燕化公司煉油廠100Y型(xíng)油泵，原(yuán)軸承箱壓蓋和轉軸(zhóu)之間的密封結構為(wéi)迷宮密封，在迷宮密(mì)封外加一防塵環，密封(fēng)性能較差。由于泵的轉(zhuǎn)速較高，在離心力的作用下，軸承箱内的潤滑(huá)油沿軸從端(duān)蓋(gài)甩出，漏(lòu)油現象(xiàng)非常普遍，造成軸承箱、聯軸器及周圍地面沾滿油污，給安全(quán)生産帶來隐患，同時造成不必要的潤滑油浪費，又嚴重污染了(le)生産環境，影(yǐng)響文(wén)明生産和(hé)企業的達(dá)标升級。如果操作員不能及時發現，還有可能造成(chéng)機泵的損壞。因此，改進(jìn)原油封結構，研制一種密封(fēng)性能優良、使用壽命長的新型油封結(jié)構以取代原油封是非常必要的。

  2 原密封結構存在的問題

  機泵(bèng)運行中由于油位限制，螺母下端浸入油池中，把潤滑油攪起(qǐ)，沿壓蓋内表面淌下，直接滴到(dào)旋轉軸上(shàng)，軸上積油很多，被旋轉軸帶(dài)動，油沿軸爬行，進入壓蓋與軸迷宮密封間隙，由(yóu)于迷宮密封間隙較大，而且密封阻力較小，油(yóu)一旦進入迷宮難以(yǐ)打回，因而不斷沿軸外(wài)甩出，在軸端處形成積油，使迷宮和防塵環起不到密封作用，即發生漏油。從以上分析可以看出(chū)原油封結構存在(zài)的主要問題是軸承鎖緊螺母太大(dà)和迷宮密封間隙太大起不到有效的密(mì)封作用。

  3 改(gǎi)進方案的論證(zhèng)及初(chū)步選擇(zé)

  新型防漏油(yóu)結構應滿(mǎn)足以下要求：首先要保證結合部分的密(mì)閉性(xìng)。同時，結構緊湊、系統簡單、制造維修使用方便(biàn)、成品低廉、工作可靠，使用壽命(mìng)長。針對漏油的主要(yào)原因，應從以下兩個方面入手進行改進(jìn)，阻止漏油(yóu)。

  （1）、減少甩油量

  軸承(chéng)鎖緊螺母浸油深度（液面與鎖緊(jǐn)螺母的相對距離）是影響甩油量大小的一個重要因素。減小螺(luó)母直徑(jìng)，可以減小浸油深度，減小攪(jiǎo)油，從而減少落到軸上的油量，間(jiān)接(jiē)減少漏油量。

  （2）、改進(jìn)原油封結構

  對其結構分析，從(cóng)密封(fēng)原理角度講可考慮填塞或阻塞、分隔、引出或(huò)注入和流阻、反輸，以及這(zhè)些方案組合等(děng)方法。首(shǒu)先對分隔，可(kě)采取機械密封(fēng)。根據機械密封性能、适用範圍、壽命來看，機械密封都能(néng)适用，但機械密封(fēng)價格高，結構複雜，所需空間較大，拆裝不便，不适(shì)于這(zhè)種小空間結構。其次(cì)考慮采(cǎi)用引出或注入方(fāng)法，能夠達到密封要求，但需要輔助裝置，結構複雜，因而也不可取。再有考慮(lǜ)采用填塞和阻塞的(de)方法，由于要求較長的壽命，一些接(jiē)觸型密封(fēng)如氈圈、檔圈、密封圈、油封等與軸接觸磨損，壽命有限，不适合高速長(zhǎng)周期運轉，而且易發生抱軸，因而排除。*考慮(lǜ)采用流阻或反輸，或(huò)采用綜合方案。流阻是利用密(mì)封件狹窄間隙或曲折(shé)途徑造成密封所需要的流(liú)體阻力(lì)。反輸是利用密封(fēng)件對洩漏流體造成反壓，使之部分平衡或完全平衡，将流體反輸到上遊，以(yǐ)達到密封的目的。其特點(diǎn)是(shì)無機械(xiè)摩擦，結構(gòu)緊湊。流體反輸（也稱動壓）包括迷宮螺旋密封、動密封、螺旋密封等。考慮空間狹(xiá)小、壽命長、功耗小、結構簡(jiǎn)單、拆卸方便、價格低等(děng)要求，采(cǎi)用(yòng)流阻或反輸及其綜(zōng)合方案*。在流阻或反輸(shū)方(fāng)案中(zhōng)，螺旋密封(fēng)最能綜合滿足上述(shù)要求，因此優先(xiān)考慮螺旋密封。鑒于離心密封可與(yǔ)其它密封配合(hé)使用，為保證密效(xiào)果，選定螺旋密封與離心密(mì)封組(zǔ)合形(xíng)式。如圖(tú)－1所示：

