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1、护胭l l 1.目剧l l .翻1 I. 剧, 1 1. l 1,1 I.怡 经验交流 三 喻:1 I .l l. lI. lI. 1 I.l l.l 1. 1 Il 1 .l I.I I l,J 汤 副叶轮密封典型结构及设计分析 石家庄杂质泵研究所白云富孙二考 前 一j一 目自 , , 叫. .二刀 副叶轮密封是一种转轴密封结构 , 也称流 体动力密封 , 其作用原理是依靠两只密封叶轮 (主叶轮带背叶片和副叶轮) , 在旋转时产生 逆压来阻止介质的泄漏 。 优点是 : ( 1) 运转 时无泄漏 , 不存在机械相互磨损 , 密封件使用 寿命长 , ( 2 )平衡轴向力 , 降低静密封处的 压力
2、 , 减少泵壳与叶轮的磨损 , ( 3 )适应于 许多苛刻条件下的介质密封 , 如密封溶融硫酸 钱 , 硝酸铁 、 尿素和尿素溶液 , 高温和中高浓 度的硫酸和硝酸含1 5 % 石膏晶粒的磷酸及磷肥 料浆等 。 缺点是 : ( 1 )消耗功率大 。 一般增 加功率 51 0 % , ( 2 )仅适应于低压的杂质 泵 , 泵扬程在2 0 m左右 ; ( 3) 仅在运转时密 封 , 停车时需要另有一套停车密封 。 下面将着重叙述副叶轮密封结构设计 、 计 算及有关问题 。 浏浏浏 篓篓篓 侧侧不沁 1 1 1 图1 1 . 主叶轮; 5 . 副叶轮; 整螺母 PNJF 型胶泵的副叶轮密封结构 2
3、. 背叶 片; 3 . 减压体; 4 . 固定导叶; 6 . 减压盖 ; 7 . 密封圈; 8 . 轴套 ; 9 . 调 二 、 典型结构分析 今考文献 1 H erbieh, J . B . , Modifi e ations erln g 1962 D redge P u mPE f fi e i e n c y , Labo ratory R e P O rt, 渔 in D esign Im P - Fri tz E n gi ne- 277 . 35一 S ePt . 2 3J 黄黔生 , 离心式泥浆叶轮的改进 , 水 电部 第十 三工程局 许洪元 , 变角螺线 圆柱叶片的绘型方法
4、, 流体 工程 , 1989年 冲 7, P23 26 副叶轮密封的主要工作元件是背叶片 , 副 叶轮 , 固定叶片和一套停车密封 (根据需要而 确定) 。 设计者要合理的设计各元件 , 处理好 各元件之间的尺寸关系 。 下面通过对杂质泵几 种副叶轮密封型式的分析 , 介绍杂质泵用 副叶 轮密封的设计原则及注意问题 。 1 . 典型结构 ( 1 ) P NJF 型胶泵的副叶轮密封 P NJF 型胶泵是用于没有尖角颗粒的各类 矿浆的输送 、 耐酸碱工况 。 图 1是其副叶轮密 封结构 , 图中标出了测压点的位置 。 当泵运转 时 , 泵内叶轮外圆处的 压 力为 a P , 经主叶轮 后盖板背面的
5、背叶片降压后剩余的压力为 P , 。 副叶轮光滑背面人口处 压力为 P :。 由于沿程 损失及副叶轮的抽吸 作用 , 压力 P : 略低于 P Z。 装置在轴封处的副叶轮所产生的压力.P 是由 P :, P : 所决定的 。 由于副 叶轮的特性及 P , ( P , )的压力分布特点 , 使副叶轮 外圆处的 一 35 一 压力 P 。 始终略大于 P :, 从而起到密封作用 。 该型副叶轮密封不带自动停车密封 , 而是依靠 棣胶密封圈抱紧在轴上以保证停车时的密封 。 由于橡胶密封圈能始终起到密封大气压力的作 用 , 故在副叶轮工作时 , 在入口处必然造成一 定的负压 。 负压的大小标志着副叶轮
