往复式柱塞泵密封结构研究

2020-05-12庞洵

中国设备工程 2020年6期

庞洵

（兖州煤业股份有限公司物资供应中心，山东济宁 273500）

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（国内另一种叫法：马丁米高），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。

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。