燕(yàn)化公(gōng)司煉(liàn)油廠100y型油(yóu)泵，原(yuán)軸承箱壓蓋和(hé)轉軸之間(jiān)的(de)密(mì)封結構為(wéi)迷宮(gōng)密封，在(zài)迷宮密封外(wài)加一防塵(chén)環，密封性能較(jiào)差。由(yóu)于泵的轉速較(jiào)高，在離心(xīn)力的作用下，軸承箱内的潤滑(huá)油沿軸從端蓋(gài)甩出(chū)，漏油現象(xiàng)非常普遍，造成(chéng)軸承(chéng)箱、聯軸器(qì)及周圍地(dì)面沾(zhān)滿油污，給安全(quán)生産帶(dài)來(lái)隐患(huàn)，同時(shí)造成(chéng)不必(bì)要的潤滑(huá)油浪(làng)費，又(yòu)嚴(yán)重(zhòng)污染(rǎn)了生産環(huán)境，影(yǐng)響文明生産和企業(yè)的達(dá)标升(shēng)級。如果操作員(yuán)不能及時(shí)發現，還有可能造成(chéng)機泵的損壞。因(yīn)此，改進原油封(fēng)結構，研制一種(zhǒng)密封(fēng)性能(néng)優良(liáng)、使用壽命(mìng)長的(de)新型油封結構(gòu)以取代原(yuán)油封是非常必要的(de)。

  2 原密封結構存(cún)在的(de)問(wèn)題(tí)

  機泵(bèng)運行(háng)中(zhōng)由于油位限制，螺(luó)母下(xià)端浸入(rù)油池中，把潤滑油攪起，沿壓蓋(gài)内表面(miàn)淌下，直接(jiē)滴到(dào)旋轉軸上，軸上(shàng)積油很多，被旋(xuán)轉軸帶動(dòng)，油沿軸爬行，進(jìn)入壓(yā)蓋與(yǔ)軸迷宮密(mì)封間隙，由于迷(mí)宮密封間隙較大，而(ér)且密封阻力較(jiào)小，油(yóu)一旦(dàn)進入(rù)迷(mí)宮(gōng)難以(yǐ)打回，因而不斷沿軸外甩出，在(zài)軸端處形(xíng)成積(jī)油(yóu)，使迷(mí)宮和防(fáng)塵環起不(bú)到(dào)密封作(zuò)用，即(jí)發生(shēng)漏油(yóu)。從(cóng)以上分析可以看出原(yuán)油(yóu)封結(jié)構存在(zài)的主要問題是(shì)軸承鎖(suǒ)緊(jǐn)螺母(mǔ)太大和迷(mí)宮密(mì)封間(jiān)隙太大起不到有效的密(mì)封作用。

  3 改進方(fāng)案的論證(zhèng)及初(chū)步選擇(zé)

  新型防(fáng)漏油(yóu)結構應滿足以下要(yào)求：首(shǒu)先要保證結合部分的密(mì)閉性。同時，結(jié)構緊湊、系統(tǒng)簡(jiǎn)單、制造維修(xiū)使用方便(biàn)、成品低廉(lián)、工作(zuò)可靠，使用壽命(mìng)長。針對漏油的主要(yào)原因，應從(cóng)以下兩(liǎng)個方面(miàn)入手(shǒu)進行改(gǎi)進(jìn)，阻止(zhǐ)漏油。

  （1）、減少(shǎo)甩油量

  軸承鎖(suǒ)緊螺(luó)母浸(jìn)油深(shēn)度（液面與(yǔ)鎖緊(jǐn)螺母的相對距離）是影響甩油(yóu)量大小的(de)一個重要(yào)因(yīn)素(sù)。減小(xiǎo)螺母直徑，可以(yǐ)減小(xiǎo)浸油深度，減小攪(jiǎo)油，從而(ér)減少落(luò)到軸上的油量，間接減少漏油量(liàng)。

