，并要求工人有一定的安装技术水平；

3）发生偶然性事故时，处理较困难；

4）一次性投资高。

总之，机械密封的优点是密封可靠，运行周期长，缺点是对工人的安装要求高，对水泵精度要求高。

装密封条的部位为机封静环，它是由一种具有发明专利的软填料组成，其他部位为机封动环，静环密封条和磨面动环构成软硬面摩擦副。

磨面动环采用浮动式结构，能纠正水泵轴的径向跳动对密封面的影响。

动环设计中增加了不锈钢薄壁套，解决了水泵轴套的生锈问题，解决了金属环、橡胶件的轴向阻尼问题。

磨面动环采用大拨叉传动，保证了传动的可靠性，并且不受转动方向的影响。

当机械密封失效时，可松开静环，像更换盘根一样更换静环密封条。并可脱出辅助密封圈，清理传动套上的污垢，又保证了辅助密封圈的轴向移动。

1、RTMF机械密封模组的优点：

1）对水泵的精度要求低，对安装工人的安装技术要求低。RTMF机械密封模组采用软硬面组成的摩擦副，软面在硬面的压力作用下，能产生塑性变形，能使软面密封条表面和动环表面可靠接触，摩擦面吻合性好。故能承受水泵在运行过程中轴向窜动和径向跳动产生的冲击。并且对安装工人的安装技术要求低。

2）适应有颗粒的介质。介质颗粒在机械密封软面密封条表面不能做长程移动，即被动环压入密封条内，不损坏摩擦副，整体密封不受影响。

3）具有纠偏功能。RTMF机械密封模组的动环设计成具有专利技术的浮动结构，该结构可以纠正轴的径向跳动。

4）传动可靠。RTMF机械密封采用大拨叉传动，这种传动方式确保扭矩可靠传递，无需考虑旋向。

5）解决轴套生锈影响动环金属件、橡胶件的轴向移动阻尼问题。在RTMF机械密封上增加一个不锈钢轴套，该套与轴套接触并固定在轴套上，动环的轴向移动件在不锈钢套上移动。

6）可实现不拆泵在线维护。机械密封设计成可维护的部件和长久使用的部件两部分，只要在线松开机械密封静环，向更换盘根一样更换静环密封条及橡胶件，并对密封部位进行冲洗后又成为一个新的机械密封。

总之，RTMF机械密封模组既具有填料密封的优点又具有机械密封的优点，它把填料密封安装、维护方便的特点运用到机械密封上。在保证机械密封密封可靠和使用周期长的情况下，又具有安装、维护方便的特点，能适应于复杂工况下的水泵密封。被行业专家誉为密封技术的一次革命。

一、RTMF机械密封模组在水处理车间水泵上的运用：

1、水泵运行状况分析：

1）水泵状况：

水处理车间使用的水泵已经有很多年了，水泵轴向窜动和径向跳动较大，水泵的运行状态不是很理想。

2）介质状况：

  介质以浊水为主，内含有颗粒杂质，常温、中低压。

2、对采用的机械密封的特殊要求：

1）机械密封能承受水泵的轴向窜动和径向跳动，两密封面在运转过程中不被冲击损坏。并且两密封面必须始终接触，达到理想的密封效果。

2）能适应介质中的颗粒杂质，其密封面不被颗粒杂质损坏而影响密封效果。

3）由于介质比较浑浊，容易造成轴套生锈，要求动环金属件、橡胶件产生轴向阻尼小。

4）机械密封安装维护要方便，不受水泵两头旋向不同的影响，产品通用性好。

3、RTMF机械密封在水处理车间的应用效果：

1）密封性能稳定，使用周期长，减少了水泵渗漏，生产环境清洁。

2）更换轴（或轴套）、轴承的次数减少，节约大量人力、物力。

3）对轴功率损耗降低，实现了节能降耗的目标。

4）提高了设备运转率，检修量减少了50%，保证了机组可靠稳定的运行。

二、结束语：

RTMF机械密封模组既具有填料密封安装、维护方便的特点，又具有机械密封密封效果好，使用周期长的优点。特别适用于复杂工况下水泵的密封。通过水处理车间的实际使用，取得了良好的效果，具有广泛的推广价值和应用前景。

参考文献

【1】张志民，蔡振东，于爱华，等．机械密封在水泵中的使用[J]．机械研究与应用，2003，16(增刊)．

【2】蔡晓君，辛国栋．水泵组合软填料的密封试验[J]．化工设备与管道，2004，41(5)：42—42．