液下泵密封的改進(jìn)

陶春雷，陳美娜

(1.中信鈦業(yè)股份有限公司，遼寧 錦州 121011；2.中信錦州金屬股份有限公司，遼寧 錦州 121011)

1 背景介紹

目前生產(chǎn)鈦白粉的企業(yè)，主要有硫酸法和氯化法生產(chǎn)工藝。氯化法生產(chǎn)工藝中，其中間產(chǎn)品四氯化鈦液體，需要用泵進(jìn)行輸送。但是四氯化鈦這種介質(zhì)泄露后，與空氣反應(yīng)會(huì)變成酸，對(duì)環(huán)境和設(shè)備等腐蝕比較嚴(yán)重，所以，輸送四氯化鈦介質(zhì)的泵要求不允許泄露。而且，國(guó)家對(duì)企業(yè)環(huán)保要求越來(lái)越嚴(yán)格。所以，如何克服泄露現(xiàn)象，是生產(chǎn)工藝中比較頭疼的問(wèn)題。

現(xiàn)鈦白行業(yè)氯化工序針對(duì)四氯化鈦(粗鈦)的輸送都使用液下離心泵。這種形式的泵，使用周期和壽命都較不錯(cuò)。該形式泵的密封為填料箱式密封，采用四氯填料，加氣體密封環(huán)，并且加0.1～0.3MPa氮?dú)膺M(jìn)行保護(hù)。由于泵所在的密封罐中，有時(shí)壓力高于保護(hù)氮?dú)鈮毫?，造成填料箱處泄露，影響環(huán)保。

目前液下泵的軸封基本結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

1.填料壓蓋；2.填料函體；3.氮?dú)庾欤?.節(jié)流套；5.支撐管；6.軸承架； 7.軸套；8.填料；9.氮封環(huán)；10.氮?dú)夤苈罚?1.泵軸；12.出液管 圖1 液下泵的軸封基本結(jié)構(gòu)

2 改造過(guò)程

分析泄露原因：(1)由于液下泵在運(yùn)行過(guò)程中葉輪后側(cè)壓力升高，經(jīng)過(guò)支撐管后密封側(cè)壓力升高，造成泄露；(2)密封罐內(nèi)壓力升高也是密封泄露的原因；針對(duì)上述原因，需要對(duì)液下泵的密封結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，以解決泄露問(wèn)題。

如采用機(jī)械密封形式，由于安裝機(jī)械密封的泵軸徑比較粗大，密封體積比較大，而且泵轉(zhuǎn)速為1450 r/min又比較高，密封面還得配置沖洗冷卻系統(tǒng)，普通的機(jī)械密封容易造成密封冷卻液泄露，進(jìn)入密封罐內(nèi)對(duì)物料形成污染，且造價(jià)較高，維修維護(hù)起來(lái)不方便。而干式密封存在密封面沒(méi)有潤(rùn)滑，磨損快，后續(xù)更換消耗量大。所以需要設(shè)計(jì)一種密封裝置，工作起來(lái)不受生產(chǎn)變化影響，軸封不泄露。

經(jīng)過(guò)查閱相關(guān)文獻(xiàn)，確定采用PTFE唇形密封作為改進(jìn)四氯化鈦液下泵密封泄露的方案。該唇形密封既能耐溫，又能耐干運(yùn)轉(zhuǎn)。具體方案為在原有填料密封結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上增加PTFE唇形密封的組合結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可增加泵密封的嚴(yán)密性，密封使用壽命長(zhǎng)，確保四氯化鈦無(wú)泄漏。

3 改造實(shí)施方案

1.軸承箱體；2.填料函體；3.氮封環(huán)；4.出液管；5.氮?dú)夤苈分喂埽?6.密封座；7.下軸承座；8.盤(pán)根套；9.填料壓蓋；10.氮?dú)庾欤?11.密封套；12.密封圈 圖2 改造后液下泵的軸封基本結(jié)構(gòu)

圖3 PTFE唇形密封圈結(jié)構(gòu)

泵軸上增加一個(gè)軸套，支撐管內(nèi)壁加裝密封腔體，安裝2組唇形密封圈組合成一道軸向密封，唇形密封圈在受到上述兩種壓力沖擊時(shí)，唇形密封由于壓力的作用與軸套密封更加緊密，增加密封效果。少量泄露的物料通過(guò)原填料密封完全可以杜絕生產(chǎn)過(guò)程中軸封泄露。具體見(jiàn)圖2。

PTFE唇形密封圈外采用不銹鋼骨架，進(jìn)口PTFE原料。密封圈唇口內(nèi)壁設(shè)計(jì)與軸轉(zhuǎn)向相反的螺紋槽，當(dāng)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)向內(nèi)推力，能封住0.5 MPa(單唇)1.5 MPa(雙唇)流體的壓力阻止流體外流。PTFE唇形密封具有極佳的抗磨擦性,特別適用于無(wú)油或少油狀態(tài)工作，即使長(zhǎng)期停機(jī)后再度啟用,也能立即擁有低磨擦特性，特別適用于高速旋轉(zhuǎn)應(yīng)用,線速度可達(dá)30 m/s，最高使用溫度可達(dá)350℃，具有耐強(qiáng)堿強(qiáng)酸、耐磨性能優(yōu)等特點(diǎn)。PTFE唇形密封圈結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3。

4 改造實(shí)施效果

使用原密封結(jié)構(gòu)的四氯化鈦液下泵在保證密封結(jié)構(gòu)不泄露的前提下可在線使用三個(gè)月；而采用此方法改造的現(xiàn)有生產(chǎn)線上的原有四氯化鈦液下泵，可在線持續(xù)使用超過(guò)六個(gè)月無(wú)泄露。通過(guò)密封形式的改變不但有效的解決了四氯化鈦液下泵的密封容易泄露的問(wèn)題，可連續(xù)杜絕了跑冒滴漏，減少環(huán)保壓力，降低維修成本。