摘　要：本文对应用较广泛的单级双吸离心泵的填料密封问题提出了新的结构并运用到实际生产中，该结构可延长填料密封使用寿命并提高泵效率，新型填科密封结构具有显著的节能特性。
　　关键词：单级双吸离心泵；填料密封；锥形轴套；节能
　　填料密封因其结构简单、装拆维修方便、成本低廉而广泛应用于单级双吸离心泵上，所用材料一般为油浸石棉盘根软填料。通过对单级双吸离心泵填料密封的多年研究，提出了改用锥形轴套以及对中高扬程（一般大于50m）的泵采取通水槽引进口接近泵体基圆的办法，可以使泵填料密封使用寿命延长，明显降低填料密封功耗而提高泵效率。
　　1　填料密封的机理
　　填料密封不是因固体填料与旋转轴套紧密贴合阻止内部密封流体介质向外泄漏，而是通过固体填料与旋转轴套贴合面问形成的一层很薄的环形间隙，间隙里充满着润滑油膜，起润滑轴套与密封流体介质的作用。当泵在开机过程中，泵体的吸入蜗室内形成一定的真空，这层润滑油膜就阻止泵体外部空气被吸入，使得泵能够正常开机；当泵运转的时候，这层润滑油膜就阻止来自泵体压水室的有压密封流体介质向外和向泵腔内泄漏。这层润滑油膜来自所用的填料，填料一般为石棉，其内部组织有着较大的空隙，均由润滑油充满，密封润滑油膜就靠填料压盖的逐步压紧来补给。当泵运行一段时间后，由于轴套与润滑油膜问有相对运动，会产生一些热量，为了散热需要，填料密封处允许有微量介质向外泄漏，已有的润滑油膜就会随所泄漏的介质逐渐减薄，Z终造成润滑油膜在泵使用一段时间后消失，进而造成填料密封完全失效产生大量介质向外泄漏，轴套磨损，这时就要重新将填料压盖压紧一些，将储藏在填料中的润滑油挤压出来，形成新的密封润滑油膜。多次重复这种循环，直到填料中的润滑油很少甚至没有时，就需要更换新填料。所以压装新填料不用压得很紧，使用一段时间后，再逐步压紧。
　　2　传统单级双吸离心泵填料密封的缺陷
　　传统单级双吸离心泵填料密封腔通常是圆柱形腔体的，轴套外圆也是直的，其优点是结构简单易于加工。
　　填料同轴套外壁和填料函内壁贴合，压紧填料压盖，迫使填料缩小其内径和涨大其外径，由此形成了填料对轴套表面和填料函内壁的接触力，随着压盖的进一步压紧，这种接触力就逐渐加大，这也就提高了填料与轴套的动密封和填料与填料函内壁的静密封的能力。但是这种接触力的大小在填料函内沿轴线方向并非处处相等，而是离压盖越远，接触力越小，靠近Z里边填料的接触力甚至为零，起密封作用的润滑油膜在靠近压盖附近易于形成，靠近Z里面几乎不能形成润滑油膜。
　　压盖压得越紧，则填料与轴套贴合得越紧，此时若填料与轴套间的介质泄漏量为零的话，因摩擦而产生的热量则会加大，轴套会磨损，填料有被烧损的可能。在使用单级双吸离心泵尤其是扬程大于50m的中高扬程的单级双吸离心泵时，来自压水室的密封水压力大，有时就会出现密封的外边三圈填料压得冒烟了也还封不住水，外边三圈填料很快失效，有的使用不到一个月就需要换新填料。
　　在实际工作中我们发现，填料环Z里边的两圈填料相对而言压得不紧，时有进气现象，影响泵的启动；在泵运行时，从压水室过来的高压水绝大部分从Z里边的两圈未压紧的填料内孔处流进泵吸水室，从而造成外面三圈填料处无水泄漏到外面，填料密封很快失效，对泵运行中的容积效率有影响。
　　3　填料密封的改进
　　3.1改圆形轴套为锥度轴套
　　传统排灌用单级双吸离心泵的轴套为圆形轴套，使用过一段时间后，外圆会有磨损，可以将其车成带有锥度的外圆。单级双吸离心泵密封轴套的壁厚一般为5mm～12mm，车成锥度轴套时，轴套小头端再小1mm～3mm，Z大车削量在小头端的尾部且不超过壁厚的30％，用锥度来表示一般为0.5°～1.0°为宜，单级双吸离心泵制造厂在制造新的锥度轴套时按0.5°～1°为宜。
　　填料尺寸比填料腔尺寸稍大1mm-2mm，用传统圆形轴套时填料需要压扁，在改用锥形轴套时可以少压填料或不压填料直接填装。
　　锥形轴套填料密封的优点：
　　1）填料压盖的压力易于传递到填料腔底部的填料上，填料环里边的两圈填料也压得紧，使填料受力均匀，从而使密封润滑油膜长且保持期寿命延长，密封效果好。
