燕化公司煉油廠100Y型油泵，原軸承箱壓蓋和轉軸之(zhī)間的密封結構(gòu)為(wéi)迷宮密封，在迷宮密封外加一防塵(chén)環，密封性能(néng)較差(chà)。由于泵的轉速較高，在離心力的作用下，軸承箱内的潤滑(huá)油沿軸從端蓋(gài)甩出，漏油現象非常普遍，造(zào)成軸承(chéng)箱、聯軸器及周圍地面沾滿油污，給安全生産帶來(lái)隐患，同時造成(chéng)不必(bì)要的潤滑油浪費，又嚴重污染了(le)生産環境，影響文(wén)明生産和企業的達(dá)标升級。如果(guǒ)操(cāo)作(zuò)員不能及時發現，還有可能造成(chéng)機泵的損壞。因此，改進原(yuán)油封(fēng)結構，研制一種密封性能優良(liáng)、使用壽命長的(de)新型油封結構以取代原油封是非常必要的(de)。

  2 原密封結構存在的問題

  機泵(bèng)運行中由于油位限(xiàn)制，螺母下端浸入(rù)油池中，把潤(rùn)滑油攪起，沿壓蓋内表面(miàn)淌下，直接滴到旋轉軸上，軸上積油很多，被旋轉軸帶動，油沿軸爬行，進入(rù)壓蓋與軸迷宮密(mì)封間隙，由(yóu)于迷(mí)宮密封間隙較大，而(ér)且密封阻力較小，油一旦(dàn)進入迷宮難以(yǐ)打回，因而不斷沿軸(zhóu)外甩出，在軸端處形成積油，使迷宮和防(fáng)塵環(huán)起不到密封作用，即(jí)發生漏油。從以上分析可以看出原油封結構存在的主要問題是軸承鎖緊螺母太大和迷宮密封間隙太大起不到有效的密封作用。

  3 改進(jìn)方案的論證(zhèng)及初(chū)步選擇

  新型防漏(lòu)油(yóu)結構(gòu)應滿足以下要求：首先要保證結合部分的密閉性(xìng)。同時(shí)，結構緊湊、系統簡(jiǎn)單、制造(zào)維修使用方便、成(chéng)品低廉、工作可靠，使用壽命長。針對漏油(yóu)的(de)主要原因，應從以下兩個方面入手進行改進(jìn)，阻止漏油(yóu)。

  （1）、減少甩(shuǎi)油量

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

  （2）、改進(jìn)原油封結構

  對其結構分析，從密封原理角度講可考慮填塞(sāi)或阻塞、分隔、引出或注入和流阻、反輸，以及這些方案組合等(děng)方法。首(shǒu)先對分隔，可采取機械密封。根據機械密封性能、适用範圍、壽命來看，機械密封都能适用，但機(jī)械密封價格高，結構複雜，所需空間較大，拆裝不便(biàn)，不适于這種小空間結構。其次考慮采用引出或注入方法，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。再有考慮采(cǎi)用填塞和阻塞的(de)方法，由于要求較長的壽命，一(yī)些接觸型密封如氈圈、檔圈、密封圈、油封(fēng)等與軸接觸磨損，壽命有限，不适合(hé)高速長周期運轉，而且易(yì)發生抱軸，因而排除。*考慮采(cǎi)用流阻或反輸，或采(cǎi)用(yòng)綜合方案。流阻是利用(yòng)密(mì)封件(jiàn)狹窄間隙(xì)或曲折途(tú)徑造成密(mì)封所需要的流體阻力。反輸是利用密封(fēng)件對洩漏流(liú)體造成反壓(yā)，使之部(bù)分平衡或完全平衡，将流體反輸到上遊，以達到(dào)密封的目的。其特點(diǎn)是無機械摩擦，結構緊湊(còu)。流體反輸（也稱(chēng)動壓）包(bāo)括迷宮螺旋密封、動密封、螺旋密封等。考慮空間狹小、壽命長、功耗小、結構(gòu)簡(jiǎn)單、拆(chāi)卸方便、價格(gé)低等(děng)要求，采用流阻或反輸及其綜(zōng)合方(fāng)案*。在流(liú)阻或反輸方案中，螺旋密封最能(néng)綜合滿足上述要求，因此優先(xiān)考慮螺旋密封。鑒于離心密封可與其它密封配合(hé)使用，為保證密效果，選定螺旋密封與離心密封組合形式。如圖－1所示：

  4對于100Y泵的設(shè)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′時取同樣長度(dù)密封(fēng)壓力*，結合一些(xiē)資料給(gěi)出實際經驗，兼顧密封壓力、功率消耗及結構長(zhǎng)度，并留一定安全裕度，設計如(rú)下：[1]、[2]

