高溫熔鹽液下泵的設(shè)計(jì)

王炳波　隋金敏

（煙臺(tái)恒邦泵業(yè)有限公司，煙臺(tái)264000）

高溫熔鹽液下泵的設(shè)計(jì)

王炳波隋金敏

（煙臺(tái)恒邦泵業(yè)有限公司，煙臺(tái)264000）

本文分析了煙臺(tái)恒邦泵業(yè)有限公司開(kāi)發(fā)的YLG系列高溫熔鹽液下泵，介紹了整臺(tái)泵的結(jié)構(gòu)，采用了先進(jìn)的軸承結(jié)構(gòu)，有效的潤(rùn)滑方式，獨(dú)特的迷宮密封型式，是抽送480℃以下的高溫熔鹽（硝鹽、三聚氫胺、富馬酸、高錳酸鉀等）和高溫導(dǎo)熱油的專用特種泵。

高溫熔鹽液下泵軸承結(jié)構(gòu)潤(rùn)滑迷宮密封

引言

抽送 480℃以下的高溫熔鹽（硝鹽、三聚氫胺、富馬酸、高錳酸鉀等）和高溫導(dǎo)熱油的液下泵，在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，泵體、泵蓋、葉輪和軸都浸沒(méi)在高溫熔鹽中，高溫熔鹽的熱量順著軸會(huì)傳遞到軸承箱體當(dāng)中，軸承箱體中軸承的溫度達(dá)到80℃以上，超過(guò)了滾動(dòng)軸承正常運(yùn)轉(zhuǎn)的溫度范圍。這種高溫的工作環(huán)境對(duì)滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑和密封系統(tǒng)提出了較高的要求，如何保證滾動(dòng)軸承在高溫的工作環(huán)境下處于潤(rùn)滑良好的工作狀態(tài)是整臺(tái)泵能否正常運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵。

YLG系列高溫熔鹽液下泵是煙臺(tái)恒邦泵業(yè)有限公司在消化吸收國(guó)內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出的新產(chǎn)品，是現(xiàn)有液下泵的更新?lián)Q代產(chǎn)品。其安裝尺寸按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或用戶要求設(shè)計(jì)，整臺(tái)泵采用了先進(jìn)的軸承結(jié)構(gòu)，有效的潤(rùn)滑方式，獨(dú)特的迷宮密封型式，是抽送480℃以下的高溫熔鹽（硝鹽、三聚氫胺、富馬酸、高錳酸鉀等）和高溫導(dǎo)熱油的專用特種泵。主要適用于化工、化肥、順酐、苯酐、三聚氫銨、金屬冶煉和石油煉制等行業(yè)。

1　產(chǎn)品的性能范圍與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.1性能范圍

YLG系列高溫熔鹽液下泵進(jìn)出口直徑：DN32～150mm，流量：6.3～460m3/h，揚(yáng)程：5～50m，特殊性能可另行設(shè)計(jì)。

1.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

YLG系列高溫熔鹽液下泵是立式懸臂泵，主要由泵體、泵蓋、葉輪、軸套、滑動(dòng)軸承、泵軸、接管、出液管、迷宮密封、軸承箱體、電機(jī)座、底板、聯(lián)軸器、冷卻水管、立式電機(jī)等組成。泵底板以下稱之為液下部分，安裝時(shí)被插入高溫熔鹽中，泵體、泵蓋、葉輪都浸沒(méi)在液面之下，轉(zhuǎn)動(dòng)葉輪就能把高溫熔鹽抽送出去，葉輪通過(guò)泵軸和接管與底板上方的軸承箱體、電機(jī)相連。軸承箱體內(nèi)裝有二套角接觸球軸承，一套圓柱滾子軸承，軸承由復(fù)合鈣基子脂潤(rùn)滑。下軸承箱體外腔有封閉的水腔室進(jìn)行水循環(huán)冷卻，以阻止因液下溫度較高，串熱至軸承部位，降低軸承溫度。水冷腔焊有兩根 DN25的冷卻水管，冷卻水量以 0.6～0.8 m3/h，壓力0.1～0.2MPa為宜，保證軸承箱體的溫度不高于軸承的正常使用范圍。

