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产品资讯

介绍一种新型防腐耐磨泵

发布日期:2020-02-19

  一、背景情况

  全塑或钢衬塑结构的防腐泵是化工、冶炼、环保等行业中常用的输送腐蚀性流体的机泵,尤其是过流部件用超高分子量聚乙烯制造的防腐离心泵,还有极好的耐磨性能。因此这类离心泵可以输送腐蚀性、磨蚀性料浆。事实上,在国内的环保、化工、冶炼等工业领域中已有几十万台这种泵机在岗运行,本公司近十年供应市场的数量也有二十多万台。

  但是这种防腐离心泵存在着密封寿命不长、功率消耗大、效率低、泵体耐磨性差等几个缺点,而且几十年来长期未得到有效的克服和提高。

原有耐腐耐磨泵结构示意图

  二、防腐离心泵存在问题的原因剖析

  2.1 功耗大、效率不高

  产生这个结果的原因之一是:叶轮的背叶片(或副叶轮)消耗功率5~15%。为了保证轴密封的使用安全性,这类离心泵都要设置背叶片为密封部位的流体减压。因为防腐料浆泵的轴密封,在密封部流体压力较低或呈负压的条件下,才能安全可靠运行,否则使用寿命较短。一般来说,防腐离心料浆泵为密封减压、平衡轴向的背叶片(或副叶轮)所需消耗的轴功率为整个泵机功耗的5~15%左右,其中输送压力高的泵机背叶片消耗的功率偏高些。如果不采取背叶片减压措施,轴密封的使用寿命会很短。

原有叶轮背面图

  2.2 轴密封寿命短

  密封寿命短的原因仍来自于密封部的流体压力。虽然用背叶片为密封部位减压,却仍存在如下情况:一种情况是实际岗位使用运行压力低于泵设计压力时,就会产生泵腔中流体压力低,进而使密封部位返流的流体少,甚至无返流液体,再进而致使泵机密封部无液体冷却,机封发热烧坏或寿命缩短;另一种情况是用户实际使用工况的使用压力高于泵设计的标准压力,泵处于逼压状态,在这种状态下,泵腔中的流体压力就会较高,进而致使向密封处返流的流体充盈,使密封处有足够的冷却流体,密封不会产生干磨、发热。但又产生了另一个问题:返流流体使密封部的压力升高,密封部流体压力升高就会损坏密封。以唇形橡胶密封为例,密封部的流体压力如果一米水柱,密封寿命两个星期;如果是两米水柱,密封寿命就只有一个星期;如果是四米水柱,密封寿命只有两天。

  所以会出现相同的泵机,在不同的厂家、不同的使用工况,就出现不一样的使用效果:有的岗位泵轴密封会一年不坏,有的岗位能挺一个月就不错了,使用结果与实际使用工况相关联。上述这个问题在业内长期存在,但至今未有好的统筹方法解决。

  2.3 泵壳、叶轮磨蚀严重

  原有技术中仍存在泵壳泵体内部与叶轮的局部磨损严重的问题。泵内部组件的磨耗构成的原因很多:有含固量多少、固体的硬度、使用的温度、机泵运行的方式等,但有一条重要的因素就是叶轮背叶凸条运转时产生的涡流,对泵机产生的冲击性、挖凿性磨损,带浆体的涡流有极强的冲刷性破坏力,不仅磨损泵壳,也磨损叶轮本身。

泵壳、叶轮磨蚀示意图

  针对原有防腐离心泵应用中存在的三种不足,我们进行了创新改良。

  三、创新的目的

  提供一种泵机部有充盈的冷却液,冷却流体呈负压,密封接触的流体相对为清液,密封运行安全性高,叶轮无背叶凸条、消耗功率少,泵壳、叶轮相对磨损少的新一代防腐离心泵。

  四、目的实现方法

  改良的技术方案是:重新设计离心泵的叶轮,取消原有技术中叶轮的背叶片,加厚叶轮的幅板,在幅板上开设径向的排液孔和轴向的补液孔,在幅板后侧设置凸环和存液腔,并在泵壳上与存液腔对应的部位开设存液凹坑。安装时,叶轮背面幅板上的凹坑与泵壳上的凹坑互合组装,叶轮的凸环套设在泵壳上的凹坑内,使冷却液的存液腔形成一个相对封闭的容腔。

