高溫熔鹽液下泵的設計

王炳波　隋金敏

（煙臺恒邦泵業有限公司，煙臺264000）

高溫熔鹽液下泵的設計

王炳波隋金敏

（煙臺恒邦泵業有限公司，煙臺264000）

本文分析了煙臺恒邦泵業有限公司開發的YLG系列高溫熔鹽液下泵，介紹了整臺泵的結構，采用了先進的軸承結構，有效的潤滑方式，獨特的迷宮密封型式，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）和高溫導熱油的專用特種泵。

高溫熔鹽液下泵軸承結構潤滑迷宮密封

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）和高溫導熱油的液下泵，在運轉時，泵體、泵蓋、葉輪和軸都浸沒在高溫熔鹽中，高溫熔鹽的熱量順著軸會傳遞到軸承箱體當中，軸承箱體中軸承的溫度達到80℃以上，超過了滾動軸承正常運轉的溫度范圍。這種高溫的工作環境對滾動軸承的潤滑和密封系統提出了較高的要求，如何保證滾動軸承在高溫的工作環境下處于潤滑良好的工作狀態是整臺泵能否正常運轉的關鍵。

YLG系列高溫熔鹽液下泵是煙臺恒邦泵業有限公司在消化吸收國內外先進技術的基礎上開發出的新產品，是現有液下泵的更新換代產品。其安裝尺寸按國家標準或用戶要求設計，整臺泵采用了先進的軸承結構，有效的潤滑方式，獨特的迷宮密封型式，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。

1　產品的性能范圍與結構設計

1.1性能范圍

YLG系列高溫熔鹽液下泵進出口直徑：DN32～150mm，流量：6.3～460m3/h，揚程：5～50m，特殊性能可另行設計。

1.2結構設計

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、滑動軸承、泵軸、接管、出液管、迷宮密封、軸承箱體、電機座、底板、聯軸器、冷卻水管、立式電機等組成。泵底板以下稱之為液下部分，安裝時被插入高溫熔鹽中，泵體、泵蓋、葉輪都浸沒在液面之下，轉動葉輪就能把高溫熔鹽抽送出去，葉輪通過泵軸和接管與底板上方的軸承箱體、電機相連。軸承箱體內裝有二套角接觸球軸承，一套圓柱滾子軸承，軸承由復合鈣基子脂潤滑。下軸承箱體外腔有封閉的水腔室進行水循環冷卻，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。

泵軸是一根長軸，整臺泵共有三個軸承支承點，底板上面為兩個滾動軸承支承點：角接觸球軸承和圓柱滾子軸承，底板下面為滑動軸承支承，支撐部位多，泵運行平穩。

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和不小心冷水濺入泵中的作用，在正常使用時，無需壓緊。

2　產品的改進結構設計

2.1傳統高溫熔鹽液下泵軸承的脂潤滑水冷卻結構

傳統高溫熔鹽液下泵的滾動軸承采用脂潤滑，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計有水冷卻室，由軸散發的熱量通過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。潤滑脂由軸承壓蓋中的油杯加入，同時潤滑兩套角接觸球軸承，軸承箱體上裝有骨架油封，防止潤滑脂泄露。傳統的軸承結構形式如圖1所示。

圖1

這種脂潤滑水冷卻結構對軸承、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油杯中流下的潤滑脂潤滑，在實際運行過程中，發現第二套軸承的潤滑效果不好。利用軸承箱體中的骨架油封密封潤滑脂，這種結構屬于接觸式密封結構型式。骨架油封與軸直接接觸，運轉中磨擦力較大，發熱亦大，接觸面容易磨損，從爾導致密封性能下降，骨架油封需要3個月更換一次，維護、保養麻煩。

2.2改進后高溫熔鹽液下泵軸承脂潤滑水冷卻結構

針對傳統脂潤滑水冷卻結構的缺點，我公司對泵軸承箱體的結構進行了改進。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，拆卸簡單。軸承箱體上增加了一個注油孔和一個放油孔。潤滑脂從軸承壓蓋和軸承箱體上的兩個注油孔進入到軸承箱體中，兩套角接觸球軸承中間裝有固定的軸承間隔環和旋轉的軸承甩油環，軸承甩油環在跟隨軸旋轉時，能將潤滑脂均勻甩出去潤滑上下兩套軸承，通過放油管可以定期更換潤滑脂，潤滑軸承效果良好。改進后的軸承結構形式如圖2所示。

圖2

2.3迷宮密封結構設計

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

密封潤滑脂的結構由接觸式的骨架油封密封結構改為非接觸式密封的迷宮密封結構。非接觸式密封的密封裝置和所需密封部位間不發生直接接觸。密封間隙處，除了存在潤滑脂摩擦外不會出現其他任何的磨擦，這種結構不產生磨損，使用時間較長也不會產生明顯的熱量，可適用于轉速較高的場合。

迷宮密封是在泄漏通道內設多個齒和槽，來增加泄漏流動中的阻力，當泄漏通道兩端壓差全部消失，基本可實現不漏。迷宮密封有以下特點：

（1）對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，一般不需要維護；

（4）無摩擦、功耗小，使用壽命長。

本結構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，在實際使用過程中可以有效地防止潤滑脂的泄漏。

3　結束語

新設計的YLG系列高溫熔鹽液下泵，采用了改進后的軸承結構，增加了軸承甩油環、軸承間隔環、放油管、迷宮密封壓蓋等零件，潤滑脂從軸承壓蓋和軸承箱體上的兩個注油孔進入到軸承箱體中，軸承甩油環在跟隨軸旋轉時，能將潤滑脂均勻甩出去潤滑上下兩套軸承，通過放油管可以定期更換潤滑脂，潤滑軸承效果良好。利用迷宮密封壓蓋和軸承箱體的齒槽形成迷宮密封，既能夠防止潤滑脂的泄漏，又可以不在軸承箱體上安裝骨架油封，省去了更換密封件的麻煩，維護、保養簡單。

經過在客戶現場長時間運轉證明，新設計的YLG系列高溫熔鹽液下泵使用效果良好，維護、保養容易，潤滑脂不易泄露。改進后的軸承結構已獲得國家實用新型專利ZL 2012 2 0513741.6，可以在高溫熔鹽液下泵的生產過程中大范圍推廣。

［1］張松林.《最新軸承手冊》.北京：電子工業出版社，2007.1.

［2］關醒凡.《現代泵理論與設計》.北京：中國宇航出版社，2011.4.

［3］成大先.《機械設計手冊》第四版 第3卷 北京：化學工業出版社2002.1.

［4］楊敏官，高波，賈衛東等.熔鹽泵軸承冷卻及潤滑系統的分析.江蘇大學學報（自然科學版），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