高压往复式柱塞泵泵头密封的改进

高压往复式柱塞泵泵头密封的改进

【摘 要】通过试验研究，液压往复柱塞泵密封的结构设计，柱塞泵的油、水泄漏方式以及泵结构设计上不太合理而造成油水分离不良， 从而影响泵的润滑效果。针对存在的问题， 提出了改进柱塞泵泵头设计，分析了柱塞在往复运动中的压力分布、泄漏量的变化规律以及密封元件的变形对密封性能的影响。为配合密封的改进研究，对泵头的结构进行改进。从设计原理看泄漏的压力水经过泵头头一道密封处开一个排液孔，从而达到油和液体的分隔开来，而在泵头处又设置了一道密封。这样从头道密封泄漏的液体在设有排液口处在没有压力情况下，无法通过第三道密封装置，从而完全彻底的油和液体的彼此分离开来，即使泄漏的液体也不会影响到主轴泵体主轴箱中，其主部零件润滑得到充分的保证和保护。理论计算与实验结果基本上是一致的，使泄漏的油水均流向机外，可以从根本上解决油水分离问题，使其密封性能和耐磨特性的改善和提高， 确保泵正常工作。

【关键词】柱塞泵；往复密封；密封的改进

随着我国社会的不断进步发展，现在油田以进入高含水质期，二次采油技术得到了广泛应用，特别是在弱碱三元复合使用的柱塞泵出现，泵腐蚀结垢现象严重和检泵周期短现象，严重影响油田原油产量，增加采油成本也在一定程度上影响了弱碱三元复合驱油技术的推广，新研发的新型四柱塞泵往复式注液泵恰恰解决了一直困扰油田发展配套驱油田技术的难题。

高压往复式柱塞泵是国家科技部针对油田第三次开采注入驱油专门立项研发的专利产品。由于该产品设计结构和传动方式与传统柱塞泵相比为升级换代产品，不仅有显著的节能效果，而且占地面积少、噪音低、震动小，泵效高的优点。研发立式往复式四柱塞注液泵的成功，不仅适用于油田，海洋钻井平台注水注液，也适合于电厂，化工等领域的工业用泵，工程高压液压泵，及民宅高层增压泵等用途，应用领域非常广泛，泵的具体特点为占地面积小，噪音低，泵的校率高，使用寿命长等优点与传统柱塞泵相比具有的区别和特点为1）密封采用航天技术材料，具有记忆性，自润滑，自修复的功能2）采用特殊工程塑料，使该泵具有耐腐蚀，耐磨损3）泵的传统部分采用全滚动技术具有噪音低，振动小、运动阻力小4）采用军工模块的装配方式维修方便简单。

由于采用先进巧妙的机械组合独有机构传动的方式将电机通过膜片联轴器硬链接，该泵是把高速旋转机械能转化成直线运动压力能，并通过四柱塞直线对角分布实现泵综合高效和四项供液往复式压力能，使得新型泵与老式三柱塞泵在同压力，同排量和同工况条件下，能使得新型泵与老式三柱塞泵在同压力同排量和同工作情况下，使用电动机功率大大不一样，原来皮带传统应用55kw电动机带动是三柱塞泵，现应用37kw的电动机四柱塞泵完全满足要求。 然而，与其他新型专利产品一样也有一个不断改进和完善的过程。高压往复式柱塞泵在一年半的试运行中各项技术指标基本达到设计要求，只有泵头密封存在运行几百小时后就出现渗漏现象。针

对上述问题我参加了关于改进高压往复式柱塞泵密封结构的分析和研究。并根据所学的知识，查阅了国内外大量有关密封结构的资料。对泵头的密封形式、泵的运动特点、传动的受力状态重新进行设计校核和试验。

