王 靖（广州市昕恒泵业制造有限公司，510000）

高压热水泵的密封结构设计分析

王 靖
（广州市昕恒泵业制造有限公司，510000）

目前，我国使用的高压热水泵，其内部结构大多数是采用密封性的设计。但由于密封的方式过多，并且不同方式所表现出来的作用也存在差异性，这就增加了高压热水泵的密封结构设计的难度。本篇文章对该设计做出了相应的研究讨论，并提出了在进行密封设计时加以运用一些辅助系统会有更好的作用效果。

高压热水泵；密封结构；设计分析

1　高压热水泵的密封材料及机械密封的选择

1.1密封材料的选择

首先，密封表面的材料要把石墨和固体SiC结合使用，并且表面不宜镀层。现今，研究制成了一种新颖的材料，它是把石墨注入SiC中。这种材料的热传导性能较好，受到大多数设计人员的喜爱；其次，密封材料具有弹性的物质，如：-［CH2-CH（CH3CH2CH3）］-n，这种物质不仅具有较好的弹性，而且它能承受的最高温度为140摄氏度。在使用该材料需要注意的是，千万不能在其表面涂抹石油等润滑物质，因为该类物质会对-［CH2-CH（CH3CH2CH3）］-n造成损坏。如若可承受温度要更高，那就可以采用全氟醚橡胶等物质。通常来说，最好采用冷却的水来进行密封，这可以增长密封面的使用年限；最后，是金属配件的选择。最好的材料应当是316级不锈钢，但考虑到不锈钢物质会被氯化物质腐蚀损坏，所以尽量不要使用不锈钢类的材料。

1.2机械密封的选择

一，如若密封的环境处于正负压之间，则需采用具有较好的稳定性能的O性圈，这类密封方法可以兼顾到多方面；二，考虑到安装以及使用的便捷，并且在运行时会随着温度的改变而改变，则采用桶式密封装置。如若没有安装自行调整地装置，其筒装部分就不要采用静密封的安装方法；三，若高压热水泵的内部装有衬套，则需使用定制的活动型密封法。该类方法一般是用在锅炉等较为复杂的热水泵中；四，若内部的压强大于3.1MPa，则需采用高压法。这种方法能让密封构造更具稳定性，有助于保持密封面的形状以及固定弹性物质。如图一所示；五，若内部的压强会随着正负压的变化而变化时，需采用分离法，并且将轴衬放置于密封口的附近有利于叶轮的转动。其放置地若是负压，就可进行反向安装。通常来说，在高温水的环境下需进行双向密封；六，不能采用静金属密封的方法，因为该类方法在进行冲洗流动时所产生的温度变化会造成密封表面的损坏。

2　高压热水泵的密封结构理论设计分析

高压水泵的制造工艺要求较高，主要体现在对介质的温度和压力方面。需要介质的温度和压力达到一定条件之后才能够满足高压热水泵的工艺需要，通常需要介质的温度稳定在200℃到280℃之间，在此温度上介质的液体形态所承受的压力需要稳定在2MPa到5MPa之间。另外，在较高的压力会使得端面的摩擦力大幅增加，特别是在热水泵启动瞬间，这期间摩擦力达到最大，所以在进行水泵的内部部件承受摩擦力强度也有较高要求。

高压热水泵的密封结构很容易受温度变化而影响。在高压热水泵的正常运行过程中，端面会发出热量，其热量的产生随端口的规格增大而增多，然而这种介质非常容易气化，当温度升高时，介质的饱和饱和蒸气压也会随之增高，但由于介质所能承受的输送压力只有一定数值，如若热能没有能够散发出去，会导致密封内部整体温度增高，然后使介质饱和蒸汽压力超过所能承受数值，最终介质老化，密封失效，密封面的变形程度很难操控。由于密封大小受限于热水泵的大小，其尺寸不能有偏差，因此只能在较小的范围内把握变形的尺度。而且密封面的变形程度会在多个方面受到影响，例如：大小、形态以及温度等。许多细小的密封面的变形都会造成水类物质的流失，进而导致高压热水泵受到损坏。这就需要在进行密封设计时充分考虑其大小与形态。

