立式自吸泵机封冲洗及自排气系统优化设计

于豪杰　王道畅

（烟台恒邦泵业有限公司，烟台 264100）

立式自吸泵机封冲洗及自排气系统优化设计

于豪杰王道畅

（烟台恒邦泵业有限公司，烟台 264100）

依据立式自吸泵运行过程中，机封冲洗水冲洗不及时，导致机封泄漏；启动时不能自动排气，需人工排气，设计了自动排气系统，从而使泵自动运行。

立式泵自吸泵自排气优化设计

立式自吸泵是在启动前不需要灌水，经短时间运转，靠泵本身的作用，利用气液混合原理并在泵吸入管路内形成一定真空状态的离心泵。

卧式自吸泵已大量应用于石油、化工、食品、电力、钢铁、采矿、造纸、电渡、环保、消防、建筑、污水处理等行业，部分替代液下泵、长轴泵、潜水潜污泵或经常启动的情况下使用的泵，输送清水、海水、含较小颗粒（不含纤维状物质）的污水及工业废水，油料或各种腐蚀性介质。由于卧式自吸泵占地空间大，不利于小空间场所操作，逐渐对立式自吸泵进行研究开发。目前立式自吸泵主要采用付叶轮密封结构，还没有采用机械密封结构，我单位研发机械密封立式自吸泵，在试验过程中遇到一些问题：装配机械密封时，机封冲洗水不及时，导致密封端面磨损，发生泄漏；气水分离效果不好，排气不畅，导致自吸时间过长，甚至不能自吸。

针对上述问题，对机械密封立式自吸泵在结构上进行改进，增加了密封腔冲洗管路，解决冲洗不及时，密封端面磨损，发生泄漏问题；采用自动排气系统，解决气水分离问题。

1结构特点及工作原理

1.1结构特点

立式自吸泵密封结构（图 1）采用板材焊接结构，属于立式外混式，气液分离室中的液体回到叶轮出口处，空气和水在叶轮外缘处混合。

图1立式自吸泵密封结构

在泵吸入口底部焊接了吸入口隔板，能防止因叶轮旋转造成气水混合物不规则运动，影响泵自吸性能，起到紊流作用。

采用叶轮与导叶结构，提高了泵自吸性能。

采用机械密封结构，液体从密封冲洗口进入密封腔中，冲洗密封端面，避免机封端面干摩擦造成介质泄漏。

1.2工作原理

使用前储液室加满水，泵启动后由于叶轮的旋转作用，吸入管路中的空气和水充分混合，经导叶排到气水分离室，气体向上通过排气系统排出，液体经泵盖板与导叶之间的间隙回到叶轮出口，再和叶轮出口处气体混合后，排到气液分离室，这样反复进行，直到把吸入管路中的气体排出，实现自吸，泵正常运行后，关闭排气阀。

2　设计改进

图2立式自吸泵改进结构

2.1密封冲洗管路改进

图3立式自吸泵密封冲洗管路改进

在原有密封冲洗孔位置用φ16×2管焊接一条冲洗管路，通入到导叶上方。在泵开车时，通过液体上下压力差，迫使液体通过焊接管路进入到密封腔中，对机封端面进行冲洗，避免了因密封冲洗孔位置过高，液体不能进入密封腔中，造成机封干摩擦损坏，发生泄漏现象。

2.2自动排气系统设计

图4立式自吸泵原有排气系统

每次开泵时，出口阀关闭，需要人工打开球阀4，向外排气。

自吸泵启动时，在叶轮旋转形成负压的作用下，吸入管路中的气体会被吸入到自吸泵的汽液分离腔（泵体或桶体上部），这部分气体如果能够及时排出来，吸入管路中的气体就会顺畅进入汽液分离腔，能大大缩短自吸泵的自吸时间。

但是，因为泵出口管路经常充满液体，存在一定压力，导致泵汽液分离腔的气体很难进入泵出口管路中，严重影响了泵的自吸时间和自吸高度！

为此，专门设计了自动排气系统，弹簧设计参数见表1。

图5立式自吸泵排气系统改进

2.3工作原理

（1）将该阀安装在自吸泵气液分离腔的最顶部；

（2）泵启动前，阀球在自重和弹簧力的作用下，位于A处；

（3）泵启动时，叶轮将泵吸入管路中的气体带入气液分离腔，气体位于该腔的顶部；

（4）在气体压力作用下，阀球被上推打开，同时，气液分离腔的气体被排出；

（5）因气体压力推动阀球的向上力与弹簧推动阀球的向下力，在A、B之间达到平衡，所以，可连续排气；

（6）当泵吸入管路中的气体被全部排空时，气液分离腔中也全部充满了液体；

（7）因气液分离腔的气体被高压的液体取代，阀球在液体高压推动下，上移到B处，关闭了排气阀；

（8）当停泵时，随着气液分离腔的压力消失，阀球在自重及弹簧力的作用下，下降到了A处，同样也是关闭了排气阀。

表1自排气系统弹簧设计参数

3结论

经过改进的密封冲洗管路及自排气系统，达到了设计效果，使机械密封使用寿命延长3倍以上；排气不用手动排气，通过自排气系统自动排气，使泵运行稳定，维修方便。

［1］关醒凡.现代泵技术手册［M］.北京：宇航出版社，1995.

［2］关醒凡.现代泵理论与设计［M］.北京：宇航出版社，2011.4.

［3］邓志超，张奇志.浅谈立式自吸泵设计 ［J］.水泵技术.2006 （5）：21-24.

［4］宫恩祥等.无泄漏立式自吸泵结构特点与设计改进.排灌机械.2008.3.

［5］陈茂庆.高比转数自吸离心泵设计方法的探讨.水泵技术，1996（2）.

VerticalSelf-primingPumpSealFlushandthe Exhaust System Optimization Design

YU HaoJie1，WANG DaoChang2
（Yantai Hengbang Pump Industry Co.，LTD，264100）

Based on the vertical self-suction pump process operation，if machine closure flushing water flushing is not in time，lead to mechanical seal leakage；so it cannot be automatically exhaust when starts，which need artificial exhaust，we designed the automatic exhaust system，so that the pump can operate automatically.

vertical pump，self-priming pump，self-exhaust，optimization design