泵軸是一根長(zhǎng)軸，整臺(tái)泵共有三個(gè)軸承支承點(diǎn)，底板上面為兩個(gè)滾動(dòng)軸承支承點(diǎn)：角接觸球軸承和圓柱滾子軸承，底板下面為滑動(dòng)軸承支承，支撐部位多，泵運(yùn)行平穩(wěn)。

泵底板和出液管上安裝的填料密封，只起防止熔鹽飛濺出來(lái)和不小心冷水濺入泵中的作用，在正常使用時(shí)，無(wú)需壓緊。

2　產(chǎn)品的改進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1傳統(tǒng)高溫熔鹽液下泵軸承的脂潤(rùn)滑水冷卻結(jié)構(gòu)

傳統(tǒng)高溫熔鹽液下泵的滾動(dòng)軸承采用脂潤(rùn)滑，上端的兩套角接觸球軸承，承受雙向軸向力和部分徑向力，中間的圓柱滾子軸承，僅承受徑向力。圓柱滾子軸承的外部設(shè)計(jì)有水冷卻室，由軸散發(fā)的熱量通過(guò)大流量的冷卻水很快被帶走，使往上端角接觸球軸承的傳熱量盡量減少。潤(rùn)滑脂由軸承壓蓋中的油杯加入，同時(shí)潤(rùn)滑兩套角接觸球軸承，軸承箱體上裝有骨架油封，防止?jié)櫥孤丁鹘y(tǒng)的軸承結(jié)構(gòu)形式如圖1所示。

圖1

這種脂潤(rùn)滑水冷卻結(jié)構(gòu)對(duì)軸承、軸的散熱和冷卻是有效的，但是上端的兩套角接觸球軸承僅僅依靠一個(gè)油杯中流下的潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑，在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)第二套軸承的潤(rùn)滑效果不好。利用軸承箱體中的骨架油封密封潤(rùn)滑脂，這種結(jié)構(gòu)屬于接觸式密封結(jié)構(gòu)型式。骨架油封與軸直接接觸，運(yùn)轉(zhuǎn)中磨擦力較大，發(fā)熱亦大，接觸面容易磨損，從爾導(dǎo)致密封性能下降，骨架油封需要3個(gè)月更換一次，維護(hù)、保養(yǎng)麻煩。

2.2改進(jìn)后高溫熔鹽液下泵軸承脂潤(rùn)滑水冷卻結(jié)構(gòu)

針對(duì)傳統(tǒng)脂潤(rùn)滑水冷卻結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)，我公司對(duì)泵軸承箱體的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)。先將角接觸球軸承裝在軸承套上，然后將軸承套裝在軸上，軸承套與軸之間為間隙配合，拆卸簡(jiǎn)單。軸承箱體上增加了一個(gè)注油孔和一個(gè)放油孔。潤(rùn)滑脂從軸承壓蓋和軸承箱體上的兩個(gè)注油孔進(jìn)入到軸承箱體中，兩套角接觸球軸承中間裝有固定的軸承間隔環(huán)和旋轉(zhuǎn)的軸承甩油環(huán)，軸承甩油環(huán)在跟隨軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，能將潤(rùn)滑脂均勻甩出去潤(rùn)滑上下兩套軸承，通過(guò)放油管可以定期更換潤(rùn)滑脂，潤(rùn)滑軸承效果良好。改進(jìn)后的軸承結(jié)構(gòu)形式如圖2所示。

圖2

2.3迷宮密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

潤(rùn)滑脂的使用壽命是有限的，由于剪切作用和老化，其潤(rùn)滑性能在工作過(guò)程中逐漸降低，在使用中磨屑也逐漸增多，因此，每隔一段時(shí)間都要補(bǔ)充或更換一次潤(rùn)滑脂。在本臺(tái)泵的軸承結(jié)構(gòu)中，利用軸承壓蓋和軸承箱體上的注油孔定期補(bǔ)充潤(rùn)滑脂，利用軸承箱體底部的放油管定期將老化的潤(rùn)滑脂排出來(lái)，補(bǔ)充和更換潤(rùn)滑脂非常方便，保證了軸承始終處于良好的潤(rùn)滑狀態(tài)。