面对这些问题，对其进行研究探讨，提出了以下几条建议：一，在进行密封设计时，其结构的强度一定要足够稳定。并且传动顶丝等构造的尺寸以及数目要结合密封面来进行设计，要确保在高压情况下，构件组成不会被损坏；二，密封面在进行摩擦时，要尽快把热气散发出去。水类物质的冲洗方法一般为API23，可以使用热换器进而使水泵内部的温度下降，并且其内部空间要增大，以促进散热；三，不可移动面需经常检验与改进。由于不可移动面的形态与尺寸都会影响到密封面的形变，而当今的技术水平得到提升，对该类结构进行改进的程序增多。所以，采用这些程序对不可移动面进行改进，设计出最佳方案。

3　高压热水泵的密闭结构的实际应用

本次研究选用的是型号为P-8102A/B/S的高压热水泵，它采用的介质为高温水，水的温度为237摄氏度。并且转轴的直径为65厘米，进入时的压强为1.25MPa，流出时的压强为1.85MPa，转数为2875r/min。

这种热水泵是某个石化公司的先进设备，作用效果较好。它关系到公司的产品生产，所以在进行热水泵的安装设计时，一定要严格把关。该类水泵使用的密封方法为单向密封，其密封工作要确保安全可靠。它原先使用的密封装置是原配的装置，其效果不太好，并且售货的商家服务态度不好，不会让买方试用，价格又高，交货时间偏长，时间在六个月以上。公司对这一问题也很头疼。在进行研究分析之后，对水泵的设计进行了更改，设计图如下：

图1　：密封设计方案图

该种方式采用的可移动面的材料是优良的浸碮石墨，不可移动面的材料为SiC，起辅助作用的O形圈的材料为-［CF2=CF2-］n-（聚四氟乙烯），它是根据水这种容易蒸发的物质研发出来的，其平衡度较大。除此之外，考虑到水类物质具有较为容易气化的性质，在密封的可移动面增设了流体动压槽设备。该类设备有助于水类物质能有效的对密封面起到润滑作用，进而提升机械密封的作用效果以及延长其使用年限。由此再对密封面进行适当的改进，做出最后的调整之后，其形态与大小达到最佳状态。

最后，在进行产品的制作时，在有效时间内对可移动面进行处理，从而解除应力的不良作用。同时在运行使用前对各种功能进行检验，确保没有问题之后，再大量推广运行。而在运行之后，其作用效果显著。性能有所提高，使用年限也增加了两年，并且节省了大量资源。如若有故障出现，对其进行修护的时间减少、成本有所降低，确保设施的安全使用。

4　结语

文章先详细介绍了高压热水泵的密封材料以及机械密封的方式，接着对其设计理念以及实际运用进行了阐述。进而了解到目前高压热水泵的密封结构设计还存在一些问题，例如：效果不太好，并且售货的商家服务态度不好，不会让买方试用，价格又高等。所以，对密封设计进行适当的改进是很有必要的。

［1］陈德才，崔德容.机械密封设计制造与使用［J］.机械工业出版社.2014.03.（21）：34-38

［2］顾永泉.流体动密封［J］.石油大学出版社.2014.06（02）：325-327

［3］成大先.机械设计手册（第2卷）［J］.化学工业出版社.2013.05（43）：16-19

（王靖、1970年6月）、性别（男）、民族（汉），籍贯（山西省太原市万栢林区）、邮编（510530）、现供职单位全称（广州市昕恒泵业制造有限公司）、职称（工程师）、研究方向（水泵设计）

Design and analysis of sealing structure of high pressure hot water pump

Wong Jing
（Guangzhou City Xin Heng Pump Manufacturing Co.， Ltd. 510000）

At present，the use of high pressure hot water pump，the internal structure of most of the design is the use of sealing. However，due to the sealing way too much，and different ways to show the role of differences，which increased the pressure of the high pressure hot water pump seal structural design of the difficulty.In this paper， the design of the corresponding research and discussion，and put forward in the design of the use of a number of auxiliary system will have a better effect.

high pressure hot water pump；sealing structure；design and analysis