砂洗
摘要：本文描述了烟台恒邦泵业有限公司在液下泵结构方面的改进设计，具体分析了针对不同介质时开发出的液下泵保温结构、密封结构、轴承润滑结构的设计要点。 关键词：液下泵 保温结构 密封结构 轴承润滑结构 一、引言 烟台恒邦泵业有限公司生产的液下泵，输送的介质工况非常复杂，需要针对客户不同的介质工况开发出相应的结构型式。针对高温、易结晶介质开发出了液下泵保温结构；针对有毒、易燃、易爆、含有易挥发性气体的介质开发出了填料密封、单端面机械密封、双端面机械密封等三种液下泵密封结构，针对480℃以下的高温熔盐（硝盐、三聚氢胺、富马酸、高锰酸钾等）和高温导热油开发出了适用高温介质的液下泵轴承润滑结构。 二、液下泵保温结构的设计要点压花模具
传统的液下泵出液管部件的结构如下图所示，是由出液管、冲压弯头、出液管之一、出液管之三焊接组成，出液管法兰和定位螺母拧在带螺纹的出液管之三上，当输送高温、有腐蚀性、易结晶液体介质时，由于出液管部件没有任何保温措施，整个部件的温度不一致，靠近液体介质的出液管部件温度高，暴露在空气中的出液管部位温度低，特别在冬天环境气温 比较低的情况下，易结晶的液体介质由于温度降低发生结晶现象，影响泵的正常运转。
针对这种特殊的介质设计的液下泵保温结构如下图所示，出液管穿过底板与冲压弯头相连接，冲压弯头与出液管之一相连，出液管外部设有保温套，蒸汽入口管与保温套下部相连接，蒸汽出口管与保温套上部相连接。即将原先液下泵出液管部件上的出液管法兰、定位螺母、出液管之三等零件去掉，在出液管上增加保温套，将出液管加长直接与平焊法兰焊接在一起，在底板上钻出φ20的孔，高温蒸汽通过蒸汽入口管进入到出液管保温套中，对出液管部件进行保温，然后低温蒸汽从蒸汽出口管出去，进入到循环系统中，通过高低温蒸汽的不断循环，出液管部件的整体温度保持一致，液体介质不会出现由于温度降低发生结晶的现象，保证了整台泵的正常运转。
三、液下泵密封结构的设计要点
1、传统的液下泵的密封结构如下图所示，密封结构是迷宫密封，依靠带有迷宫密封结构的防尘盘来进行密封，防尘盘与轴、出液管之三与底板之间有0.25mm的间隙，如果输送清洁、有毒、易燃、易爆、含有挥发性气体介质时，有毒的挥发性气体介质便会从防
尘盘与轴、出液管之三与底板之间的间隙进入到空气当中，对环境造成污染，影响人的身体健康。针对这种特殊的介质工况，我们对原先的迷宫密封结构进行了改进，设计出了填料密封、单端面密封、双端面密封等三种结构形式。
2.填料密封的设计要点
零件说明：1、轴承架，2、填料压盖，3、填料箱体，4、填料轴套，5、填料，6、O型圈，7、底板，8、轴。
设计要点：将原先的防尘盘零件去掉，增加填料压盖、填料箱体、填料、填料轴套等零件，将填料装在填料箱体中，依靠填料压盖压紧填料，利用填料和填料轴套与轴之间的0型圈，将顺着高速旋转轴而上的液体介质封堵在填料箱体之下，保证了液体介质不会泄漏在用户的现场。
3.单端面密封的设计要点
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零件说明：1、轴承架，2、底板，3、出液管，4、O型圈，5、定位螺母，6、O型圈，7、单端面密封轴套，8、下密封端盖，9、单端面机械密封，10、上密封端盖，11、球阀，12、管道，13、轴，14、丝孔。
蒸汽吹灰器
设计要点：在出液管之三零件上加工出0型圈槽，利用0型圈将出液管和底板之间的间隙进行密封，将原先的防尘盘零件去掉，增加上密封端盖、下密封端盖、单端面密封轴套、一套单端面密封等零件，在单端面密封轴套和轴之间增加一个0型圈，利用单端面机械密封和增加的两个0型圈将泵与底板之间的间隙完全密封，防止了易挥发气体的泄漏，满足了特殊介质的工况要求，在出液管之三上钻一个G1/4”的丝孔，清洁无颗粒的介质通过钢管和球阀进入到密封腔，对密封进行冷却，利用球阀控制密封冲洗水的流量大小。这种单端面密封结构，利用介质本身进行冷却密封，既避免了外来的密封冲洗水污染介质，又达到了密封特殊介质的使用要求。
4.双端面密封的设计要点
零件说明：1、轴承架，2、底板，3、出液管，4、O型圈，5、定位螺母，6、O型圈，7、双端面密封轴套，8、下密封端盖，9、上密封端盖，10、双端面机械密封，11、密封压盖，12、出水管接头，13、进水管接头，14、轴。
设计要点：在出液管之三零件上加工出0型圈槽，利用0型圈将出液管和底板之间的间隙进行密封，将原先的防尘盘零件去掉，增加上密封端盖、下密封端盖、密封压盖、双端
