KCB齒輪泵采用機械密封的趨勢增強,2013年新老客戶選用齒輪泵先問是不是機械密封，這是說明機械密封的好處，隨著工業(yè)的發(fā)展，用泵輸送含雜質(zhì)的介質(zhì)日益增多。傳統(tǒng)上這類泵習慣用填料密封。近幾年來，由于其泄漏量大，導致能耗與維修費不斷升高，環(huán)境污染日益嚴重，因而采用機械密封的趨勢增強。顯然，這是因為經(jīng)特殊設(shè)計的機械密封可以滿足泄漏量小、能耗低、壽命長，以及合適的價格等要求。
一、分類
　　KCB齒輪泵雜質(zhì)介質(zhì)可以大致分類如下：
    1. 按物理性質(zhì)分類
　　(1) 溶解性顆粒介質(zhì)，如各種鹽溶液、熔融尿素、糖溶液、染色體、藥液等。這類介質(zhì)會因溫度變化而析出結(jié)晶或生成凝固物。
　　(2) 非溶解性顆粒介質(zhì)，如礦渣液、含砂石的水、煤漿、鉆井漿等。
　　(3) 纖維漿料介質(zhì)，如糞便、紙漿液、纖維漿液等。其纖維質(zhì)量輕，在液體中多呈懸浮狀態(tài)。
    2. 按流變學分類
　　(1) 賓厄姆流體如油漆、瀝青、粘土泥等。
　　(2) 假塑膠流體如高分子物的溶液及熔融液、淀粉漿、纖維酯、玻璃溶液等。
　　(3) 膨脹流體如淀粉加水、云母加水的物質(zhì)，適當比例的泥砂和水的混合物等。
    二、KCB齒輪泵機械密封設(shè)計要點
　　對含雜質(zhì)介質(zhì)，選用普通單端面機械密封會出現(xiàn)下列問題：
　　(1) 摩擦副端面早期磨損。
　　(2) 造成滑動補償機構(gòu)堵塞，不能作軸向位移。
　　(3) 堵塞加載機構(gòu)，使彈性元件失效。
　　(4) 造成旋轉(zhuǎn)組件的磨損。
　　為解決上述問題，需要詳細了解被密封介質(zhì)的特性和操作條件，并進行專門設(shè)計，從設(shè)計上確保其結(jié)構(gòu)、材料或密封系統(tǒng)都能符合要求。
　　1. KCB齒輪泵結(jié)構(gòu)特點，在設(shè)計時，應采用防止雜質(zhì)顆粒堵塞的結(jié)構(gòu)，如外裝式機械密封;采用內(nèi)裝密封時，應將彈簧與介質(zhì)隔離。
　　一般情況下，應優(yōu)先考慮采用單端面機械密封，因為它費用低，占用空間位置小。但在以下場合必須采用雙端面機械密封：
　　(1) 固體含量超過10wt%.
　　(2) 高度濃縮的介質(zhì)。
　　(3) 有危險性及有毒介質(zhì)
　　(4) 為避免在強腐蝕介質(zhì)中使用昂貴的材料等。
　　2. 摩擦副材料當結(jié)構(gòu)設(shè)計和循環(huán)系統(tǒng)不能完全提供對密封的保護時，所選用的摩擦副材料的硬度必須高于磨粒的硬度。通常選用抗磨粒磨損性能好的材料組隊，如硬質(zhì)合金對硬質(zhì)合金，碳化硅對硬質(zhì)合金，碳化硼對硬質(zhì)合金。采用雙端面機械密封時，大氣側(cè)的端面材料可與普通機械密封所用材料相同。
　　3. KCB齒輪泵密封系統(tǒng)采用單端面機械密封時，為了避免顆粒雜質(zhì)的危害，須根據(jù)不同情況分別采取沖洗、過濾、分離、隔離、保溫和加熱等措施。
　　采用雙端面機械密封時，要求封液在密封腔內(nèi)建立壓力，進行封堵、潤滑和冷卻循環(huán)。
　　三、 各類雜質(zhì)介質(zhì)用典型機械密封裝置
　　以下從結(jié)構(gòu)、摩擦副和密封系統(tǒng)三方面對國內(nèi)外典型機械密封裝置進行介紹與分析。
　　1.渣漿泵和泥漿泵用密封在工業(yè)生產(chǎn)的各個領(lǐng)域中，渣漿泵和泥漿泵的使用條件都非?？量獭Ｃ芊庋b置所遇到的突出問題是磨損與堵塞以及腐蝕問題。介質(zhì)中固體顆粒越硬，棱角越尖，顆粒越細，溫度或壓力越高，其危害性也越大。密封的可靠性與壽命取決于工況環(huán)境，而環(huán)境是可以通過密封系統(tǒng)技術(shù)加以改變的，因此，應因地制宜改善密封運行條件。其措施包括固體物的隔離、分離，溫度調(diào)節(jié)以及采用清潔的沖洗液注入密封界面。以下用實例加以說明。
