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            往复式柱塞泵密封结构研究
            添加:2021-1-6 14:18:53    游览:485    来源:网络

              摘要: 高压钢套组件是往复式柱塞泵液力端的核心部件之一,其核心作用是通过柱塞的往复运动,把动能转换成液压能。但钢套组件性能好不好,最重要的部分就是其密封结构,高压钢套一旦发生乳化液跑、冒、滴、漏的现象,就需要工作人员手动复紧密封件,若需更换密封件,则需工作人员进行复杂的拆装过程,费时费力。本文旨在探索一种更换方便、简单,且能自动复紧的新型密封结构,提高泵站的整体寿命。

              关键词: 柱塞密封;钢套密封;盘根;

              随着科技的不断发展,往复式柱塞泵的密封结构已经历多次变革,从一开始 V 型夹布圈密封结构,逐渐演变成现在主流的盘根密封。盘根,盘根密封又被称为填料密封,是目前国内外柱塞泵最常用的一种密封方式。它是将绳状的密封材料根据需求截成相应的长度,然后,预压成固定大小的形状。装配时,需要根据开口方向一圈一圈地缠绕在柱塞上,通过挤压方式,使盘根与柱塞充分接触,从而达到密封效果。

              盘根密封因其质地和密封方式,在长期使用过程中会不可避免地,遇到以下问题:(1)柱塞在高速运动中,与盘根往复摩擦,产生的高温会使盘根与柱塞接触表面硬化,从而导致钢套组件渗漏,若要保证密封效果,则需要工作人员对密封件进行周期性复紧。(2)盘根在长时间的挤压变形后,会黏连在一起,需要将高压钢套整体拆散后,才能对盘根进行更换。正是基于此种情况,一种方便更换盘根密封且能自动复紧的新型柱塞密封结构被提出。

              1、目前主流的柱塞密封结构

              无锡煤矿机械股份有限公司作为国内第一家生产乳化液泵站的企业,其高压钢套组件的柱塞密封结构是最具有代表性的,区别于传统的纯盘根密封结构,在装配过程中,使用多道盘根、垫片组合的密封形式,通过尼龙垫片,把每道盘根间隔开,如图 1 所示。

            图 1 主流的钢套密封结构

              装配时,先装衬垫 7,然后,把扣压定型过的盘根密封6 与尼龙垫片 5 一起,一层层装入钢套内腔压实,然后,依次装入导向套 4、压紧螺套 3、敲入柱塞 1,最后,拧紧压紧螺套 3,锁紧螺母 2 为反螺纹,反向复紧。

              尼龙垫片的主要作用是加大盘根的骨质,使每组盘根在挤压时都能与柱塞表面充分接触,加大密封效果。同时,也能起到隔离作用,使盘根在过度挤压后,仍然不会黏连在一起。但是,垫片的增加并没有解决盘根密封全部问题:(1)当高压钢套发生密封渗漏时,需松开锁紧螺母,通过复紧压紧螺套挤压盘根加强密封效果,这就导致每班都需要工作人员对泵站进行复紧检修。(2)当要更换盘根密封时,仍然需要在整机泵上先拆除泵头组件,然后,松开钢套组件与连杆滑块组件的连接,最后,拆下整个钢套组件,拆解零件,敲出盘根密封,才能完成盘根更换。此项工作如果在井下实施,因拆装工具及吊装工具的匮乏,大大增加了更换盘根的难度,降低了检修效率。

              2、新型柱塞密封结构设想

              新型柱塞密封结构如图 2 所示,主要有柱塞、压板、组合柱塞密封、弹簧座、弹簧、钢套。在装配时,先装入弹簧座 5、弹簧 4;其次,再反向装入弹簧座 5,塞入组合柱塞密封 3、柱塞 1;最后,压紧压板,使弹簧存在预紧力。通过弹簧预压紧,随着组合柱塞密封在使用过程中的磨损或压缩变形,弹簧压紧力可对其进行补偿,使得密封始终有效,减少了工作人员的维护工作,提高了工作效率。

            图 2新型柱塞密封结构

              柱塞密封采用新技术,将金属导向环 8、限位环 10 与盘根 9 做成一体(如图 3 所示),在装配时,只需要将组合柱塞密封整体塞入,用压板压紧即可,不再需要将盘根及尼龙垫片一道一道填入,大大提高了装配的效率,降低了操作技术门槛。

            图3

              同时,为了方便组合柱塞密封的拆卸更换工作,特在柱塞密封金属导向环上设计了螺纹孔结构,需要更换组合柱塞密封时,只需松开钢套组件与连杆滑块组件的连接,拆下压板 1,装上拆卸工具 7,通过拧紧螺丝把组合柱塞密封拔出进行更换,方便快捷,相比需要拆下泵头组件和整个钢套组件的情况,更适用于井下条件简陋、设备欠缺状态下的维修保养工作。

              3、新型柱塞密封的前景

              目前,随着科技的不断进步,煤矿开采也逐渐向无人化、智能化方向发展,怎么减少设备的故障率,怎么减少设备的维修保养频次,提高维修保养效率是设备生产厂家和使用单位都需要切实考虑的问题。因此,本文提到的一种新型柱塞密封结构设想能为众多往复式柱塞泵生产厂家提供一条新思路、一个新方向。

              参考文献:

              [1] 庞洵. 一种新型柱塞密封结构 [P]. 中国:ZL2018208656281,2019-2-19.

              [2] 张成辉. 泵的密封方式和新密封材料 [J]. 都江堰:纸和造纸,2004,S1,95-96.

              [3] 无锡煤矿机械股份有限公司 .BRW500/31.5 乳化液泵使用说明书 [Z]. 无锡煤矿机械股份有限公司,2015.

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