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齿轮泵的轴封腔设计与轴封选型分析

2018-10-19 08:38:42
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  随着社会经济的快速发展和现代化建设水平的不断提高,我国的石油化工行业发展势头良好,已经形成比较完备的工业体系,为国民经济的快速发展做出了巨大的贡献。目前,伴随着科学技术的不断进步和发展,我国石油化工行业的各种生产设备基本上已经完全实现自给自足,并且对于石油化工行业重要的动力装置齿轮泵也已经逐渐实现了国产化,这标志着我国的石油化工行业获得了巨大的发展。

  齿轮泵作为重要的动力装置,需要在各种恶劣的环境下运行,并且运输的产品多为危险系数较高的化工产品。如果齿轮泵的设计不够完善,则会导致齿轮泵的轴封腔以及轴封出现泄漏的情况,不仅会使齿轮泵无法正常工作,还有可能导致重大的安全事故,造成巨大的损失。想要有效解决这些问题,就需要做好对轴封腔设计以及轴封选型工作。鉴于此,研究齿轮泵轴封腔设计以及轴封选型问题具有重要的现实意义。

  一、齿轮泵的轴封腔设计问题分析

  1、齿轮泵的轴封腔设计

  首先,在对齿轮泵的轴封腔进行设计时,一定要综合考虑各种相关的影响因素,如国家对这方面制定的产品设计标准、产品的使用范围、场合以及产品的市场定位等;其次,做好前期准备工作之后,还需要对齿轮泵使用的具体环境进行分析,从而确定轴封腔内部的液体种类,同时还需要根据工作的实际情况来确定是否安装加热或冷却装置;在设计轴封腔的过程中,除了满足最基本的要求及符合设计书中的规定和要求,还需要尽可能地提高轴封腔的使用性能,扩大使用的范围,并且还要保证其具有较广的通用性,可以进行互换使用,而要实现这一目的就需要在设计的过程中将各种零件的各种参数以及尺寸大小设计的相同。这样一来,如果齿轮泵轴封腔在使用的过程中出现问题,则可以使用通用件进行更换或修理,大大提高了齿轮泵轴封腔使用的方便性,同时这种通用性的设计还有利于提高齿轮泵轴封腔的生产效率,大大减少了磨具的制造,使开发设计的费用大大降低。

  2、齿轮泵的轴封腔结构分析

  由于齿轮泵在实际的运行过程中轴封腔中的介质是不相同的,因此,在对齿轮泵轴封腔进行设计的过程中,一定要对轴封腔的结构进行重点设计。目前,比较常见的轴封腔结构形式主要分为三种,即装填料密封结构、双端面机械密封结构、单端面机械密封结构,而具体选择何种结构形式,需要根据齿轮泵具体的使用情况进行确定。

  3、齿轮泵的轴封腔相关零件的选择

  在对齿轮泵轴封腔进行设计的过程中,相关零件的选择是否合理直接影响到整体产品生产设计的质量,进而影响到轴封腔的使用性能,因此需要对相关的零件进行慎重的选择。

  首先,由于齿轮泵轴封腔的相关零件会受到轴封腔中介质的影响,因此在选择零件时需要考虑轴封腔中介质本身的情况以及介质的性质在口常运行中所遇到的影响因素进行相应的考虑,只有在综合考虑的基础上才可以做出正确的选择;其次,在设计齿轮泵的轴封腔时,一定要选择性能良好的材料,保证材料和轴封腔介质的情况相适应。无论轴封腔的设计水平多高,如果制造轴封腔的材料不好,那么在轴封腔使用的过程中也会产生泄漏问题,从而导致齿轮泵出现一系列的问题,造成一定的安全隐患。因此,在选择制造材料的时候,需要根据轴封腔的介质的性质来选择,如果介质不具有较强的腐蚀性,则可以选择碳钢或铬钢,而铬镍钢或铬镍锢钢针对的是介质腐蚀性较强或种类较多的情况。另外,如果介质的性质属于高碱性,则需要选择高镍合金或哈氏合金。在轴封腔内有一个O型密封圈,这个密封圈的材料选择也是一个重要的设计内容,如果介质为腐蚀性较小的油水等物质,则密封圈的材料就可以选择丁睛橡胶,如果介质为高温酸性,则需要选择氟橡胶,而高碱性以及弱碱性介质则分别选择三元乙丙橡胶和硅橡胶。另外,如果介质的温度过高,则需要选择柔性石墨材料密封圈。

  二、齿轮泵的轴封选型问题分析

  在齿轮泵中,轴封是一个重要的组成部分,对齿轮泵使用性能的发挥产生重要的影响。在实际的生产中,轴封主要分为单端面机械密封、双端面机械密封以及填料密封这三种形式,这三种轴封的结构形式各具特点,并有各自适合的情况。对于单端面机械密封以及双端面机械密封来说,生产成本较高,价格昂贵,但是密封性质较好,使用的可靠性较高,因此被广泛地应用到实际生产中去。而填料密封结构形式虽然生产成本相对较低、价格便宜,但是在使用的过程中容易出现泄漏的情况,不能很好地达到石油化工产品生产的要求。在实际的生产中,填料密封结构通常只会应用在一些对泄漏要求不严格的场合,而运输的介质也是一些廉价、清洁、没有太大危险性的产品。

  另外,在对机械密封方式进行选择时,还需要考虑环境因素以及对人类健康的影响因素,进而需要对机械密封方式进一步进行区分。机械密封又可以分为两种结构形式,即平衡结构和非平衡结构。平衡结构的机械密封可以将平衡介质对机封端面造成的压力,从而达到端面比随着介质压力上升而上升的效果。如果在实际的生产中,出现介质沸点低、润滑性不足的情况,需要选择平衡结构机械密封。这是因为如果选择非平衡结构密封,会导致密封面出现大量的损耗,进而使齿轮泵的使用期限大大缩短,而非平衡的机械密封通常只会应用在介质的压力较低的情况下。

  对于单端面机械密封而言,由于结构比较简单,因此容易拆卸和清洗,并且在拆洗的过程中只需要对冲洗系统进行相应的设置,因此在应用的过程中非常方便快捷。而对于双端面机械密封来说,由于结构相对比较复杂,因此拆洗比较麻烦,但是可以有效提高使用的安全性,减少泄漏情况的发生,从而提高石油化工产品生产的安全性。

  综上所述,加强对齿轮泵轴封腔设计以及轴封选型问题的研究和分析具有重要的现实意义,可以有效地提高齿轮泵生产设计的质量,减少轴封腔以及轴封泄漏的情况,进而提高齿轮泵运行的安全性。因此,对齿轮泵设计问题进行研究势在必行。本文对这一问题进行了一些比较浅显的研究,要想使我国的齿轮泵生产设计水平和国外先进的齿轮泵生产设计水平看齐,还需要我国有关领域的技术人员进行长期的努力,只有这样才能不断缩小与国外发达国家的差距,推动我国石油化工产业更快更好地发展。