新型泵冷却系统、叶轮结构示意图

新型叶轮实物图

  五、工作机理

  泵机运行时旋转的叶轮,使排液孔产生抽吸力,抽吸存液腔中的液体。存液腔中液体被抽吸时,就呈负压状态。为了使存液腔中冷却密封的存液不升温,在叶轮幅板上设置的补液孔就会在存液腔负压的作用下向存液腔中补液,使存液腔中的流体流动,使密封部始终保持较低的流体温度。泵机在工作时,存液腔中的流体随叶轮的旋转而旋转,在离心力和重力的作用下,把存液腔中流体里的固体颗粒物甩向存液腔的内周部,使存液腔中心部的流体呈清液状态,减少了固体颗粒物对密封组件(橡胶密封圈和机封的动静环)的冲刷和磨损。

  在这个技术方案中,由于叶轮去除了背叶凸条,叶轮的流阻减小,进而使轴密封消耗降低,节省了能耗!也因为没有了背叶凸条,叶轮在运行过程中消除了由背叶片所产生的涡流,进而使泵壳的磨损减小。

  六、小结

  一种离心泵的创新,仅仅改变了一个叶轮的结构,就统筹性提升了泵效率、泵密封可靠性、泵耐磨性三个历史性难题,就使整个泵机的效率提升5~8%,并降低了密封部位的流体温度,降低了密封部位的流体压力,能使密封部的流体既呈负压状态,压力又不会升高或降低,密封部流体不受工况条件限制,密封部流体流动性好,含固量少,使泵机的轴密封安全性、可靠性大幅度提高,还使泵机防腐耐磨的性能提升,延长了泵机的使用寿命,提升了泵机的整体安全性、可靠性!

  附:常见问答

  问:为什么这种创新离心泵的机封或动力密封寿命会长?
  答:1、因为密封部位冷却液不会断流;2、密封部位的冷却液始终为负压状态;3、密封部的流体中含颗粒物少,相对为清液,没有砂粒对机封或橡胶圈磨损。所以密封寿命相对较长。

  问:为什么密封部位的冷却液不会断流,且比较充盈?
  答:因为密封部位设有存液腔(见上图),存液腔中储存有充盈的冷却流体。

  问:为什么密封部位的冷却液始终会处于负压状态?
  答:因为冷却存液腔设有外排的排液孔和补液的补液孔,排液孔通过叶轮的离心力向外抽排存液腔中的流体,由于排液孔的排液量设计大于补液孔的补液量,再加之存液腔为相对封闭的容腔,因此存液容腔中的液体只要泵机运转而不脱液,就会处于负压状态。

  问:为什么密封部位接触密封的流体是相对的清液,对机封不会产生磨损?
  答:因为新型泵在密封部位设置了环形存液腔,泵机工作时,流体在存液腔中快速旋转,在离心力的作用下,固体颗粒物被甩到存液腔的内周面,进而通过排液孔排出。这样使得接触密封的液体就基本为清液,这种工作机理的设置,有效地提高了密封的安全可靠性。

  问:为什么新型泵比较节能,能节能5~8%?
  答:因为新型泵的主叶轮上不采用外凸的背叶片,泵机运行时,叶轮的流阻减少,泵机的功耗也随之降低。虽然减压流道也产生部分功耗,但是其消耗量微乎其微,与原有技术比能降低功率消耗5~8%。

  问:为什么型离心泵的整体耐磨性能提高了?
  答:因为新型离心泵的叶轮不采用外凸的背叶片,叶轮背部是光滑的圆盘状,泵机运行时没有阻力,没有涡流旋转,因此也减少了带浆涡流对泵体的冲击性、挖凿性磨蚀,进而提升了泵机蜗壳的耐磨性能。

  问:新结构的叶轮与原有机泵通用吗?可以互换吗?
  答:新叶轮与我公司原有的B型结构的离心泵可以互换、互配。如果不是B型结构的离心泵可采取两种方法:一种是更换泵壳;另一种是在泵壳上加工一个凹坑。其它组件全部通配。

  问:这个改良创新技术可以用在那些型号机泵上?
  答:这个改良创新的技术适用于我公司的以下型号:UHB-ZKUHB-UFUHB-ZUHB-FXUHB-PFS等系列泵。

  问:这个创新技术可以与那些密封匹配?
  答:可以和各种机封、K型动力密封匹配,例如:K型动力密封、抗空转双密封、WB2、WB3、169等单端面机封、双端面机封。

  问:这项技术的知识产权保护了没有?
  答:这项技术创新已申请了多项知识产权保护。

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