一种安全型防汽动给水泵组机械密封电腐蚀的装置的制作方法

本发明属于机械设备维护技术领域，特别涉及一种安全型防汽动给水泵组机械密封电腐蚀的装置。

背景技术：

转轴是汽动给水泵的基本部件，转轴上安装有叶轮，给水泵本体静止不动的情况下转轴轴向转动带动叶轮旋转提供驱动力将水推送，从而实现水的传输。因此转轴和给水泵本体的动静之间必然存在间隙，高压水通过该间隙存在泄漏的问题，这就需要依靠机械密封封住以解决泄露问题，机械密封在发电企业使用非常广泛，机械密封的质量直接关系到设备的性能和使用寿命，因此找出机械密封失效原因及改进措施是保证企业安全生产，提高设备使用寿命的重要任务。其中，机械密封中使用的金属材质因工作环境而发生电化学反应，也是导致密封性下降的一个重要原因。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供了一种安全型防汽动给水泵组机械密封电腐蚀的装置，包括沿自身长度方向为前后向水平设置的转轴，还包括电刷，电刷包括刷杆，刷杆杆身上位于转轴上方的位置处设置有若干刷毛，刷毛沿自身长度方向向下抵靠在转轴的外圆柱面上，刷毛和刷杆杆身之间设置有弹簧和刷毛座，刷毛沿自身长度方向顶端连接于刷毛座的下表面，若干弹簧沿自身长度方向一端固定连接于刷毛座的上表面，另一端固定连接于刷杆杆身的下表面。

作为优选：转轴一侧固定设置有固定座，固定座的竖直前侧面上水平正向前伸出有圆柱形枢轴，枢轴前端设置有限位块，

刷杆杆身上位于刷毛右侧开设有贯穿杆身前后的水平圆柱状套孔，枢轴恰好水平正向前插设于套孔中，同时杆身向前抵靠住限位块的竖直后侧面、并同时向后抵靠住固定座的竖直前侧面，电刷可在竖直平面内以枢轴为固定中心轴发生摆动，

固定座的右侧固定设置有支撑块，支撑块上开设有贯穿支撑块上下表面的竖直的第一螺纹孔，第一螺纹孔中通过螺纹连接配合插设有螺杆，螺杆的底端向下伸出支撑块的下表面并竖直向下抵靠在刷杆杆身上表面上靠右位置处，通过螺杆于第一螺纹孔内的竖直往复螺旋移动，从而驱动电刷在竖直平面内以枢轴为固定中心轴发生摆动从而调整刷毛与转轴的外圆柱面之间的接触程度，

作为优选：刷杆杆身上位于刷毛所在区域的正前侧和/或正后侧设有弹性材料层，刷毛下端相比于弹性材料层的下表面要远离刷杆，而弹性材料层的下表面相比于刷毛座的下表面要始终远离刷杆；

作为优选：枢轴的外圆柱面上靠近前端位置为螺纹结构，限位块的后侧面上水平正向前凹陷形成第二螺纹孔，基于螺纹结构，枢轴螺纹连接配合插设于第二螺纹孔中，从而实现枢轴与限位块之间的可拆卸连接；

作为优选：支撑块连接于固定座的右侧面上，支撑块底部靠右位置处向下伸出有竖直的连接板，连接板上开设有贯穿连接板左右板面的通孔，电刷上伸出的轴电流引线向右穿设经过通孔并受到连接板向上的支撑。

附图说明

图1是本发明的安全型防汽动给水泵组机械密封电腐蚀的装置的结构示意图(正视图)，圆弧线的箭头为转轴轴向转动方向，

图2是附图1的俯视图，

图3是本发明中，转轴、刷毛、刷毛座、弹簧、弹性材料层、刷杆之间的相对位置关系的示意图(于附图1基础上左视)，

图4是转轴与刷毛之间相对接触滑动时的放大结构示意图，

图5是本发明的防机械密封电腐蚀的装置的安装位置示意图，如图5所示，其中的机械密封环固定安装于泵体侧壁上，且套设于转轴轴身上，机械密封环内腔与转轴圆柱面之间填充有密封水起到液封作用，因此，如果机械密封环与转轴圆柱面之间的密封性由于电腐蚀而下降的话，会导致密封环内腔中的密封水渗出以及泵体内的高温水渗入机械密封环内腔中的密封水水体中，高温水渗入后会导致密封水水温上升，这一点在后面的实施例部分会再进一步详细讨论，