  4對(duì)于100Y泵的設計計算：

  根據理論分(fèn)析，螺旋密封螺旋角α其在5°6′時(shí)功率最小，而15°39′時取同樣長(zhǎng)度密封(fēng)壓力*，結合一些資料(liào)給(gěi)出實際經驗，兼顧密封壓力、功率消耗及結構長度，并留一(yī)定安全(quán)裕(yù)度，設計如下：[1]、[2]

  4.1螺旋密封參數的設(shè)計計算

  （1）、螺旋角α

  對(duì)于100Y泵，軸端直徑為(wéi)d=65mm，外伸軸段可用螺旋密(mì)封長度L0=56.5mm，其軸端與聯軸器相聯(lián)，留7mm間(jiān)隔，故取密封長度L=39.5mm。由于長度和(hé)直徑都較小，由密封壓力公式（見後(hòu)面）[1]，密封壓力較小，故螺旋角選的較(jiào)大，取為α=5°49′。那麼α的正切值t=tanα=0.1019（此(cǐ)值由後面計算得出）。

  （2）、相對槽寬u一般取(qǔ)u=0.5~1.0，這裡u=a/(a+b)=0.75。

  （3）、相對槽(cáo)深υ一般取υ=2~10，取為υ=(c+h)/c=5。

  （4）、密封間隙c推薦(jiàn)c=(0.6~2.6)/10000m取c=0.26mm，由于螺旋密封(fēng)前有離心密封，可保證密封性能，取大間隙(xì)是為了防(fáng)止由于加工誤差及安裝誤差，與軸(zhóu)發生摩擦。

  （5）、槽深h，h由公式h=c*(υ-1)求得：h=0.26*(5-1)=1.04，取為h=1.0mm。

  （6）、頭數i，頭數i由前面所讨論的按螺旋頭數的(de)選擇原則：高轉速(n>5000r/min)，選單頭；低轉速(n<5000rmin)選多(duō)頭。由于本(běn)泵n=2950r/min，根據有關(guān)資料推(tuī)薦，取i=4。

  （7）、螺旋導(dǎo)程s，取s=16（取整便于加工(gōng)）；則(zé)由

  s=πd*tanα，α=5°49′。

  （8）、螺旋槽寬a，齒寬b

  由公式得a=πu*d*tanα/i=3.00mm

  b=π*(1-u)*d*tanα/i=1.0mm

  （9）、軸的(de)角速(sù)ω及螺旋圓周速度v的(de)計算：

  ω=2πn/60=308.9rad/s

  v=πn/60=7.6m/s

  （10）、螺旋按結構選(xuǎn)取長度為L=39.5mm

  （11）、螺旋密封(fēng)壓力Δp ′，Δ p′=rωw d LCp/c2 [1]

  tu(1-u)(υ-1)(υ3-1)

  其中： Cp= -----------------------------------

  (1+t2)υ3+t2u(1-u)(υ3-1)2

  把u=0.75，t=0.1019，υ=5.0代入得：Cp=0.178，按Cp=0.178，稀(xī)油潤滑取粘度(dù)系數偏小μ=0.00223×9.8Pa/s，ω=308.9rad/s，d=0.065m，L=0.0395m，c=2.6×10-4

  m代入，計算得Δ p`=35800Pa。

  （12）、螺(luó)旋密(mì)封功耗計算N[1]