  （2）、改進(jìn)原油(yóu)封結構

  對(duì)其結構(gòu)分(fèn)析，從(cóng)密封原理角度(dù)講可考慮(lǜ)填塞(sāi)或阻塞、分(fèn)隔、引(yǐn)出或注入(rù)和(hé)流(liú)阻、反(fǎn)輸，以(yǐ)及這(zhè)些方案(àn)組合等(děng)方法(fǎ)。首先對分隔，可(kě)采取機械(xiè)密封。根(gēn)據(jù)機械(xiè)密封(fēng)性能、适用(yòng)範圍、壽命(mìng)來看(kàn)，機械密封都能(néng)适用，但機(jī)械密(mì)封價(jià)格高(gāo)，結構(gòu)複雜，所需(xū)空間(jiān)較大(dà)，拆裝不便(biàn)，不适于這(zhè)種小空間(jiān)結構(gòu)。其次(cì)考慮采用(yòng)引出(chū)或注入(rù)方(fāng)法，能(néng)夠達到密封要(yào)求，但需(xū)要輔助(zhù)裝置，結構(gòu)複雜(zá)，因而(ér)也不(bú)可(kě)取(qǔ)。再有考慮采用(yòng)填塞和(hé)阻塞的(de)方法(fǎ)，由于(yú)要求(qiú)較長的壽命，一(yī)些接觸型密(mì)封(fēng)如氈圈、檔(dàng)圈、密(mì)封圈、油封(fēng)等與軸接觸磨損，壽命有限，不(bú)适合(hé)高速(sù)長(zhǎng)周期運(yùn)轉，而且易(yì)發生(shēng)抱軸，因而(ér)排除(chú)。*考慮采用(yòng)流阻或反(fǎn)輸，或采用(yòng)綜合方(fāng)案。流阻是利(lì)用密封件(jiàn)狹窄間隙或曲(qǔ)折途(tú)徑造成密(mì)封所(suǒ)需要(yào)的流(liú)體阻力。反輸(shū)是(shì)利用密封件對洩漏(lòu)流體造成(chéng)反壓(yā)，使之部分平(píng)衡或完(wán)全平(píng)衡，将流(liú)體反輸(shū)到上遊，以(yǐ)達到(dào)密封的目(mù)的。其特點是無機械(xiè)摩擦，結構緊湊(còu)。流體反輸（也稱動壓(yā)）包括(kuò)迷宮(gōng)螺旋密封(fēng)、動密(mì)封、螺(luó)旋密(mì)封等。考慮空間狹小(xiǎo)、壽命長(zhǎng)、功耗小、結構簡單、拆卸(xiè)方便、價格(gé)低等(děng)要求，采用流阻(zǔ)或(huò)反輸及(jí)其綜(zōng)合方(fāng)案*。在流阻(zǔ)或反輸方案中，螺旋密封最能(néng)綜合滿足上述要求(qiú)，因此優先(xiān)考慮螺旋密封(fēng)。鑒于離心密封(fēng)可與其它(tā)密封配合使用，為保(bǎo)證(zhèng)密效(xiào)果，選定(dìng)螺旋(xuán)密封與(yǔ)離(lí)心密封組(zǔ)合形(xíng)式。如圖－1所示：

  4對(duì)于100y泵的設計計(jì)算：

  根據(jù)理論分(fèn)析，螺旋密封(fēng)螺(luó)旋角α其在(zài)5°6′時功率最小(xiǎo)，而(ér)15°39′時取同樣長度密封壓力*，結合(hé)一些(xiē)資料給出(chū)實(shí)際(jì)經驗，兼顧密封(fēng)壓力、功(gōng)率消耗(hào)及結(jié)構(gòu)長度，并留一定安全裕(yù)度，設計如下(xià)：[1]、[2]

