液下泵密封的改進

陶春雷，陳美娜

(1.中信鈦業股份有限公司，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

目前生產鈦白粉的企業，主要有硫酸法和氯化法生產工藝。氯化法生產工藝中，其中間產品四氯化鈦液體，需要用泵進行輸送。但是四氯化鈦這種介質泄露后，與空氣反應會變成酸，對環境和設備等腐蝕比較嚴重，所以，輸送四氯化鈦介質的泵要求不允許泄露。而且，國家對企業環保要求越來越嚴格。所以，如何克服泄露現象，是生產工藝中比較頭疼的問題。

現鈦白行業氯化工序針對四氯化鈦(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。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，并且加0.1～0.3MPa氮氣進行保護。由于泵所在的密封罐中，有時壓力高于保護氮氣壓力，造成填料箱處泄露，影響環保。

目前液下泵的軸封基本結構見圖1。

1.填料壓蓋；2.填料函體；3.氮氣嘴；4.節流套；5.支撐管；6.軸承架； 7.軸套；8.填料；9.氮封環；10.氮氣管路；11.泵軸；12.出液管 圖1 液下泵的軸封基本結構

2 改造過程

分析泄露原因：(1)由于液下泵在運行過程中葉輪后側壓力升高，經過支撐管后密封側壓力升高，造成泄露；(2)密封罐內壓力升高也是密封泄露的原因；針對上述原因，需要對液下泵的密封結構進行改進，以解決泄露問題。

如采用機械密封形式，由于安裝機械密封的泵軸徑比較粗大，密封體積比較大，而且泵轉速為1450 r/min又比較高，密封面還得配置沖洗冷卻系統，普通的機械密封容易造成密封冷卻液泄露，進入密封罐內對物料形成污染，且造價較高，維修維護起來不方便。而干式密封存在密封面沒有潤滑，磨損快，后續更換消耗量大。所以需要設計一種密封裝置，工作起來不受生產變化影響，軸封不泄露。

經過查閱相關文獻，確定采用PTFE唇形密封作為改進四氯化鈦液下泵密封泄露的方案。該唇形密封既能耐溫，又能耐干運轉。具體方案為在原有填料密封結構基礎上增加PTFE唇形密封的組合結構，該結構可增加泵密封的嚴密性，密封使用壽命長，確保四氯化鈦無泄漏。

3 改造實施方案

1.軸承箱體；2.填料函體；3.氮封環；4.出液管；5.氮氣管路支撐管； 6.密封座；7.下軸承座；8.盤根套；9.填料壓蓋；10.氮氣嘴； 11.密封套；12.密封圈 圖2 改造后液下泵的軸封基本結構

圖3 PTFE唇形密封圈結構

泵軸上增加一個軸套，支撐管內壁加裝密封腔體，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，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原填料密封完全可以杜絕生產過程中軸封泄露。具體見圖2。

PTFE唇形密封圈外采用不銹鋼骨架，進口PTFE原料。密封圈唇口內壁設計與軸轉向相反的螺紋槽，當軸旋轉時會產生一個向內推力，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,特別適用于無油或少油狀態工作，即使長期停機后再度啟用,也能立即擁有低磨擦特性，特別適用于高速旋轉應用,線速度可達30 m/s，最高使用溫度可達350℃，具有耐強堿強酸、耐磨性能優等特點。PTFE唇形密封圈結構見圖3。

4 改造實施效果

使用原密封結構的四氯化鈦液下泵在保證密封結構不泄露的前提下可在線使用三個月；而采用此方法改造的現有生產線上的原有四氯化鈦液下泵，可在線持續使用超過六個月無泄露。通過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題，可連續杜絕了跑冒滴漏，減少環保壓力，降低維修成本。