渣浆泵适合使用哪种类型的轴封？

前言

轴封是离心泵中最重要的组件之一，只有正确的选择才能确保泵/系统安全可靠运行。

用于渣浆泵的轴封有很多种，从填料密封到机械密封。最常用的密封类型有三种：离心密封、软填料压盖密封和机械密封。

离心密封

离心密封是一种动态、干式密封，只在泵旋转时工作，在泵静止时没有密封作用。当泵静止时，次级密封（辅助密封）将液体保持在泵内。

离心密封由叶轮背面的排出叶片和与位于叶轮后面的单独腔室中的、与叶轮同步旋转的一组排出轮（副叶轮）组成，排出轮起到涡轮的作用，降低试图从叶轮背面逸出的浆液的压力。排出轮在其腔室内形成一个压力环，以防止浆液进入次级密封区域。

当泵运行时，离心密封产生压力“Pe”以平衡压力“Pb”，如图1所示，从而使泵运行时无泄漏。

图1 – 典型离心密封示意图

离心（动态）密封需要与备用或静态密封相结合，以防止泵不运行时发生泄漏。备用密封装置的一般要求是，泵停机时必须静态密封，泵运行时必须干燥。这可以通过干式填料、多唇形密封、其它专有装置或具有干运行功能或配备单独冲洗功能的机械密封来实现。见图2。

图2 – 离心密封（带填料、唇形辅助密封）

离心密封结构简单、密封效果良好，但它受到泵入口压力和泵转速的限制。存在一个最大允许吸入压力Ps，高于该压力时，动态密封将无法正常运行，具体取决于旋转速度。典型的离心密封性能曲线见图3，其性能数据可用于特定渣浆泵尺寸的离心密封限制。

图3 – 典型的离心密封性能曲线图

因此，离心密封对于同一装置中具有多台泵的第二级泵或更高级泵不起作用，其中泵被布置为将上一级泵的完全排放应用于下一级泵的吸入。

如果泵以指定的间隔安装并且高度沿渣浆输送线分布，则可以在所有级使用动态密封。布置应确保每级吸入压力大致相等，且不超过排放压力的10-20%。

应根据实际扬程、流量和吸入压力对离心密封性能进行分析，以确保正常运行。

离心密封的定义：离心密封是利用装置零件旋转时带动流体产生离心力，把杂质、水分或流过的润滑油抛出，在密封腔内形成隔离区，达到工作介质的密封，从而克服泄露的装置。

软填料压盖密封

软填料压盖密封是浆料应用中的第二常用的密封。压盖密封包括多个软填料环、压缩在腔室（填料函）中，紧靠安装在泵轴上的保护性耐磨轴套。这种类型的密封需要在旋转轴套和压缩填料之间进行连续的液体润滑和冷却，以防止由于摩擦引起的过热。

渣浆不是提供这种（润滑和冷却）功能的合适液体，因为颗粒会很快磨损轴保护套。必须提供补充的清洁冲洗水，以将渣浆颗粒从密封区域冲走，同时提供填料所需的必要润滑和冷却。这种压盖密封水的质量、数量和压力至关重要，必须与所需的工作条件相匹配，如图4所示。

图4 – 软填料压盖密封

机械密封

机械密封在渣浆应用中并不广泛，但在特殊情况下的应用却正在增加。机械密封由静止面和旋转面组成，在机械和液压压力下贴合在一起，以防止泄漏。

Alpha级碳化硅或碳化钨是制造这些密封面最常用的材料。

目前，由于机械密封在该领域的开发应用可靠性有限，因此在渣浆应用中使用机械密封时需要特别小心和注意。同时，密封成本相对较高，需要充分的理由才会得以使用。

密封专家正在积极开发这种类型的密封，期望具有更高的可靠性和更低的生产成本，以促进使用量的增加。在不能使用离心密封和无冲洗水的应用场合，最有可能使用机械密封。

无冲洗的机械密封并不适用于所有条件，它有非常严格的使用要求：

1）  浆液浓度不能太高，最好低于30%。它可以下低于40%的情况下工作，如果高于40%，则不建议使用。

2）  浆料的温度不能太高，不能高于80℃。

3）  浆料粒度不能太大，容易影响到机械密封的工作。

4）  无结晶或结晶少的浆液为佳。晶体会影响机械密封。

5）  泵运行时，泵腔内应充满液体。

渣浆泵设计的一个微妙优势是转子上的减摩轴承的固定装置。虽然其它制造商允许内侧径向轴承在壳体中“浮动”，但渣浆泵却将轴承固定到位。这一特点与叶轮的短悬臂和大尺寸轴相结合，产生了一个具有异常刚性和抗偏转性的旋转部件。此外，固定径向轴承和机械密封面之间较短的轴长度，减少了遇到可能使密封面过度加压的热增长问题的可能性。这对于提供一个能够为机械密封带来最长使用寿命的机械环境至关重要。典型的机械密封布置如图5所示。

图5 – 典型的渣浆泵用机械密封

总之，选择正确的轴承型式对于渣浆泵非常重要。以上三种密封型式应（根据具体应用工况）专业选用。否则，会严重影响密封效果和使用寿命。

信息主要来源于：Pump FAQs/WORLD PUMPS June 2020和Shaft Seal of the Slurry Pump/ Excellence Pump Industry Co., Ltd