  4.1螺(luó)旋密(mì)封參數的(de)設計計算

  （1）、螺旋(xuán)角α

  對(duì)于100y泵，軸端(duān)直徑為d=65mm，外伸軸(zhóu)段可用螺旋(xuán)密(mì)封長(zhǎng)度l0=56.5mm，其軸端(duān)與聯(lián)軸(zhóu)器相聯(lián)，留7mm間(jiān)隔，故取密(mì)封長度l=39.5mm。由于長(zhǎng)度和直徑(jìng)都較小，由密封(fēng)壓力(lì)公式（見(jiàn)後面）[1]，密封壓(yā)力較小，故(gù)螺旋角選(xuǎn)的較(jiào)大，取(qǔ)為α=5°49′。那麼α的(de)正切值t=tanα=0.1019（此(cǐ)值由(yóu)後面(miàn)計算得出(chū)）。

  （2）、相對(duì)槽寬u一般(bān)取u=0.5~1.0，這(zhè)裡u=a/(a+b)=0.75。

  （3）、相對槽(cáo)深υ一(yī)般取υ=2~10，取為(wéi)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(yú)螺旋密(mì)封前(qián)有離心密(mì)封，可保證密封(fēng)性能(néng)，取大間隙(xì)是為(wéi)了防(fáng)止由(yóu)于加工誤差及安裝(zhuāng)誤(wù)差(chà)，與軸(zhóu)發生摩擦。

  （5）、槽深(shēn)h，h由公(gōng)式h=c*(υ-1)求得(dé)：h=0.26*(5-1)=1.04，取(qǔ)為h=1.0mm。

  （6）、頭數i，頭數i由(yóu)前面所(suǒ)讨論的按螺旋頭(tóu)數的(de)選擇原則：高轉(zhuǎn)速(n>5000r/min)，選單(dān)頭；低轉(zhuǎn)速(n<5000rmin)選多(duō)頭(tóu)。由于(yú)本泵n=2950r/min，根(gēn)據有關(guān)資料推(tuī)薦(jiàn)，取i=4。

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

  s=πd*tanα，α=5°49′。

  （8）、螺旋(xuán)槽寬a，齒寬(kuān)b

  由公(gōng)式(shì)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(yuán)周速度v的計算(suàn)：

  ω=2πn/60=308.9rad/s

  v=πn/60=7.6m/s

  （10）、螺旋(xuán)按(àn)結構(gòu)選(xuǎn)取長度為(wéi)l=39.5mm

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

  tu(1-u)(υ-1)(υ3-1)

  其中(zhōng)： cp= -----------------------------------

  (1+t2)υ3+t2u(1-u)(υ3-1)2

  把u=0.75，t=0.1019，υ=5.0代(dài)入得：cp=0.178，按cp=0.178，稀(xī)油潤(rùn)滑(huá)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(dài)入(rù)，計算(suàn)得Δ p`=35800pa。

  （12）、螺(luó)旋密(mì)封功耗(hào)計算n[1]

  n=πω2d3lcn/4c

  cn由(yóu)公式(shì)求得： cn=0.46，

  則n=14瓦(wǎ)

  機泵電機額定(dìng)功率為90kw，軸(zhóu)功(gōng)率(lǜ)75kw，螺旋密封(fēng)功耗(hào)為14w，可(kě)見功耗很小，對原機泵運(yùn)行不(bú)構(gòu)成影響(xiǎng)。

  4.2副葉輪離心密(mì)封的計算

  副葉(yè)輪離(lí)心(xīn)作用所(suǒ)産生的密(mì)封壓(yā)力差Δp″計(jì)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(zhōng)：r1、r2--------分别為(wéi)葉輪(lún)的内徑，氣液相(xiàng)界半徑的(de)外徑

  k------------系數，與光(guāng)滑圓盤近似，k＝0.5

  4.3螺(luó)旋密(mì)封(fēng)和(hé)離心密封的組合密(mì)封總壓力(lì)差

  組合密封壓(yā)力差(chà)Δp為螺旋密封壓(yā)力差Δp′和離(lí)心密(mì)封壓(yā)力(lì)差Δp″之和即：Δp＝Δp′+Δp″＝35800+6403＝42203pa

