熔體泵螺旋-填料組合密封的設(shè)計方案與實用效果

 　　螺旋-填料組合密封的設(shè)計方案

　　根據(jù)泵的實際操作條件和要求 ,經(jīng)過比較 ,選擇矩形螺旋槽螺套式螺旋密封 ,其結(jié)構(gòu)設(shè)計應滿足下列參數(shù) : d = 180mm,Δp = 1. 0 MPa (G) ,泵轉(zhuǎn) 速 n = 18 r/ min (變化范圍 2. 3～22. 1r/ min) ,熔融 聚合物在 180 ℃的粘度η= 10 ,600 Pa·s ,密度ρ= 940 kg/ m3。密封箱總長為 165 mm。

　　為保證停車密封效果 ,選擇安裝兩圈軟填料，每圈填料的軸向尺寸 22mm ,填料壓蓋的壓入深度按一般選擇原則預設(shè)為 10mm ,則螺旋密封總長度應為 L = 165 - 2 ×22 - 10 = 111mm。考慮密封介質(zhì)端的無效螺旋長度、填料壓蓋壓入填料函的必要深度和填料的壓縮量 ,可以認為螺旋密封的有效長度 l = L - 11 = 100mm。

　　根據(jù)螺旋密封主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的有關(guān)選擇原則和有關(guān)設(shè)計原則 ,并參考文獻[9 ]提供的螺旋密封零件設(shè)計參數(shù)表 ,螺旋密封的其他有關(guān)參數(shù)選取如下:

　　a . 密封間隙δ≈0. 30 mm。

　　b. 螺旋頭數(shù) i 是根據(jù)公式 i ×l/ d > 3 選為 i = 6。

　　c. 相對槽寬系數(shù) k1 = 0. 5。

　　d. 相對槽深系數(shù) k2 選為 5 ,并由此求得螺 旋密封的螺旋角β= 8. 6°,槽深 h = 1. 2mm ,密封直徑 D = 183mm。

　　e . 槽寬 s = 7. 0mm ,齒寬 B = s = 7. 0 mm。

　　f. 密封圓周速度 v = πdn/ 60 = 0. 17 m/ s。

　　根據(jù)上述參數(shù) ,可計算出螺旋密封在泵轉(zhuǎn)速 n = 18 r/ min 時的較大密封能力Δpmax :

　　顯然 ,盡管實際中還必須考慮到軸和襯套式 螺旋的加工誤差、密封的安裝誤差和空氣/ 熔體界面離開螺旋末端距離的安全限度 ,并因此必須從上式得到的計算值至少應減小 30 % ,但是上設(shè)計的螺旋密封其密封能力還是遠遠超過所需密封流體的實際壓力值。所以 ,當螺旋密封按上述參數(shù)設(shè)計且密封有效長度 l = 100mm 時 ,完全能夠保證密封達到零泄漏。

　　組合密封實用效果

　　經(jīng)過實施改造方案半年多來 ,熔體泵運轉(zhuǎn)狀態(tài)良好 ,泄漏量在較初幾個月幾乎為零 ,目前的泄漏量也小于 0. 1 kg/ d ,遠遠低于 0. 5 kg/ d 的標準值 ,軸封壽命大大延長 ,消除了設(shè)備安全運行的隱患 ,從根本上解決了制約生產(chǎn)的難題。

　　熔體泵填料密封失效的根本原因是密封選型 不當;經(jīng)過分析比較和實際應用 ,證明螺旋密封與填料密封的組合密封是熔體泵軸封的優(yōu)先選擇形式。提出的有關(guān)螺旋密封結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)計方法是 合理、實用的 ,可以應用于類似熔體泵的螺旋密封設(shè)計 ,具有重要的工程使用價值。