立式自吸泵機(jī)封沖洗及自排氣系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)

于豪杰　王道暢

（煙臺恒邦泵業(yè)有限公司，煙臺 264100）

立式自吸泵機(jī)封沖洗及自排氣系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)

于豪杰王道暢

（煙臺恒邦泵業(yè)有限公司，煙臺 264100）

依據(jù)立式自吸泵運(yùn)行過程中，機(jī)封沖洗水沖洗不及時(shí)，導(dǎo)致機(jī)封泄漏；啟動(dòng)時(shí)不能自動(dòng)排氣，需人工排氣，設(shè)計(jì)了自動(dòng)排氣系統(tǒng)，從而使泵自動(dòng)運(yùn)行。

立式泵自吸泵自排氣優(yōu)化設(shè)計(jì)

立式自吸泵是在啟動(dòng)前不需要灌水，經(jīng)短時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)，靠泵本身的作用，利用氣液混合原理并在泵吸入管路內(nèi)形成一定真空狀態(tài)的離心泵。

臥式自吸泵已大量應(yīng)用于石油、化工、食品、電力、鋼鐵、采礦、造紙、電渡、環(huán)保、消防、建筑、污水處理等行業(yè)，部分替代液下泵、長軸泵、潛水潛污泵或經(jīng)常啟動(dòng)的情況下使用的泵，輸送清水、海水、含較小顆粒（不含纖維狀物質(zhì)）的污水及工業(yè)廢水，油料或各種腐蝕性介質(zhì)。由于臥式自吸泵占地空間大，不利于小空間場所操作，逐漸對立式自吸泵進(jìn)行研究開發(fā)。目前立式自吸泵主要采用付葉輪密封結(jié)構(gòu)，還沒有采用機(jī)械密封結(jié)構(gòu)，我單位研發(fā)機(jī)械密封立式自吸泵，在試驗(yàn)過程中遇到一些問題：裝配機(jī)械密封時(shí)，機(jī)封沖洗水不及時(shí)，導(dǎo)致密封端面磨損，發(fā)生泄漏；氣水分離效果不好，排氣不暢，導(dǎo)致自吸時(shí)間過長，甚至不能自吸。

針對上述問題，對機(jī)械密封立式自吸泵在結(jié)構(gòu)上進(jìn)行改進(jìn)，增加了密封腔沖洗管路，解決沖洗不及時(shí)，密封端面磨損，發(fā)生泄漏問題；采用自動(dòng)排氣系統(tǒng)，解決氣水分離問題。

1結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作原理

1.1結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

立式自吸泵密封結(jié)構(gòu)（圖 1）采用板材焊接結(jié)構(gòu)，屬于立式外混式，氣液分離室中的液體回到葉輪出口處，空氣和水在葉輪外緣處混合。

圖1立式自吸泵密封結(jié)構(gòu)

在泵吸入口底部焊接了吸入口隔板，能防止因葉輪旋轉(zhuǎn)造成氣水混合物不規(guī)則運(yùn)動(dòng)，影響泵自吸性能，起到紊流作用。

采用葉輪與導(dǎo)葉結(jié)構(gòu)，提高了泵自吸性能。

采用機(jī)械密封結(jié)構(gòu)，液體從密封沖洗口進(jìn)入密封腔中，沖洗密封端面，避免機(jī)封端面干摩擦造成介質(zhì)泄漏。

1.2工作原理

使用前儲(chǔ)液室加滿水，泵啟動(dòng)后由于葉輪的旋轉(zhuǎn)作用，吸入管路中的空氣和水充分混合，經(jīng)導(dǎo)葉排到氣水分離室，氣體向上通過排氣系統(tǒng)排出，液體經(jīng)泵蓋板與導(dǎo)葉之間的間隙回到葉輪出口，再和葉輪出口處氣體混合后，排到氣液分離室，這樣反復(fù)進(jìn)行，直到把吸入管路中的氣體排出，實(shí)現(xiàn)自吸，泵正常運(yùn)行后，關(guān)閉排氣閥。

2　設(shè)計(jì)改進(jìn)

圖2立式自吸泵改進(jìn)結(jié)構(gòu)

2.1密封沖洗管路改進(jìn)

圖3立式自吸泵密封沖洗管路改進(jìn)