  4.1螺(luó)旋密封參數的設計計算

  （1）、螺旋角α

  對(duì)于100Y泵，軸端直徑為d=65mm，外(wài)伸軸段可用螺旋密(mì)封長度L0=56.5mm，其(qí)軸端與聯軸器相聯，留7mm間隔，故取密封長度L=39.5mm。由于長(zhǎng)度和直徑都較小，由密封壓力公式（見後(hòu)面）[1]，密封壓力較小，故螺旋角選的較大，取為α=5°49′。那麼α的(de)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c=(0.6~2.6)/10000m取c=0.26mm，由于螺旋密封前有離心密封，可保證(zhèng)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(tóu)數i，頭數i由前(qián)面所(suǒ)讨論的按螺旋頭數的選擇原則：高轉速(n>5000r/min)，選單頭；低轉(zhuǎn)速(n<5000rmin)選多頭。由于本(běn)泵n=2950r/min，根據有關資料(liào)推薦，取i=4。

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

  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）、軸的角速ω及螺旋圓周速度v的計算(suàn)：

  ω=2πn/60=308.9rad/s

  v=πn/60=7.6m/s

  （10）、螺旋按結構選取長度為L=39.5mm

  （11）、螺旋密封壓力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)旋密封功耗計算N[1]

  N=πω2d3LCn/4c

  Cn由公式求得： Cn=0.46，

  則N=14瓦(wǎ)

  機泵電機(jī)額定功率為90KW，軸功率75KW，螺旋密封功耗為14W，可見功耗(hào)很小，對原機泵運行不構成(chéng)影響。

  4.2副葉輪離心密封的計算(suàn)

  副葉輪離心作用所産生(shēng)的密封壓力差ΔP″計算公式為：[1]

  ΔP″=k2ω2(R22-R12)r/ 2

  =0.52×308.92×(0.0352-0.0252)×800/2

  =6403 Pa

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

  k------------系數，與光滑圓盤近似，k＝0.5

  4.3螺旋密封和離心(xīn)密封的組合密封總壓力差

  組(zǔ)合密封壓力差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(de)密封壓力，本密封結(jié)構壓力為0.04MPa，完全符(fú)合應略高于機内壓力的要求。

  4.4材料選擇

  由(yóu)于軸承壓蓋不(bú)起承壓作用，可(kě)選A3鋼，而甩油副葉輪不但起甩油及阻油作用(yòng)，而且也是軸承卡環，為防(fáng)止多次拆卸造成損壞，可選用45鋼。

  5應(yīng)用情況

  經過改(gǎi)造的油封，1998年4月，在酮(tóng)苯(běn)車(chē)間泵305（型号為100Y－120×2）上進行了試運行，後又在泵430、泵351等機泵上進行了安裝(zhuāng)，經過四年多的運(yùn)行，軸(zhóu)承箱壓蓋密封處無任何洩漏，完全滿(mǎn)足設計要求。在此之前，原(yuán)密封結構由于經常(cháng)發生洩漏，司泵(bèng)崗位操作員的(de)工作量很大，在每小時的巡檢中都要對(duì)機泵潤滑油進行補充，而且還發生(shēng)過兩起因漏油造成的設備抱軸事故(gù)，造成生産的波(bō)動，由于漏油的普遍性也使現場(chǎng)衛生一直難以解決(jué)，給設備現場管(guǎn)理帶(dài)來了難度。改造後，在換油(yóu)周期内機泵的潤(rùn)滑油基(jī)本不需要大量補充，大大減輕了工(gōng)人的勞動強度，現場狀況明顯(xiǎn)改觀，也為(wéi)生産平穩運行創造了有利條(tiáo)件。

  6 結論

  将原軸承箱(xiāng)壓蓋(gài)處(chù)迷宮密封改為離心密封(fēng)與螺旋密封的組合密封結構，利用離心密封作為初步節流阻漏密封，利用螺旋密(mì)封作為二(èr)次密封，可以保證軸頭處(chù)無任何洩漏。這種改進方法隻需改造(zào)軸(zhóu)承鎖緊螺母(mǔ)和軸(zhóu)承箱壓蓋，對原結構改動很小，即能(néng)滿足密(mì)封要(yào)求，又(yòu)能适應原(yuán)結構可利用空間小的限制。該種密封結構簡單，制造、安(ān)裝方便，消(xiāo)耗動力小(xiǎo)。從實際使用效果來看，完全改(gǎi)善了原結構造成的設備及周圍環境被油污染的局面，消除(chú)了生産隐患；減輕工人(rén)勞動強度，促進了文明生産。此外，通過調整結構參數，将該結構也成(chéng)功地應用于65Y、150Y型泵上，同樣(yàng)取得了滿意的效果(guǒ)。因此，該結構也可适用(yòng)于有類(lèi)似問題的其它機泵，有極大的(de)推廣價值。