【文章內容簡介】 密封環(huán)的結構形式有三種，如圖 2— 13 所示。圖 2— 13(a)為平環(huán)式，結構簡單，制造方便。但密封效果差；圖 2— 13 (b)為直角式的密封環(huán)，液體泄漏時通過一個 90176。的通道，密封效果比平環(huán)式好，應用廣泛；圖 2— 13 (c)為迷宮式密封環(huán)，密封效果好，但結構復雜，制造困難，一般離心泵中很少采用。密封環(huán)內孔與葉輪外圓處的徑向間隙一般在 — 之間。 密封環(huán)磨損后，使徑向間隙增大，泵的排液量減少，效率降低，當密封間隙超過規(guī)定值時應及時更換。 密封環(huán)應采用耐磨材料制造，常用的材料有鑄鐵、青 銅等。本設計采用直角式密封環(huán)。 軸向密封 從葉輪流出的高壓液體，經(jīng)過葉輪背面，沿著泵軸和泵殼的間隙流向 鄭州工業(yè)應用技術學院 畢業(yè) 設計說明書 2 泵外，稱為外泄漏。在旋轉的泵軸和靜止的泵殼之間的密封裝置稱為軸封裝置。它可以防止和減少外泄漏，提高泵的效率，同時還可以防止空氣吸入泵內，保證泵的正常運行。常用的軸封裝置有填料密封和機械密封兩種。 填料密封指依靠填料和軸 (軸套 )的外圓表面接觸來實現(xiàn)密封的裝置。它由填料箱 (又稱填料函 )、填料、液封環(huán)、填料壓蓋和雙頭螺栓等組成，如圖 2— 13 所示。液封環(huán)安裝時必須對準填料函上的入液口，通過液封管與 泵的出液管相通，引入壓力液體形成液封，并冷卻潤滑填料。填料密封是通過填料壓蓋壓緊填料，使填料發(fā)生變形，并和軸 (或軸套 )的外圓表面接觸，防止液體外流和空氣吸入泵內。填料密封的密封性可用調節(jié)填料壓蓋的松緊程度加以控制。填料壓蓋過緊，密封性好，但使軸和填料間的摩擦增大，加快了軸的磨損，增加了功率消耗，嚴重時造成發(fā)熱、冒煙，甚至將填料燒毀。填料壓蓋過松，密封性差，泄漏量增加，這是不允許的。 填料密封的密封性能差，不適用于高溫、高壓、高轉速、強腐蝕等惡劣的工作條件。機械密封裝置具有密封性能好，尺寸緊湊，使用壽 命長，功率消耗小等優(yōu)點，近年來在化工生產中得到了廣泛的使用。 (1) 結構及工作原理依靠靜環(huán)與動環(huán)的端面相互貼合，并作相對轉動而構成的密封裝置，稱為機械密封，又稱端面密封。其結構如圖 2— 14 所示。緊定螺釘 1，將彈簧座 2 固定在軸上，彈簧座 彈簧 推環(huán) 動環(huán) 6 和動環(huán)密封圈 5 均隨軸轉動， 6 靜環(huán) 靜環(huán)密封圈 8 裝在壓蓋上，并由防轉銷 9 固定，靜止不動。動環(huán)、靜環(huán)、動環(huán)密封圈和彈簧是機械密封的主要元件。而動環(huán)隨軸轉動并與靜環(huán)緊密貼合是保證機械密封達到良好效果的關鍵。 本設計采用填料密封。 圖 214 填料密封裝置 鄭州工業(yè)應用技術學院 畢業(yè) 設計說明書 2 1軸； 2壓蓋； 3填料； 4填料箱； 5 封液環(huán)； 5引液管 多級泵的平衡裝置 離心泵工作時，由于葉輪兩側液體壓力分布不均勻，如圖 215 所示，而產生一個與軸線平行的軸向力，其方向指向葉輪入口。此外，當液體從軸向流入葉輪，然后又立即轉為徑向進入葉片間的流道時，由于軸向動量的突然變化 ，產生作用于葉輪的軸向沖力。但是，這個力比較小，并被壓力差引起的軸向力抵消，一般可不考慮。由于軸向力的存在，使泵的整個轉子發(fā)生向葉輪吸人口的竄動，引起泵的振動，軸承發(fā)熱，并使葉輪入口外緣與密封環(huán)產生摩擦，嚴重時使泵不能正常工作，甚至損壞機件。