　　(1)單端面密封一般簡單的單端面密封裝置都有清潔的沖洗液體作用在密封的界面上。沖洗液的可靠性和質(zhì)量是密封成敗的關(guān)鍵。若從外部注入清潔沖洗液，密封的工作環(huán)境可得到改善，但必須損耗沖洗液，而且，其先決條件是所輸送的液體允許被沖洗液微量稀釋。
　　圖5-12和圖5-13為兩種結(jié)構(gòu)基本近似的隔離、沖洗系統(tǒng)。從圖5-12中可以看出，在正常操作條件下，當沖洗液進入密封腔時，橡膠、金屬擋板阻擋沖洗液進入工藝介質(zhì)中。
    圖5-13采用了唇形密封和一個橡膠節(jié)流套。采用這兩種措施后，密封腔內(nèi)均不受漿料的侵襲?？刂茮_洗液的流量十分重要。泵送液不允許過量稀釋，因為漿料趨于采用低轉(zhuǎn)速，通常沖洗液流量不超過2L/min便可滿足密封的需要。圖中的流量計是用來顯示在沒有過量泄漏情況下流入密封腔的實際流量，以免過大的消耗沖洗液。
    如果偶然發(fā)生沖洗液不足或中斷的現(xiàn)象，單向閥會自動關(guān)閉。圖5-12中所示摩擦環(huán)便承載介質(zhì)端流體的負荷，從而切斷了被密封介質(zhì)進入密封腔，因此可為密封提供保護。
　　圖5-13所示密封裝置的工作方式與上述類似。在正常的工作條件下，T形的唇形密封被壓向機械密封的一側(cè)，當內(nèi)唇口(與噴涂陶瓷軸套)產(chǎn)生磨損后，則唇形圈的端部貼向軸套臺肩端面，其作用猶如止逆閥一樣。
　　上述兩實例中，沖洗液被存于密封腔中，以阻止介質(zhì)進入腔內(nèi)。如果系統(tǒng)中安裝有壓力開關(guān)與報警器(聲或光報警器)，泊頭市泰邦泵閥制造有限公司生產(chǎn)的機械密封，一旦密封腔內(nèi)沖洗液壓力下降，或輸送的顆粒介質(zhì)進入封腔時，可迅速停滯運轉(zhuǎn)，機械密封將不會受到損壞。
　　沖洗液一般是用水，但也可以根據(jù)不同的需要，進行適當?shù)倪x擇。對于高濃度的礦物渣漿液來說，理想的沖洗液當然是潔凈的水。當不可能獲得清潔液時，可用旋液分離器將泵送的流體通過離心分離處理，如圖5-14所示。泵的出口和旋液分離器間有聯(lián)接管線，清潔液管線從分離器的頂部連接密封腔，污液管從分離器的底部連接泵的吸入口回到泵內(nèi)。旋液分離器的捕集性能很好，對3μm的粒子，85%可被捕集;對20μm的粒子，幾何99.9%被捕集，而不存在堵塞的危險。
  圖5-15所示密封裝置是專為“揚子江”提水灌溉工程用TGB1400-32/2490貫流泵潛水電機(潛水深度5.4～8.4m)專門設(shè)計的。它安裝在電機軸承和葉輪中間軸上，以防止長江水進入電機軸承，保證貫流泵的正常運行。其技術(shù)數(shù)據(jù)為：
　　葉輪直徑：φ2.3m
    軸徑：φ371㎜
　　轉(zhuǎn)速：187.5r/min
　　揚程：5.5m
　　流量：21m3/s
　　介質(zhì)：長江水(含泥沙)
　　壓力：85KPa
　　壽命：一年(按每天連續(xù)運轉(zhuǎn)12h計算，累計時間為4000h)
　　該密封裝置由機械密封和停機密封以及循環(huán)控制系統(tǒng)所組成。
　　機械密封為一徑向雙端面機械密封。摩擦副由硬質(zhì)合金作非補償環(huán)與加固橡膠(533橡膠)補償環(huán)組隊;封液通過非補償環(huán)上的孔進入旋轉(zhuǎn)環(huán)的環(huán)形溝槽而形成密封腔;加載機構(gòu)由彈簧和橡膠波紋管共同組成。
　　事故停車密封為一橡膠氣胎密封，當機械密封失效泄漏則被自動充氣，將停止轉(zhuǎn)動的主軸抱住，這樣就能防止江水漏入電機。泊泰邦從而避免電機損壞。
　　封液循環(huán)的氣源控制系統(tǒng)流程如圖5-16所示，控制程序見框圖5-17.封液壓力為0.15MPa,停車密封壓力<0.2MPa，當氣胎內(nèi)壓達到0.25MPa時，便自動停止充氣。
　　5-18所示為法國AlnminumPechiney工廠試驗部針對鋁土礦、氫氧化鋁懸浮液設(shè)計的GPA型機械密封。它廣泛用于制鋁業(yè)、粉末冶金業(yè)及污水工程、采礦等領(lǐng)域。