6、的密封能 力 。 从这一角度考虑 , 负压越大越好 , 但是为 了使副叶轮既能保证密封 , 又使轴功率消耗最 小 , 则以造成副叶轮入口后的压力略微负压为 好 。 卜卜 动口 曰山 - 咭 闷闷闷 让让让让让让让 扩扩扩扩扩网 遥遥笼 笼 图 3I E 型化工系的翻叶轮密封绪构 1 . 背叶片; 2 . 圈定叶片; 3 . 翻叶轮; 4 . 动环; 动环密封圈; 6 . 动环班; 7 . 弹赞; 8 . 推 力益; 飞铁 5 . , 。 图 2 沃受渣浆泵的副叶轮密封结构 1 . 成叶轮; 2 . 减压盖; 3 . 续料压盖; 4 . 续料 (2)沃里渣浆泵的翻叶轮密封 沃受泵是广泛应用于输送
7、磨蚀性或腐蚀性 渣浆工况的渣浆泵 。 其副叶轮密封结构是由填 料密封和副叶轮密封组成的所谓双层密封结构 (图 2 ) , 结构原理同前 。 这种结构在渣浆泵 中已获得广泛应用 。 其副叶轮叶片是后弯的 。 试验表明 : 这种前直叶片与前弯叶片的副叶轮 密封能力相同 , 因此可以认为副叶轮叶片的进 口角同副叶轮密封能力无关 。 ( 3) I E型化工泵的剧叶轮密封结构 I E型化工泵是应用于输送各种浓度和温 度的腐蚀性介质的工况如磷酸 。 图 3为 I E型 化工泵的副叶轮密封结构 , 其独特之处是带一 种飞铁停车密封 。 在泵停车时由于弹簧力的作 用使动环贴紧泵的密封后盖 , 防止 液体的泄
8、漏 。 在泵运转时 , 飞铁在离心力作用下撑开 , 顶开推力盘和动环座 , 使动环和泵的密封后盖 脱开 , 消除机械零件的磨擦 , 使泵的密封寿命 大大提高 。 这种密封可使泵在正常运转中一滴 不漏 , 但在每次停车瞬间 , 有小 于。 . s m l的液 体泄漏 。 泵停车瞬间泄漏值 , 因弹簧工作负荷 的大小而不同 。 弹簧工作负荷大 、 则动环回座 迅速 , 停车瞬间的泄漏就少 。 因此 , 可以通过 调整弹簧工作负荷使停车瞬间泄漏接近为零 , 即一滴不漏 。 当然 , 此时的飞铁质量也应设计 得稍大一些 。 2 . 注意问月 ( 1) 在副叶轮密封腔的光背侧设置固定 导向叶片 。 由于
9、固定导叶使密封腔叶轮光背侧 部分液体的转速显著下降 , 所以能提高密封能 一 36 一 图4 固定导叶片的作用 i 。 无固定导叶时转速分布 ;2 .有 固 定导叶时转速 分布 . 力 。 试验结果表明(见图 4 ) , 固定导叶一般 使密封能力提高1 5 % 以上 。 因此 , 在轴向空间 允许的情况下 , 应设置固定导叶 。 ( 2 )因为副叶轮叶片的进口角同副叶轮 的密封能力无关 , 所以叶片形状应采用径向直 叶片以便于加工制造 。 叶片应尽可能高一些 , 叶片数可根据副叶轮大小而适当增加 。 以提高 密封能力 。 ( 3) 轴向间隙和径向间隙越小越好 , 但 是应使加工 、 安装方便
10、, 并考虑悬浮固体颗粒 的大小以及功耗的高低 。 一般轴向间隙取0 . 8 1 . 2m m , 径向间隙取Zm m 。 ( 4) 停车密封的设计应考虑泵是否允许 少许泄漏或绝对不允许 泄漏的要求 。 对于前 者 , 可以考虑采用填料式或密封环式 停车密 封 , 对于后者 , 可以考虑采用飞铁式或类似型 式的停车密封 。 ( 5) 因为副叶轮密封装置是利用叶轮旋 转产生密封作用的 , 会带来附加功耗 , 而此功 耗与叶轮直径的三次方成正比 , 所以应同时设 背叶片和副叶轮以减小外径 , 降低功耗 。 类类别别计算公式及取值值计算取值条件件备注注 及及及及适应工况况况 经经经 K = 0 . 9
11、 9 9 解会 较刁 、 的叶轮轮伍德(W ood) 美提出 出 脸脸脸 K = 0 。 1 1 1 对于叶轮光滑背面面面 系系系系系系系系系系系系系系系系系系系系系系系系系系系系系系系系系系系系系系系系系系 数数数 K =0 . 8 50 . 90 0 0 占3mm m m m m K K K K K = 0 . 8 3 0 . 95 5 5 腐蚀磨蚀 , 化肥厂用泵泵孝感化肥厂推荐荐 K K K K K 二0 . 68 8 8 强磨蚀粗颗粒粒石家庄水泵厂推荐荐 K K K K K K K K K K K K K K K K K = 0 . 75 0 . 85 5 5 d3m 也也 关醒凡