  N=πω2d3LCn/4c

  Cn由公式(shì)求得： Cn=0.46，

  則N=14瓦(wǎ)

  機泵電機(jī)額定功率為90KW，軸功率75KW，螺旋密(mì)封(fēng)功耗(hào)為14W，可見功耗很(hěn)小(xiǎo)，對原機泵運行不構成影響。

  4.2副葉輪離心密封的計(jì)算

  副葉輪離心作用所産生的密封壓力差ΔP″計算(suàn)公式為(wéi)：[1]

  ΔP″=k2ω2(R22-R12)r/ 2

  =0.52×308.92×(0.0352-0.0252)×800/2

  =6403 Pa

  式中：R1、R2--------分别為(wéi)葉輪(lún)的内徑，氣液相界(jiè)半徑的外徑(jìng)

  k------------系(xì)數(shù)，與光滑圓盤近似(sì)，k＝0.5

  4.3螺(luó)旋密封和離心(xīn)密封的組合密封總壓力差

  組合密(mì)封壓力差ΔP為螺旋密封壓力差ΔP′和離心密封壓力差ΔP″之和即：ΔP＝ΔP′+ΔP″＝35800+6403＝42203Pa

  由于軸承箱(xiāng)内基本為常壓，箱内壓力與軸承箱外大氣壓相近，因此組合(hé)密封總壓力差ΔP就是防止潤滑油外串的密封壓力，本密封結構壓力為0.04MPa，完全符(fú)合(hé)應略高于機内壓力的要求。

  4.4材料選擇

  由于軸承壓蓋不起承壓作用，可(kě)選A3鋼，而甩(shuǎi)油副葉輪不但起甩油及阻油作用，而且也是軸承卡環，為防止多次(cì)拆卸造成損壞(huài)，可選用45鋼。

  5應用情(qíng)況

  經過改造的油封，1998年4月，在酮(tóng)苯車間泵305（型号為100Y－120×2）上進行了試運行，後又在泵430、泵351等(děng)機泵(bèng)上進行了安裝，經過四年多的運行，軸承箱壓(yā)蓋密封處無任何洩漏，完全滿(mǎn)足設計要(yào)求。在(zài)此之前，原密封結構由于經常發生洩漏，司泵(bèng)崗位操作員的(de)工作(zuò)量很大，在每小時的巡檢中都要對機泵(bèng)潤滑油進行(háng)補充，而且還發生過兩起因漏油造成的設備抱(bào)軸事故(gù)，造成生産的波動，由于(yú)漏油的普遍性也使(shǐ)現場衛生(shēng)一直難以解決，給設備現場管理帶來了難度。改造後，在換油(yóu)周期内機泵的潤滑油基本不(bú)需要大量補(bǔ)充，大大減輕了工人的勞動強(qiáng)度，現場狀況明顯改觀，也為生産平穩運行創造了有利條件。

  6 結論

  将原軸承箱(xiāng)壓蓋處迷宮密封改為離心密封與螺旋密封的組合密封結構，利用離心密封作為初(chū)步節(jiē)流阻漏密封，利用螺旋密封作為二次密封，可以保證軸頭處無任何洩漏。這種改(gǎi)進方法隻需改造軸承鎖緊螺母(mǔ)和軸承箱壓蓋，對原結構改(gǎi)動很小，即能滿足密封要求，又能适應原結構可(kě)利用空間小的限制。該(gāi)種密封結構簡單，制造、安裝方(fāng)便，消耗動力小。從實際使用效果來(lái)看，完全改(gǎi)善了原結構造成的設備(bèi)及周圍環境被油污染的局面(miàn)，消除(chú)了生産隐患；減輕工人勞動強度，促進了文明生産。此外(wài)，通過調整結構參數，将該結構也成功地應用于65Y、150Y型(xíng)泵上，同樣(yàng)取得了滿(mǎn)意的效果(guǒ)。因此(cǐ)，該結構也可适(shì)用(yòng)于有類似問題的(de)其它機泵，有極大的(de)推廣價(jià)值。