在原有密封沖洗孔位置用φ16×2管焊接一條沖洗管路，通入到導(dǎo)葉上方。在泵開車時(shí)，通過液體上下壓力差，迫使液體通過焊接管路進(jìn)入到密封腔中，對機(jī)封端面進(jìn)行沖洗，避免了因密封沖洗孔位置過高，液體不能進(jìn)入密封腔中，造成機(jī)封干摩擦損壞，發(fā)生泄漏現(xiàn)象。

2.2自動(dòng)排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)

圖4立式自吸泵原有排氣系統(tǒng)

每次開泵時(shí)，出口閥關(guān)閉，需要人工打開球閥4，向外排氣。

自吸泵啟動(dòng)時(shí)，在葉輪旋轉(zhuǎn)形成負(fù)壓的作用下，吸入管路中的氣體會(huì)被吸入到自吸泵的汽液分離腔（泵體或桶體上部），這部分氣體如果能夠及時(shí)排出來，吸入管路中的氣體就會(huì)順暢進(jìn)入汽液分離腔，能大大縮短自吸泵的自吸時(shí)間。

但是，因?yàn)楸贸隹诠苈方?jīng)常充滿液體，存在一定壓力，導(dǎo)致泵汽液分離腔的氣體很難進(jìn)入泵出口管路中，嚴(yán)重影響了泵的自吸時(shí)間和自吸高度！

為此，專門設(shè)計(jì)了自動(dòng)排氣系統(tǒng)，彈簧設(shè)計(jì)參數(shù)見表1。

圖5立式自吸泵排氣系統(tǒng)改進(jìn)

2.3工作原理

（1）將該閥安裝在自吸泵氣液分離腔的最頂部；

（2）泵啟動(dòng)前，閥球在自重和彈簧力的作用下，位于A處；

（3）泵啟動(dòng)時(shí)，葉輪將泵吸入管路中的氣體帶入氣液分離腔，氣體位于該腔的頂部；

（4）在氣體壓力作用下，閥球被上推打開，同時(shí)，氣液分離腔的氣體被排出；

（5）因氣體壓力推動(dòng)閥球的向上力與彈簧推動(dòng)閥球的向下力，在A、B之間達(dá)到平衡，所以，可連續(xù)排氣；

（6）當(dāng)泵吸入管路中的氣體被全部排空時(shí)，氣液分離腔中也全部充滿了液體；

（7）因氣液分離腔的氣體被高壓的液體取代，閥球在液體高壓推動(dòng)下，上移到B處，關(guān)閉了排氣閥；

（8）當(dāng)停泵時(shí)，隨著氣液分離腔的壓力消失，閥球在自重及彈簧力的作用下，下降到了A處，同樣也是關(guān)閉了排氣閥。

表1自排氣系統(tǒng)彈簧設(shè)計(jì)參數(shù)

3結(jié)論

經(jīng)過改進(jìn)的密封沖洗管路及自排氣系統(tǒng)，達(dá)到了設(shè)計(jì)效果，使機(jī)械密封使用壽命延長3倍以上；排氣不用手動(dòng)排氣，通過自排氣系統(tǒng)自動(dòng)排氣，使泵運(yùn)行穩(wěn)定，維修方便。

［1］關(guān)醒凡.現(xiàn)代泵技術(shù)手冊［M］.北京：宇航出版社，1995.

［2］關(guān)醒凡.現(xiàn)代泵理論與設(shè)計(jì)［M］.北京：宇航出版社，2011.4.

［3］鄧志超，張奇志.淺談立式自吸泵設(shè)計(jì) ［J］.水泵技術(shù).2006 （5）：21-24.

［4］宮恩祥等.無泄漏立式自吸泵結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與設(shè)計(jì)改進(jìn).排灌機(jī)械.2008.3.

［5］陳茂慶.高比轉(zhuǎn)數(shù)自吸離心泵設(shè)計(jì)方法的探討.水泵技術(shù)，1996（2）.

VerticalSelf-primingPumpSealFlushandthe Exhaust System Optimization Design

YU HaoJie1，WANG DaoChang2
（Yantai Hengbang Pump Industry Co.，LTD，264100）

Based on the vertical self-suction pump process operation，if machine closure flushing water flushing is not in time，lead to mechanical seal leakage；so it cannot be automatically exhaust when starts，which need artificial exhaust，we designed the automatic exhaust system，so that the pump can operate automatically.

vertical pump，self-priming pump，self-exhaust，optimization design