图5中画椭圆虚线圈的部分为电刷上刷毛接触转轴的位置，

其中，1—转轴，2—固定座，21—枢轴，22—限位块，221—第二螺纹孔，3—刷杆，31—刷毛，32—套孔，33—轴电流引线，34—弹性材料层，35—弹簧，36—刷毛座，4—支撑块，41—第一螺纹孔，42—连接板，421—通孔，5—螺杆，6—机械密封环，7—泵体。

具体实施方式

需要说明的是，本发明的描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”指的是附图1中的方向，“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向，这些仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如附图所示，本发明的安全型防汽动给水泵组机械密封电腐蚀的装置首先包括固定设置在转轴1一侧的固定座2，转轴1沿自身长度方向为前后向水平设置，固定座2的竖直前侧面上水平正向前伸出有长度方向为前后向的圆柱形枢轴21，枢轴21的前端部上设置有限位块22，枢轴21的外圆柱面上靠近前端位置为螺纹结构，限位块22的后端面上正向前凹陷形成水平的第二螺纹孔221，基于螺纹结构，枢轴21螺纹连接配合插设于第二螺纹孔221中从而实现枢轴21与限位块22之间的可拆卸连接，

装置中还包括电刷，电刷包括刷杆3，按附图1视角，刷杆3为长度方向为左右向的水平条状长方体结构，刷杆3底面上靠近刷杆3左端的位置处设置有竖直的刷毛31，刷毛31和刷杆3杆身之间设置有竖直的弹簧35和水平的刷毛座36，刷毛31沿自身长度方向顶端连接于刷毛座36的下表面，若干弹簧35沿自身长度方向一端固定连接于刷毛座36的上表面，另一端固定连接于刷杆3杆身的底面，

刷毛31沿自身长度方向向下抵靠在(汽泵上伸出壳体的那段)转轴1的外圆柱面上，刷杆3底面上位于刷毛31所在区域的正前侧和正后侧分别固定设有弹性材料层34，弹性材料层34为弹性阻燃橡胶层(弹性阻燃橡胶层可通过强力胶水粘附在刷杆3左端的底部，使用时间久了之后，可将刷杆3拆卸下来，将该处的残留橡胶层铲掉，再粘附上新的橡胶)，弹性材料层34的下表面相比于刷毛座36的下表面要始终远离刷杆3，而各刷毛31下端又要相比于弹性材料层34的下表面远离刷杆3，弹性材料层34的底部不与转轴1的外圆柱面有接触(按附图1、3的视角)，

刷杆3杆身上位于刷毛31区右侧开设有贯穿杆身前后竖直侧面的水平圆柱状套孔32，枢轴21恰好水平正向前插设于套孔32中，杆身向前抵靠至限位块22的竖直后侧面，且同时向后抵靠至固定座2的竖直前侧面，即通过限位块22的安装，避免了刷杆3发生沿枢轴21长度方向的前后滑移，刷杆3可在竖直平面内以枢轴21为固定中心轴发生摆动，

固定座2的右侧面上固定连接有支撑块4，支撑块4上开设有贯穿支撑块4上下表面的竖直的第一螺纹孔41，第一螺纹孔41中通过螺纹连接配合插设有螺杆5，螺杆5的底端向下伸出支撑块4的下表面并竖直向下抵靠在刷杆3杆身上偏右的位置处，通过螺杆5于第一螺纹孔41内的竖直往复螺旋移动，从而驱动刷杆3在竖直平面内以枢轴21为固定中心轴发生摆动从而调整刷毛31与转轴1的外圆柱面之间的接触程度，

支撑块4连接于固定座2的右端面上，支撑块4底部靠右位置处向下伸出有竖直的连接板42，连接板42上开设有贯穿连接板42左右板面的通孔421，电刷上伸出的用于接地的轴电流引线33向右穿设经过通孔421并受到连接板42向上的支撑，转轴1、轴电流引线33、刷杆3、刷毛座36、刷毛31、弹簧35均采用可导电的金属型材，其中，刷毛座36采用总体质量较轻的薄板或空心座体。

本方案中，螺杆5的作用主要有两方面：一是通过对刷杆3右端位置的调节，从而调整刷杆3左端的刷毛31与转轴1外圆柱面之间的相对位置，刷毛31服役时间长了之后，会由于磨损而导致刷毛31变短，此时可通过螺杆5上旋将刷杆3右端抬高，使刷杆3左端降低，从而增加了刷毛31与转轴1外圆柱面之间的接触程度，能将转轴1上的静电通过电刷充分转移掉，