　　2）锥形轴套的磨损小，使用寿命是圆形轴套的两倍，对已经磨损过的圆形轴套进行锥度车削可以重新利用，能降低配件费用。
　　3）可以降低填料密封功率消耗，提高泵效率约1％，节电效果明显。
　　3.2密封通水槽进口接近泵体基圆
　　对单级双吸离心泵而言，其扬程范围大致在10m～160m，对扬程大于50m的属于中高扬程单级双吸离心泵，传统单级双吸离心泵填料密封的通水槽引进口的位置大多远离泵体基圆，且都是铸造出来的，因铸造丁艺需要，尺寸往往作得太大，大量高压水通向密封填料，对密封润滑油膜的寿命影响很大。在多年的单级双吸离心泵设计生产与实际运行中发现，将通水槽的引进口开得靠近泵体基圆附近时，既不影响泵体的铸造工艺，又可以使密封水压力降低到0.2MPa～0.5MPa，较为适合于填料密封的水封压力，减小了密封高压水对密封润滑油膜寿命的影响，延长了填料密封的使用寿命。
　　对中小型单级双吸离心泵而言，小尺寸通水槽难于铸造出来，可以待中开面加工好后，直接用砂轮手工打磨出小尺寸通水槽。对高扬程单级双吸离心泵，通水槽尺寸小一些，铸造通水槽困难，也可以直接手工打磨。
　　4　填料密封的泄漏量
　　单级双吸离心泵填料密封只是尽可能地降低泄漏流量，而不是也不可能完全不允许泄漏，一定量的泄漏不但允许，而且是必须和有益的，少量适宜的泄漏不但可以降低填料、轴套及填料函的温度，同时也是轴套与填料之间的一层圆环形水膜润滑剂。
　　单级双吸离心泵填料密封正常工作的标志是：水会从填料与轴套之间渗漏出来，这种渗漏应该是一层薄薄的流束，它汇集成一滴一滴的滴漏，密封处于断断续续滴水是理想状态。
　　在标准JB/T53062（一般清水离心泵产品质量分等》中规定有清水离心泵填料密封的泄漏量，对单级双吸离心泵而言是两边轴套泄漏量的总和。填料密封的泄漏量还应该与泵扬程有关，扬程越高，泄漏量就越大，这一点标准中没有提及。
　　5　新型填料密封的试验结果与节能效果
　　单级双吸离心泵在使用中Z大的问题就是填料密封泄漏与使用寿命问题，通过改用锥形轴套和通水槽引进口开到泵体基圆处等办法，可以延长填料密封寿命，提高泵效率1％，改进后的填料密封具有显著的经济与社会效益，现以中等偏小的250S39泵采用本文提出的新型填料密封为实例来详细计算其节资节能效果：
　　250S39型单级双吸离心泵：其设计流量为485m/h，设计扬程为3m，装传统轴套试验泵效率为80.1％，装锥形轴套后并改通水槽后，在同样试验条件下测试泵效率为81.3％，泵的轴功率由64.3kW降低为63.4kW，每小时节电0.9kw•h，一年按300天连续计算，可以节电0.9x24×300=6480kW.h，工业电价按0.5元，kW•h计算的话，单台泵可以节约电费6480x0.5=3240元。传统填料密封轴套半年换一次，填料一般三个月换一次，采用本文的新型填料密封后一年换一次轴套，填料六个月换一次，这样大约可以节约800元资金。250S39泵改用本文的新型填料密封后，单台泵一年可以节约运行电费与配件费用3240+800=4040元。
　　以四川新达泵业股份公司为例，该厂一年生产单级双吸离心泵2000台以上，现就以250S39泵来计算是切合实际和可信的，一年算下来，可以为社会节电：6480x2000=12960000kW•h，一年可以节约运行电费与配件费用：4040x2000=8080000元，社会经济效益显著。将此新型填料密封机理运用到量大面广的Is型单级单吸清水离心泵上同样可行。
　　6　结论
　　对产量大应用面广的单级双吸离心泵填料密封改用0.5°～1°的锥形轴套方法：密封效果良好且填料密封寿命延长一倍以上；又可以降低密封的功耗，提高泵效率约1％，节约运行电费的效果明显；还可以延长轴套易损件的使用寿命，节省配件费用。
　　锥度轴套新型填料密封在能源日趋紧张，政府号召节能减排的今天，具有广泛推广价值。
　　参考文献：
　　[1]沈阳水泵研究所中国农业机械化科学研究院.叶片泵设计手册.机械工业出版社，1983.07.
　　[2]张元华.泵用填料密封的原理及填料的缠法.设备管理与维修.1992.11.
　　[3]张元华.泵用填料密封的探讨润滑与密封，1992.01.