密封潤(rùn)滑脂的結(jié)構(gòu)由接觸式的骨架油封密封結(jié)構(gòu)改為非接觸式密封的迷宮密封結(jié)構(gòu)。非接觸式密封的密封裝置和所需密封部位間不發(fā)生直接接觸。密封間隙處，除了存在潤(rùn)滑脂摩擦外不會(huì)出現(xiàn)其他任何的磨擦，這種結(jié)構(gòu)不產(chǎn)生磨損，使用時(shí)間較長(zhǎng)也不會(huì)產(chǎn)生明顯的熱量，可適用于轉(zhuǎn)速較高的場(chǎng)合。

迷宮密封是在泄漏通道內(nèi)設(shè)多個(gè)齒和槽，來(lái)增加泄漏流動(dòng)中的阻力，當(dāng)泄漏通道兩端壓差全部消失，基本可實(shí)現(xiàn)不漏。迷宮密封有以下特點(diǎn)：

（1）對(duì)一般密封不能勝任的高溫、高壓、高速和大尺寸密封特別有效；

（2）密封性良好，特別適于高速密封；

（3）加工、裝配良好時(shí)，一般不需要維護(hù)；

（4）無(wú)摩擦、功耗小，使用壽命長(zhǎng)。

本結(jié)構(gòu)利用迷宮密封壓蓋和軸承箱體的齒槽形成新式的迷宮密封，在實(shí)際使用過(guò)程中可以有效地防止?jié)櫥男孤?/p>

3　結(jié)束語(yǔ)

新設(shè)計(jì)的YLG系列高溫熔鹽液下泵，采用了改進(jìn)后的軸承結(jié)構(gòu)，增加了軸承甩油環(huán)、軸承間隔環(huán)、放油管、迷宮密封壓蓋等零件，潤(rùn)滑脂從軸承壓蓋和軸承箱體上的兩個(gè)注油孔進(jìn)入到軸承箱體中，軸承甩油環(huán)在跟隨軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，能將潤(rùn)滑脂均勻甩出去潤(rùn)滑上下兩套軸承，通過(guò)放油管可以定期更換潤(rùn)滑脂，潤(rùn)滑軸承效果良好。利用迷宮密封壓蓋和軸承箱體的齒槽形成迷宮密封，既能夠防止?jié)櫥男孤挚梢圆辉谳S承箱體上安裝骨架油封，省去了更換密封件的麻煩，維護(hù)、保養(yǎng)簡(jiǎn)單。

經(jīng)過(guò)在客戶現(xiàn)場(chǎng)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)證明，新設(shè)計(jì)的YLG系列高溫熔鹽液下泵使用效果良好，維護(hù)、保養(yǎng)容易，潤(rùn)滑脂不易泄露。改進(jìn)后的軸承結(jié)構(gòu)已獲得國(guó)家實(shí)用新型專利ZL 2012 2 0513741.6，可以在高溫熔鹽液下泵的生產(chǎn)過(guò)程中大范圍推廣。

［1］張松林.《最新軸承手冊(cè)》.北京：電子工業(yè)出版社，2007.1.

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

［3］成大先.《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第四版 第3卷 北京：化學(xué)工業(yè)出版社2002.1.

［4］楊敏官，高波，賈衛(wèi)東等.熔鹽泵軸承冷卻及潤(rùn)滑系統(tǒng)的分析.江蘇大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），第26卷第2期，2005.3.

Design of the High Temperature Molten Salt Liquid Pump

WANG Bingbo，SUI Jinmin
（Yantai Humon Pump Co.，Ltd.，Yantai 264000）

This paper analyzed the YLG series under the high temperature molten salt liquid pump，developed by Yantai Humon Pump Co.，Ltd.，introduces the structure of the pump.The pump adopts the advanced bearing structure，effective lubrication，unique labyrinth seal，it is the specially pump what is pumping under 480℃hightemperaturemoltensalt（nitrate，melamine，fumaricacid，potassiumpermanganate，etc.）andspecialhightemperatureheat conduction oil pump.

high temperature molten salt liquid pump，bearing structure，lubrication，unique labyrinth seal