尤其是多級泵，軸向力的影響更為嚴重。因此必須平衡軸向力以限制轉子的軸向竄動。 圖 215 離心泵軸向力示意圖 分段式多級離心泵的軸向力是各級葉輪軸向力的疊加，其數(shù)值很大，不可能完全由軸承來承受，必須采取有效的平衡措施。 鄭州工業(yè)應用技術學院 畢業(yè) 設計說明書 2 圖 216 葉輪對稱分布圖 ① 葉輪對稱布置將離心泵的每兩個葉輪以相反方向對稱地安裝在同一泵軸上，使每兩個葉輪所產生的軸向力互相抵消，如圖 2— 16 所示。這種方案流道復雜，造價較高。當級數(shù)較多時，由于各級泄漏情況不同和各級葉輪輪毅直徑不相同，軸向力也不能完全平衡，往往還需采用輔助平衡裝置。 ② 平衡盤裝置因分段式多級離心泵葉輪沿一個方向裝在軸上，其總的軸向力很大，常在末級葉輪后面裝平衡盤來平衡軸向力。平衡盤裝置由裝在軸上的平衡盤和固定在泵殼上的平衡環(huán)組成， 如圖 2— 17 所示。 圖 217 多級泵平衡盤裝置 l 末級葉輪； 2 尾段； 3 平衡套； 4 一平衡環(huán)； 5 一平衡盤； 6 接吸入口的管孔 離心泵工作時，當葉輪上的軸向力大于平衡盤 5 上的平衡力時，泵的轉子就會向吸入方向竄動，使平衡盤 5 的軸向間隙 b0 減小，增加液體的流體阻力，因而減少了泄漏量。泄漏量減少后，液體流過徑向間隙 b0 的壓力降減小，從而提高了平衡盤 5 前面的壓力 p‵ ，即增加了平衡盤 5 上的平衡力。隨著平衡盤 5 向左移動，平衡力逐漸增加，當平衡盤 5 移動到某一個位置時，平衡力與軸向力相等，達到平衡。 鄭州工業(yè)應用技術學院 畢業(yè) 設計說明書 2 第 3 章 軸的設計計算 設計參數(shù)：流量 Q=150m3/h 單級揚程 H=100m 級數(shù) i=10 級 轉速 n=2950r/min 液體重度 γ=9806N/m3 效率 ?=70％ 必須氣蝕余量 Δhr= 計算比轉數(shù)及電機的選擇 由公式計算比轉數(shù) H Qnns ?=43100 3600 ?? = 泵的氣蝕比轉數(shù)為 4343 3600/ ????? rh QnC=1043 計算所得的氣蝕比轉數(shù)是可以達到的，因此所確定的轉速是合適的。 泵的單級軸功率 Pi 為： 15010098061000 ?? ???? ?? ii QHP 鄭州工業(yè)應用技術學院 畢業(yè) 設計說明書 2 = 根據(jù) GB5659－ 85 中規(guī)定，電機的功率 N 電 ≥KPP＝ KP iPi （其中 KP 為系數(shù)）。 查閱《泵專業(yè)標準匯編》 ，得系數(shù) KP；各級泵的電機選擇如表 3－ 1 如表 31 電機的選用 級數(shù) i 軸功率（ kW） 系數(shù)KP KPP級數(shù) i（ kW） 選用電機型號 電機功率（ kW） 電機額定電壓（ v） 10 583 Y45012 710 6000 軸徑和輪轂直徑的計算： 泵的計算功率： Pd＝ KmaxP 取 K＝ Pd＝ 583 ≈700kW 圖 31 軸 泵的功率約為 700kW，屬于大功率型離心泵故采用階梯式軸，如圖 41。 鄭州工業(yè)應用技術學院 畢業(yè) 設計說明書 2 出于適用性和經(jīng)濟性軸采用 40Cr，軸和葉輪之間用平鍵連結，為防止泵內的水腐蝕軸，減損軸的使用壽命軸外部加軸套，軸和軸套之間用螺紋連接。葉輪上的軸向力用平衡盤來平衡，平衡盤與軸用平鍵連接。軸和軸承之間用過盈配合。 圖 32 轉子結合部 1. 軸 葉輪 、 軸 、 平衡盤等構成