12、凡 函函函 K = 0 . 850 . 90 0 0 教学参考数数数 数数数数 d0 . 5 5 5 湘潭大学学 K K K K K = 0 . 46+0 . 3 h/(h + 6) ) ) 无固定叶片和 h /(h + d)0 . 5 5 5 5 5 一 37 一 三 、 密封能力的设计计算 之 + ( 二告止) ( D ; 一 D , ) 、 2, 式中 Hd 泵壳内压头 , m 在副叶轮密封中 , 背叶片和副叶轮的旋转 是密封液体防止泄漏的主要因素 。 副叶轮背面 光滑面的旋转略微减弱了总的密 封效果 。 因 此 , 整个副叶轮密封组件的密封能力为 : H=H : +H:+H: ( 1
13、) 泵转速 , r /n I i n 泵叶轮外径 D ; 背叶片外径 , C 刀 口 C 刃区 D . 填料函处轴径 , c m 式中 H : 背叶片的密封能力 , H : 副叶轮的密封能力 , 背叶片高度 ,。 m 叶轮后盖板与泵壳侧壁间的距离mm H : 一 一副叶轮背面光滑面产生的扬程, 上述计算所得的 H值应大于泵的扬程 , 才 能保证泵正常工作时没有泄漏 。 计算时 , 沿液 体泄漏方向减压取 “ 一” 值 , 增压 取 “ + ” 值 。 在被密封的扬程 H不大时 、 往往只需使背 叶片外径比较大就足够密封 , 而无需特别设计 副叶轮 。 但是 , 这种方案消耗功率过大 。 1 .
14、 背叶片密封能力 H : 的计算 : H : 一a H 一 命喘) 阵 一 + i D 2 . 副叶轮密封能力的计算 K / n , 。 , 。 , H : = 五飞百戈 拓而少 (D卜 D ,)( 3 ) 式中 K 系数 K系数的确定与结构及使用条件有关 。 根 据国内外资料介绍 , 确定K系数的方法归纳起 来可分为两大类 , 一是直接应用经验数据(见 表 1) , 一是利用 K 与 h (叶片高度) , 6 (副 叶轮叶片与壳体的间隙)的函数关系 (见表 1 ) 表示 。 目前 , 这些经验数 据或关系式差异较 大 , 有待于进一步研究 , 以便更为合理的确定 K值 。 降低气动闸阀启动噪
15、声的措施 开封阔门研究所唐思勋(离休) 气动闸阀本来具有许多优越性 , 它除有一 般闸阀流阻小 、 流向不受限制等优点外 , 还有 启闭迅速 、 气动安全 、 双缸气动保证开启等特 点 。 但是现行生产 、 使用的气动楔式闸阀 , 在 工况运行中要克服各种摩擦阻力 , 尤其是密封 面间的静靡擦力 , 需要施加很大的阀杆轴 向力 才能达到阀门启动 。 当闸板启动瞬间 , 由于气 缸内启动气流的膨胀推力而产生冲击噪声 。 阀 ,J口径愈大 , 噪声愈大 。 这样 , 相对地 造成 了一定的公害 , 影响了工作环境 。 在1987年本 所进行的双缸气动 闸阀(c z6a s4oH2 5一2 0 0)
16、 寿命试验中 , 该阀启动噪 声就 超过厂 区规定 ! ! ! ! ! 署署署 l; ; ; l 、 、 吉吉吉吉吉吉吉吉吉吉吉吉吉吉吉形形形形形形尹尹 l l l . . . . . -一一J ) ) ) 二二 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .口口 l l l r r r r r r r r r r r r r r r r r r r r r 留留 侣留 留留留留留留留留留留留 re e 年年 尸尸尸尸一一气气气气气气气气气气气 一一一 龚龚 图 1 异通 阀降噪法 1 . 上调整垫; 2 . 下调整垫; 3 . 异通阀(垂 直成水 平安装) 一 38 一