  由(yóu)于(yú)軸承箱内基本為常壓(yā)，箱内壓力(lì)與軸(zhóu)承箱外(wài)大氣壓相近(jìn)，因此(cǐ)組合(hé)密封總壓力差Δp就是(shì)防止潤滑(huá)油外串的密封壓力(lì)，本密封(fēng)結(jié)構壓力(lì)為(wéi)0.04mpa，完全符合(hé)應(yīng)略(luè)高于(yú)機内壓(yā)力(lì)的要(yào)求。

  4.4材料選擇

  由(yóu)于軸承(chéng)壓(yā)蓋不(bú)起承壓(yā)作用，可選a3鋼(gāng)，而(ér)甩油副葉輪不但起甩油及阻油作用(yòng)，而且也是軸(zhóu)承(chéng)卡環，為防(fáng)止多(duō)次拆卸造成損(sǔn)壞，可選用45鋼。

  5應(yīng)用(yòng)情況

  經過改(gǎi)造的油封(fēng)，1998年4月，在酮(tóng)苯車間泵(bèng)305（型号為100y－120×2）上進行(háng)了試運行，後又(yòu)在(zài)泵430、泵351等機泵上進行了(le)安裝(zhuāng)，經過四年(nián)多的運行，軸承箱壓(yā)蓋密(mì)封(fēng)處無任何洩漏(lòu)，完全滿(mǎn)足設(shè)計要(yào)求。在(zài)此之前，原密封結構(gòu)由于經常(cháng)發生洩漏，司泵(bèng)崗位操作(zuò)員的工作量很大，在每小時的巡檢中都要(yào)對機泵(bèng)潤滑油(yóu)進行補充(chōng)，而(ér)且還發生(shēng)過兩起因漏(lòu)油(yóu)造成的(de)設備抱(bào)軸事故，造成生(shēng)産的波動(dòng)，由于(yú)漏油的普遍性(xìng)也使現場衛(wèi)生一直難以解決(jué)，給設備(bèi)現(xiàn)場管(guǎn)理帶來(lái)了(le)難度(dù)。改造後，在換油(yóu)周期(qī)内機(jī)泵的潤滑油(yóu)基(jī)本不(bú)需要大量補充，大大減輕了工(gōng)人的勞動強度(dù)，現場狀(zhuàng)況明顯(xiǎn)改觀，也為(wéi)生産平穩運行創造(zào)了有利條(tiáo)件。

  6 結(jié)論

  将原(yuán)軸(zhóu)承箱(xiāng)壓蓋處迷宮密(mì)封改(gǎi)為離(lí)心密(mì)封與螺旋(xuán)密封(fēng)的組(zǔ)合密(mì)封結構，利用離心密(mì)封作(zuò)為(wéi)初步(bù)節流阻漏密(mì)封，利(lì)用螺旋密封作為二(èr)次密封，可(kě)以保證軸(zhóu)頭處(chù)無任何洩(xiè)漏。這種改進(jìn)方法隻(zhī)需改造(zào)軸承鎖(suǒ)緊螺(luó)母(mǔ)和(hé)軸承(chéng)箱壓蓋，對原結(jié)構改(gǎi)動很(hěn)小，即(jí)能滿足(zú)密封要(yào)求，又能(néng)适應原(yuán)結構(gòu)可利(lì)用空(kōng)間小(xiǎo)的(de)限制。該(gāi)種密封(fēng)結構簡(jiǎn)單，制(zhì)造(zào)、安裝方(fāng)便，消耗(hào)動力小(xiǎo)。從實際使用效(xiào)果來看(kàn)，完全改(gǎi)善了原結構造(zào)成的設備及周(zhōu)圍環(huán)境被(bèi)油污(wū)染的局面，消除了(le)生産隐(yǐn)患；減(jiǎn)輕工人勞(láo)動強度，促進(jìn)了(le)文明(míng)生産。此外，通過調整結構參數(shù)，将該結構(gòu)也成(chéng)功地應用于65y、150y型(xíng)泵上，同樣取得了滿意的效果(guǒ)。因此(cǐ)，該(gāi)結構也(yě)可适用(yòng)于有類(lèi)似問題的其它(tā)機泵，有極大的(de)推廣(guǎng)價(jià)值。