第二是，在将整个刷杆3从该装置上取下时，先下移螺杆5下压刷杆3右端，使刷杆3左端向上翘起充分远离转轴1，然后旋下限位块22，将刷杆3从枢轴21上向前拔离。这样操作是考虑到转轴1轴向转动的速率比较快，如果在刷杆3左端靠近转轴1的情况下就将刷杆3拔下，此时一旦刷杆3左端与转轴1外圆柱面接触到，刷杆3很可能会受到转轴1离心力作用而失控被弹出，打到人员或设备，所以在拆卸刷杆3前尽量先使刷杆3远离转轴1；

对于刷毛31的安装，本方案中没有直接将刷毛31连接到刷杆3杆身上，而是使刷杆3杆身通过弹簧35连接重量较轻的刷毛座36，刷毛31再由刷毛座36上向下伸出。这样，在电刷刷毛31接触到转轴1的圆柱面将转轴1上的静电转移掉的过程中，转轴1与刷毛31之间的相对接触滑动所产生的反作用力通过金属刷毛31作用于轻质的刷毛座36上，由于实际情况下，汽泵上伸出壳体的那段转轴1暴露于空气中，厂区内的环境不可避免会造成空气中的一些粉尘、纤维等杂物无规律地附着积累在该段转轴1的圆柱轴面上，长年累月必然会在该段转轴的圆柱面表面形成相应的凸起部，因此在转轴1轴向转动时会通过金属刷毛31带动刷毛座36发生周期性的(远离转轴1截面圆心的)小幅度位移，刷毛座36又与弹簧35相连接，因此刷毛座36的这一位移能进一步促进弹簧35发生一个小幅收缩(相当于赋予弹簧35一个不大的弹性势能)，而弹簧35收缩后需要通过若干次小幅的伸缩振动才能将弹性势能释放掉，弹簧35这若干次的伸缩振动反过来又主动驱使着刷毛31对转轴1圆柱面的接触程度不停发生改变，申请人发现：这种刷毛31对转轴1接触程度(刷毛31与转轴1圆柱面始终接触)不断地小幅度往复变化的情形，能够更大程度地促使转轴1上的静电被刷毛31所转移掉，延长了转轴1及整个装置的使用寿命，

例如附图4的情形：转轴1轴向转动使刷毛31接触滑过转轴1上的凸起部时，即可通过金属刷毛31对轻质刷毛座36产生一个远离转轴1截面圆心的反作用力，使刷毛座36发生相应的位移，即弹簧35发生相应的小幅收缩；转轴1继续轴向转动，即刷毛31离开凸起部到达(相对的)规整平滑处，此时，弹簧35也正在进行着反复的伸缩振动以主动驱使着刷毛31对转轴1圆柱面的接触程度不停发生改变，

如果缺少了弹簧35，而是将刷毛31直接固定设置在刷杆3上，一方面由于刷杆3的质量一般都比较大，转轴1与刷毛31之间的相对接触滑动所产生的反作用力通过金属丝刷毛31几乎无法使刷杆3产生位移(而只能使刷毛31被进一步弯曲)；另一方面，转轴1轴向转动使刷毛31离开凸起部到达(相对的)规整平滑处后，刷毛31可立即恢复原状，并不存在上述“对转轴1圆柱面的接触程度不停发生改变”的情况，

在实际运行中，先使用“不带弹簧35和刷毛座36，刷毛31直接从刷杆3下表面竖直向下伸出”的传统电刷，对厂区内正常运行的汽动给水泵上伸出壳体的转轴1段进行转移静电处理(转轴1的径向直径为15厘米、转轴1转速3000转/分钟，泵的运行功率为13000kw，处理过程中，刷毛31底端始终与转轴1圆柱面相接触)：

电刷开始转移静电的起初，检测观察到该台设备上的密封水水温为49.2℃，

持续运行45天(第一阶段)后，检测观察到该台设备上的密封水水温为50.3℃，

再持续运行45天(第二阶段)，检测观察到该台设备上的密封水水温为51.8℃，

继续持续运行45天(第三阶段)，检测观察到该台设备上的密封水水温为53.7℃，

计算得到：密封水在第一阶段的升温幅度δ为50.3-49.2＝1.1℃，

第二阶段的升温幅度δ为51.8-50.3＝1.5℃

第三阶段的升温幅度δ为53.7-51.8＝1.9℃

可见，随着设备的运行，不仅密封水整体水温在提高，其升温幅度δ也在递增(从1.1℃到1.5℃、再到1.9℃)，这是因为该期间，转轴1受到的电腐蚀程度在逐渐加深，即附图5中画圈处的密封性逐渐下降，导致泵的腔体内的高温水通过电腐蚀缺口渗入密封水水体的流量相应地在逐渐升高；

