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離心通風機軸承箱軸頸密封的改進
2011-11-29
作者：董邦伍 （南京鋼鐵集團有限公司動力公司）
摘 要：本文對離心通風機軸承箱軸頸泄漏原因進行了分析，設計并介紹了螺旋填料復合密封裝置，成功地解決了離心通風機軸承箱軸頸泄漏的難題。關鍵詞：離心通風機；螺紋；填料；泄漏；密封
離心通風機在工業中應用非常廣泛，特別在電廠，它是鍋爐系統重要的輔機。目前，國內廠家生產的風機，其軸承箱軸頸密封裝置基本上采用端蓋填料密封，填料多為油毛毯。如圖1所示。這種密封裝置雖然結構簡單、制造和安裝都很方便，但是，密封效果很差，漏油嚴重，實現零泄漏幾乎是不可能的。不僅給設備維護管理工作帶來了困難，而且造成了能源浪費和環境污染，更有甚者，會因缺油造成軸承燒損的事故發生。我廠是南京鋼鐵集團有限公司自備熱電廠，裝備有五臺鍋爐，四臺汽輪發電機組。有離心式通風機12臺，其軸承箱軸頸密封均采用油毛氈作填料的端蓋密封，無一臺不漏油，每年僅漏油損失達4萬多元。而且還發生過多起因潤滑不良而造成軸承燒損事故。嚴重地影響了安全、經濟，穩定運行。
一般認為，填料密封泄漏主要有兩種形式。一種是密封介質直接穿過填料，筆者稱之為滲透泄漏；另一種是密封介質穿過密封填料和軸或者密封填料和填料涵的接觸界面而產生泄漏，筆者稱之為邊界泄漏。當填料材料組織間的縫隙(毛細管縫隙)大于介質分子(或分子團)的直徑，而且密封腔壓力大于大氣壓，就會產生滲透泄漏；當介質壓力大于填料在接觸界面的微體比壓時，就會發生全壓效應而產生邊界泄漏。當風機工作旋轉時，潤滑油通過軸承被甩人密封腔，在油毛氈處被截住，隨著時間的推移，進人密封腔的油量越來越多，壓力越來越高，于是油液便主要以滲透泄漏的方式泄漏出來。此時要想實現良好的密封，唯有增大預緊力使填料產生變形，但這樣一來，又會加速油毛氈的磨損，很快就會使密封失效而產生漏油。
根據以上分析，要想使端蓋填料密封獲得良好的密封效果，必須從兩個方面入手。一是減少油液進入密封腔，降低密封腔潤滑油的壓力。二是選擇良好的密封填料，使其具有良好的自潤滑性和耐磨性(可延長填料的使用壽命)以及致密的內部組織(可阻止滲透泄漏的發生)。這樣，由于只存在邊界泄漏，同時壓力又低，只需對填料施加很小的預緊力便可實現良好的密封效果。基于這種設想，筆者設計了一套螺旋填料復合密封裝置，成功地解決了這一難題。
2、螺旋填料復合密封裝簡介
改進后的密封裝置如圖2所示。將原軸承箱端蓋拆下上車床加工，保證內孔和定位凸臺的同心度。安裝時，先裝入螺紋密封環5，再裝密封填料4，預緊力通過松緊壓蓋2的螺栓加以調整。螺紋密封環采用聚四氟乙烯(PTFE)加工而成，與軸承端蓋采用過度配和合。這樣，一旦軸承損壞，同軸頸發生摩擦，可保護軸，同時更換也很方便。螺紋可加工成單頭三角形螺紋，安裝時要注意旋向，否則會適得其反。理論上，螺紋間隙越小，密封效果越好。但是，由于石墨密封環的存在螺紋密封間隙可適當增大，根據筆者實驗，直徑間隙不大于0.4mm，可實現無滲漏的密封效果。密封填料4為柔性石墨密封環，為便于更換，將其做成雙向斜切口的兩半園。其制作工藝為：
天然鱗片石墨→氧化處理→過度氧化物→膨脹改性→膨脹石墨離子→壓制成型→切口
3、結論
(1)螺紋填料復合密封是一種很好的密封裝置，成功地解決了離心通風機軸承箱軸頸泄漏難題，在Y4一73一11No16D及其以下、轉速≤2950r/min的離心通風機上得到了成功的應用，自1998年8月改造以來，運行了3萬多小時，至今依然保持零泄漏的密封效果。
(2)該密封裝置在單向旋轉的機械設備上可獲得廣泛使用。實際上，筆者已將其推廣應用到離心油泵上，效果非常好。
(3)該密封裝置使用壽命長，石墨填料自潤滑性能好，更換方便。
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