新型四柱塞泵往复式注液泵的基本原理 1.发现问题

1.1因泵头前端的工程塑料配比强度不够，造成泵头导引密封处出现裂痕现象，究其原因是加工工艺出现了问题，在注胶完成后，泵头没有马上进行应力处理。

1.2第一道、第二道密封圈没有预紧力，在压力达到12.5mpa时虽然y型圈预紧张力打开，但预紧力不够，使密封圈不能达到预期的密封效果。

1.3因为泵头的结构还不完善，压缩时水沿着柱塞轴的方面泄漏，泄漏的水一小部分进入到泵体内，造成主轴润滑油乳化，使传动部套润滑恶化磨损零件。 2.柱塞密封的结构的改善

为配合密封泵头的改进研究。对泵头的结构设计进行改进，从设计原理看，泄漏压力水经过泵头一道密封处开一个排液孔，从而达到油和液体分隔开来，而在泵头处又设置了一道密封，这样从第二道密封泄漏的液体在设有排液孔处，在没有压力的情况下，无法通过第三道密封装置，从而完全彻底的达到油和液体彼此分离开来，之后加了第三道密封圈。这样，因为有了第三道密封后，在排

液孔处即使有液体泄漏，也不会影响到主轴泵体主轴箱中其他部分零件润滑得到充分的保证和保护。

从多次的试验情况看，油水分离效果还是十分显著的，根据径向柱塞泵的泄漏方式和途径可知，水是在重压力下渗入泵体主轴箱内的，把所有柱塞水平配置对称，还可降低振动，在加上在无压力下，有第三道密封，在第三道密封前有排夜孔通道，这样在严密封下，泄漏液体再也流不入泵体主轴箱内，达到了密封效果。随后在密封圈选择上下了一定功夫，最后经过运行时间考验，选用车氏和我公司共同开发的耐磨耐腐蚀自润滑密封圈结合。

从结构上看。该泵采用单拐转轴驱动，泵体圆周分布四个柱塞对称。主轴转一圈，各个柱塞完成工作一次，因为工件介质是纯水，粘度低，无润滑。纯水的粘度是液压油的1/30--1/50在同等工况条件下。水的泄漏量是液压油的30--50倍。另外水的润滑性也差得多。因此要使水压泵输出较高的压力与流量。就必须减小摩擦数量和泄漏途径。所以在常用三柱塞泵中阀配流的径向柱塞泵比较适合作水压驱动泵。

这样，当泵作为水泵时，在高压水的作用下，对泵头的密封提出更高的要求和更苛刻的标准。对密封材料选用上提出更严格的要求。我们经大量实验筛选最后选用车氏组合密封圈和青岛出品高强度y型组合密封圈。从而提高了密封强度延长了使用寿命。 缸体中柱塞下端面固定平动体在偏心转外圆周上，当泵轴旋转时，柱塞在缸体中间压缩，往复运行。从而完成了一次压缩过程。

在注液时，高压液体沿柱塞和缸体的经向间隙泄漏而进入泵体主轴箱中。因主轴箱中的润滑油是液压油。在泵体为水力高压泵时。高压水沿着柱塞与缸体孔间隙泄漏到主轴箱内。这样破坏了主轴箱内各运动零件之间的润滑状况。为避免这种情况发生高压水泵的密封结构设计上要采取相应措施。

为配合密封的改进研究，对泵头的结构设计进行改进。从设计原理看泄漏的压力水经过泵头头一道密封处开一个排液孔，从而达到油和液体的分隔开来，而在泵头处又设置了一道密封。这样从头道出封泄漏的液体在没有排液口处在没有压力情况下，无法通过第三道密封装置，从而完全彻底的油和液体的彼此分离开来，即使泄漏的液体也不会影响到主轴泵体主轴箱中，其主部零件润滑得到充分的保证和保护。

通过这次实习实践，在进行水压泵的设计，要求对工件制造工艺精度的选定，关键部位的材料选用，加工零件精度要求非常严格，要考虑的问题更加全面，只有不断地通过实践和学习，积累更加丰富的经验。只有通过学习把握设计，制造选择合理材料，工艺这几道关键业务知识和应用。才能设计生产出更加符合工程要求和更好的机械设备产品。才能为绿色制造绿色生产。为中国创造提供一个强有力的先进产品。