面密封轴套、两套单端面密封等零件，在双端面密封轴套和轴之间增加一个0型圈，利用双端面机械密封和增加的两个0型圈将泵与底板之间的间隙完全密封，防止了易挥发气体的泄漏，满足了特殊介质的工况要求。由于介质含有颗粒，不能利用介质本身来冷却密封，在上、下密封端盖零件上各钻出一个G1/4的丝孔，利用外接的密封冲洗水通过接管对两套密封进行冷却，这种双端面密封结构解决了含有颗粒杂质、有毒、易燃、易爆、含有挥发性气体的特殊介质的使用要求。 四、适用高温介质的液下泵轴承润滑结构的设计要点 1、传统高温熔盐液下泵轴承的脂润滑水冷却结构 传统高温熔盐液下泵的滚动轴承采用脂润滑，上端的两套角接触球轴承，承受双向轴向力和部分径向力，中间的圆柱滚子轴承，仅承受径向力。圆柱滚子轴承的外部设计有水冷却室，由轴散发的热量通过大流量的水冷却很快被带走，使往上端角接触球轴承的传热量尽量减少。润滑脂由轴承压盖中的油杯加入，同时润滑两套角接触球轴承，轴承箱体上装有骨架油封，防止润滑脂泄露。 结构形式见图： 这种脂润滑水冷却结构对轴承、轴的散热和冷却是有效的，但是上端的两套角接触球轴承仅仅依靠一个油杯中流下的润滑脂润滑，在实际运行过程中，发现第二套轴承的润滑效果不好。利用轴承箱体中的骨架油封密封润滑脂，这种结构属于接触式密封结构型式。骨架油封与轴直接接触，运转中磨擦力较大，发热亦大，接触面容易磨损，从尔导致密封性能下降，骨架油封需要3个月更换一次，维护、保养麻烦。
2、 改进后高温熔盐液下泵轴承脂润滑水冷却结构
针对传统脂润滑水冷却结构的缺点，我公司对泵轴承箱体的结构进行了改进。先将角接触球轴承装在轴承套上，然后将轴承套装在轴上，轴承套与轴之间为间隙配合，拆卸简单。轴承箱体上增加了一个注油孔和一个放油孔。润滑脂从轴承压盖和轴承箱体上的两个注油孔进入到轴承箱体中，两套角接触球轴承中间装有固定的轴承间隔环和旋转的轴承甩油环，轴承甩油环在跟随轴旋转时，能将润滑脂均匀甩出去润滑上下两套轴承，通过放油管可以定期更换润滑脂，润滑轴承效果良好。
改进后结构形式见图：
润滑脂的使用寿命是有限的，由于剪切作用和老化，其润滑性能在工作过程中逐渐降
低，在使用中磨屑也逐渐增多，因此，每隔一段时间都要补充或更换一次润滑脂。在本台泵的轴承结构中，利用轴承压盖和轴承箱体上的注油孔定期补充润滑脂，利用轴承箱体底部的放油管定期将老化的润滑脂排出来，补充和更换润滑脂非常方便，保证了轴承始终处于良好的润滑状态。
密封润滑脂的结构由接触式的骨架油封密封结构改为非接触式密封的迷宫密封结构。非接触式密封的密封装置和所需密封部位间不发生直接接触。密封间隙处，除了存在润滑脂摩擦外不会出现其他任何的磨擦，这种结构不产生磨损，使用时间较长也不会产生明显的热量，可适用于转速较高的场合。
陶瓷纤维棉 迷宫密封是在泄漏通道内设多个齿和槽，来增加泄漏流动中的阻力，当泄漏通道两端压差全部消失，基本可实现不漏。迷宫密封有以下特点：
1.对一般密封不能胜任的高温、高压、高速和大尺寸密封特别有效
2.密封性良好，特别适于高速密封，
3.加工、装配良好时，一般不需要维护，热转印墨水
4.无摩擦、功耗小，使用寿命长。
本结构利用迷宫密封压盖和轴承箱体的齿槽形成迷宫密封，在实际使用过程中可以有
效地防止润滑脂的泄漏。
这种改进后的轴承结构增加了轴承甩油环、轴承间隔环、放油管、迷宫密封压盖等零件，润滑脂从轴承压盖和轴承箱体上的两个注油孔进入到轴承箱体中，轴承甩油环在跟随轴旋转时，能将润滑脂均匀甩出去润滑上下两套轴承，通过放油管可以定期更换润滑脂，润滑轴承效果良好。利用迷宫密封压盖和轴承箱体的齿槽形成迷宫密封，既能够防止润滑脂的泄漏，又可以不在轴承箱体上安装骨架油封，省去了更换密封件的麻烦，维护、保养简单。
五、结束语
烟台恒邦泵业有限公司针对液下泵输送的高温、易结晶介质，有毒、易燃、易爆、含有易挥发性气体的介质和 480℃以下的高温熔盐（硝盐、三聚氢胺、富马酸、高锰酸钾等）、高温导热油等特殊介质，开发出了不同的结构形式，在客户现场得到了广泛的应用，使用效果良好，顺利的获得了国家实用新型专利。
参考文献：
[1]张松林 《最新轴承手册》 北京：电子工业出版社，2007.1
[2]关醒凡 《现代泵理论与设计》 北京：中国宇航出版社 2011.4
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