往復式柱塞泵密封結構研究

龐洵

（兗州煤業股份有限公司物資供應中心，山東 濟寧 273500）

隨著科技的不斷發展，往復式柱塞泵的密封結構已經歷多次變革，從一開始V型夾布圈密封結構，逐漸演變成現在主流的盤根密封。盤根（國內另一種叫法：馬丁米高），盤根密封又被稱為填料密封，是目前國內外柱塞泵最常用的一種密封方式。它是將繩狀的密封材料根據需求截成相應的長度，然后，預壓成固定大小的形狀。裝配時，需要根據開口方向一圈一圈地纏繞在柱塞上，通過擠壓方式，使盤根與柱塞充分接觸，從而達到密封效果。

盤根密封因其質地和密封方式，在長期使用過程中會不可避免地，遇到以下問題：（1）柱塞在高速運動中，與盤根往復摩擦，產生的高溫會使盤根與柱塞接觸表面硬化，從而導致鋼套組件滲漏，若要保證密封效果，則需要工作人員對密封件進行周期性復緊。（2）盤根在長時間的擠壓變形后，會黏連在一起，需要將高壓鋼套整體拆散后，才能對盤根進行更換。正是基于此種情況，一種方便更換盤根密封且能自動復緊的新型柱塞密封結構被提出。

1 目前主流的柱塞密封結構

無錫煤礦機械股份有限公司作為國內第一家生產乳化液泵站的企業，其高壓鋼套組件的柱塞密封結構是最具有代表性的，區別于傳統的純盤根密封結構，在裝配過程中，使用多道盤根、墊片組合的密封形式，通過尼龍墊片，把每道盤根間隔開，如圖1所示。

圖1 主流的鋼套密封結構

裝配時，先裝襯墊7，然后，把扣壓定型過的盤根密封6與尼龍墊片5一起，一層層裝入鋼套內腔壓實，然后，依次裝入導向套4、壓緊螺套3、敲入柱塞1，最后，擰緊壓緊螺套3，鎖緊螺母2為反螺紋，反向復緊。

尼龍墊片的主要作用是加大盤根的骨質，使每組盤根在擠壓時都能與柱塞表面充分接觸，加大密封效果。同時，也能起到隔離作用，使盤根在過度擠壓后，仍然不會黏連在一起。但是，墊片的增加并沒有解決盤根密封全部問題：（1）當高壓鋼套發生密封滲漏時，需松開鎖緊螺母，通過復緊壓緊螺套擠壓盤根加強密封效果，這就導致每班都需要工作人員對泵站進行復緊檢修。（2）當要更換盤根密封時，仍然需要在整機泵上先拆除泵頭組件，然后，松開鋼套組件與連桿滑塊組件的連接，最后，拆下整個鋼套組件，拆解零件，敲出盤根密封，才能完成盤根更換。此項工作如果在井下實施，因拆裝工具及吊裝工具的匱乏，大大增加了更換盤根的難度，降低了檢修效率。

2 新型柱塞密封結構設想

新型柱塞密封結構如圖2所示，主要有柱塞、壓板、組合柱塞密封、彈簧座、彈簧、鋼套。在裝配時，先裝入彈簧座5、彈簧4；其次，再反向裝入彈簧座5，塞入組合柱塞密封3、柱塞1；最后，壓緊壓板，使彈簧存在預緊力。通過彈簧預壓緊，隨著組合柱塞密封在使用過程中的磨損或壓縮變形，彈簧壓緊力可對其進行補償，使得密封始終有效，減少了工作人員的維護工作，提高了工作效率。

圖2 新型柱塞密封結構

柱塞密封采用新技術，將金屬導向環8、限位環10與盤根9做成一體（如圖3所示），在裝配時，只需要將組合柱塞密封整體塞入，用壓板壓緊即可，不再需要將盤根及尼龍墊片一道一道填入，大大提高了裝配的效率，降低了操作技術門檻。

同時，為了方便組合柱塞密封的拆卸更換工作，特在柱塞密封金屬導向環上設計了螺紋孔結構，需要更換組合柱塞密封時，只需松開鋼套組件與連桿滑塊組件的連接，拆下壓板1，裝上拆卸工具7，通過擰緊螺絲把組合柱塞密封拔出進行更換，方便快捷，相比需要拆下泵頭組件和整個鋼套組件的情況，更適用于井下條件簡陋、設備欠缺狀態下的維修保養工作。

3 新型柱塞密封的前景

目前，隨著科技的不斷進步，煤礦開采也逐漸向無人化、智能化方向發展，怎么減少設備的故障率，怎么減少設備的維修保養頻次，提高維修保養效率是設備生產廠家和使用單位都需要切實考慮的問題。因此，本文提到的一種新型柱塞密封結構設想能為眾多往復式柱塞泵生產廠家提供一條新思路、一個新方向。