  GPA密封的主要特點是不需要沖洗。輔助密封圈由合成橡膠或聚四氟乙烯包覆金屬膜片構(gòu)成，能補償旋轉(zhuǎn)環(huán)的磨損和調(diào)節(jié)與軸的垂直度偏差。彈簧比壓可以由軸套尾部的緊固螺母通過螺紋任意調(diào)節(jié)。密封腔流道很寬，與介質(zhì)接觸的密封元件無狹小間隙，不會產(chǎn)生阻塞故障。摩擦環(huán)采用硬質(zhì)合金組隊，其結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便。
　　圖5-19所示為荷蘭IHC(荷蘭礦物技術(shù)學會)研究開發(fā)的吸揚式挖泥船高壓夾壁泥漿泵用密封。
   吸揚式挖泥船挖掘最大深度為26m.夾壁泥漿漿液的壓力可高達2.5MPa。泵送介質(zhì)是帶沙石泥漿水，具有腐蝕性。在如此苛刻條件下工作的機械密封仍具有較高的線速度(軸徑為240㎜)
　　該密封裝置由旋轉(zhuǎn)式、平衡型機械密封和唇形密封構(gòu)成。設(shè)有沖洗潤滑系統(tǒng)及陰極防腐蝕裝置。唇形密封用以隔離沖洗流體與被密封介質(zhì)。該機械密封的載荷系數(shù)為0.7，沖洗流量為3m3/h。
　　(2)KCB齒輪泵雙端面密封
       雙端面密封可靠性高，雖然首次安裝費用較高，但可從使用壽命長中得到補償。
  采用兩套單端面密封相背布置，如圖5-20所示。在兩組密封之間形成密封腔，腔內(nèi)注入流體，流體的壓力應比被密封介質(zhì)的壓力高0.1MPa以上。圖中的封液循環(huán)是利用熱虹吸現(xiàn)象來實現(xiàn)的。熱虹吸系統(tǒng)的設(shè)計，廣泛用于雙端面機械密封。熱虹吸容器必須按壓力容器規(guī)范制造與檢驗。該容器用作封液的儲存并進行冷卻，以及利用氣體對封液加壓。有帶冷卻盤管和不帶冷卻盤管兩種設(shè)計。
   　圖5-21所示的串聯(lián)機械由兩套同向不致的單端面密封組成。隔離流體的壓力一般不高于介質(zhì)壓力，這樣即可使介質(zhì)側(cè)的第一道密封形成合理的壓差，又可使大氣側(cè)的第二道密封的負荷降低。若采用較高的壓力，勢必使位于介質(zhì)側(cè)的密封受一推開力，顆粒有可能趁機進入隔離流體，同時又使大氣側(cè)第二道密封的壓力載荷上升。因此，在串聯(lián)式雙端面密封中，隔離流體壓力高于被密封的介質(zhì)壓力是有害無益的。介質(zhì)壓力大于隔離流體壓力可使密封面緊貼，防止密封介質(zhì)入侵。由圖可見，當?shù)谝惶酌芊馐r，位于大氣側(cè)的密封還能維持一定時間的密封作用，直到機泵安全停車。
    大多數(shù)雙端面密封組隊材料的選擇易標準化。在實際使用中，位于介質(zhì)端的摩擦副使用硬質(zhì)合金組隊，或碳化硅組隊;位于大氣端的選用碳石墨與鎳鎘鋼組隊。
　　3. 造紙廠泵用密封抽送紙漿的泵有柱塞泵、離心泵和轉(zhuǎn)子泵等。多年來，離心泵已取代了大多數(shù)柱塞泵。柱塞泵僅在小排量、高壓下使用。
　　過去，在紙漿和造紙生產(chǎn)中，都是采用傳統(tǒng)的填料密封來限制或盡量減少泵的泄漏。使用填料密封較方便，但是泄漏量大，運行費用高，其中包括密封成本、水費、維修費、熱損失費、冷凝水損失費，電費等。后五項費用是填料密封不經(jīng)濟的主要原因。目前，機械密封已被許多造紙廠家所接受，越來越多地用以替換原有的填料密封。實踐證明其經(jīng)濟效益和社會效益十分顯著。但造紙工業(yè)應用機械密封的進展仍較慢，其主要原因是造紙工藝的條件惡劣，所涉及的磨蝕介質(zhì)有泥漿、白水、黑液、腐蝕劑和紙漿料等。機械密封用于上述場合并非一切都很理想，必須對機械密封進行特殊設(shè)計或正確的選用才能達到預期效果。
　　以下對裝備有完整漂白設(shè)備的造紙廠用機械密封加以敘述。
　　(1)紙漿泵密封稀濃度紙漿泵(濃度在0.15%以下)可采用圖5-22所示的密封裝置，該密封的主要特點

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