此时，快速换上本实施例中带有弹簧35和轻质刷毛座36的电刷代替上述传统电刷(刷毛31与转轴1圆柱面的初始接触程度上，与上述传统电刷刷毛31与转轴1圆柱面的初始接触程度一致)，对同一汽动给水泵上同一转轴1的同一段位进行转移静电处理，工况及运行参数保持不变(刷毛31底端始终与转轴1圆柱面相接触)：

电刷开始转移静电的起初，检测观察到该台设备上的密封水水温为53.7℃，

持续运行45天(第一阶段)后，检测观察到该台设备上的密封水水温为55.6℃，

再持续运行45天(第二阶段)，检测观察到该台设备上的密封水水温为57.4℃，

继续持续运行45天(第三阶段)，检测观察到该台设备上的密封水水温为59.4℃，

计算得到：密封水在第一阶段的升温幅度δ为55.6-53.7＝1.9℃，

第二阶段的升温幅度δ为57.4-55.6＝1.8℃

第三阶段的升温幅度δ为59.4-57.4＝2℃

可见，替换为本实施例的电刷后，设备照常运行下，虽然密封水水温还在上升，但各阶段的升温幅度δ已基本保持不变，只是在第三阶段中略有提高，但也远没有传统电刷下各阶段中那么明显。这是因为之前使用传统电刷时，转轴1密封处已经不可逆地发生了一定的电腐蚀，该电腐蚀所导致的密封性的下降会使泵体内的高温水持续地渗入低温的密封水，导致密封水水体中混入高温水的比例持续上升，水温升高；但换上本实施例的电刷后，虽然密封水整体水温在上升，但各阶段的上升幅度δ已经基本不发生变化了(这类似于物理上“速度”和“加速度”的概念)，这充分说明，在本实施例的电刷的作用下，转轴1密封处进一步发生电腐蚀的程度已经变得十分小了，密封性基本没有被进一步破坏，所以高温水还是按照原先的流量进入密封水水体，流量基本未增加，

可见，相比之下，本方案中带有弹簧35和刷毛座36的电刷确实在防静电腐蚀方面相比于传统电刷有着更好的效果。

此外，单人对刷杆3左端的刷毛31与转轴1外圆柱面之间的接触程度进行调整时，需要站在靠近螺杆5的位置对螺杆5进行操作，这样不容易观察到刷杆3左端底部相对于转轴1轴面的位置(加上刷毛31本身就接在刷杆3底部，刷杆3的遮挡导致观察更不容易，单人在对支撑块4上方的螺杆5进行螺旋升降操作时，其对刷杆3左端的观察视角大致如附图1中向左下方倾斜的箭头)，一不小心会将刷杆3左端放得太低，导致刷杆3左端处的底部直接压在了转轴1轴面上(刷毛31很细，是不具备相应支撑力的)，不仅容易对转轴1轴面造成磨损，降低转轴1轴面的光滑度，对刷杆3与转轴1轴面之间的刷毛31也会产生较强的摩压作用力将刷毛31变弯或弄断，这样的情况出现的次数多了之后，会导致转轴1形变，使转轴1强度下降，降低设备的运行稳定性及使用寿命，

对此，本方案中设置的弹性阻燃橡胶层为柔性材料，弹性阻燃橡胶层的存在避免了上述情形下刷杆3底面与转轴1轴面(两者均为铁质型材)之间硬碰硬的直接相对摩擦、磨损，也减缓了上述情形下刷毛31于刷杆3底面与转轴1轴面之间所受到的弯压程度，操作完螺杆5后立即走向转轴1观察刷杆3左端相对于转轴1轴面的位置，如发现是这种情况，可再将螺杆5下旋使刷杆3左端略微提高，

综上，本装置除静电效率高、成本低、结构简单，单人也可进行操作，

另外，从附图1来看，如果螺杆5与第一螺纹孔41之间发生打滑使螺杆5上移，刷杆3左端也会下落而导致上一段中的不利情形，从这一点来看，弹性阻燃橡胶层的设置也是有必要的。