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啤嶺機(jī)電設(shè)備（上海）有限公司
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斗式提升機(jī)從動(dòng)軸密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2013-10-15

余必海
（中石化南京化學(xué)工業(yè)有限公司磷肥廠，江蘇南京　210048）
　　摘　要：對(duì)于輸送磷礦粉的斗式提升機(jī)，由于其從動(dòng)軸的密封結(jié)構(gòu)存在著設(shè)計(jì)選型上的不舍理，導(dǎo)致在使用不長(zhǎng)時(shí)間后，密封處即產(chǎn)生嚴(yán)重的磷礦粉泄漏現(xiàn)象，影響設(shè)備的連續(xù)運(yùn)行，制約了企業(yè)的生產(chǎn)。通過(guò)技術(shù)改造，設(shè)計(jì)了新的密封結(jié)構(gòu)，徹底解決了這一難題。
　　我廠運(yùn)送磷礦粉（以下簡(jiǎn)稱礦粉）的斗式提升機(jī)（以下簡(jiǎn)稱斗提機(jī)），其底部從動(dòng)軸多年來(lái)一直采用填料密封結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)期的使用情況證明，即使換上新填料和新從動(dòng)輪，使用一段時(shí)間后，其從動(dòng)軸密封處就會(huì)發(fā)生礦粉向外泄漏的現(xiàn)象。由于斗提機(jī)底部置于地坑內(nèi)，又無(wú)良好的通風(fēng)設(shè)備，外泄的礦粉彌漫，不僅給操作工人的身體健康帶來(lái)嚴(yán)重傷害，且每日清除泄漏的大量礦粉也增加了操作工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，加之礦粉無(wú)法排出，給設(shè)備操作和檢修人員造成了一定的不安全因素。為此，我們對(duì)其密封結(jié)構(gòu)進(jìn)行技術(shù)改造。
　　1　礦粉泄漏分析
　　斗提機(jī)運(yùn)行時(shí)，機(jī)內(nèi)眾多的料斗以一定的速度由上向下把底部的礦粉裝入斗內(nèi)，裝料過(guò)程中料斗不斷地?cái)D壓礦粉，并將其擠向機(jī)殼壁。為了保證料斗裝料的連續(xù)性并使其裝滿，必須有一定高度的礦粉層，這就使從動(dòng)軸經(jīng)常被埋在礦粉中。受擠壓的礦粉不斷地進(jìn)人兩側(cè)機(jī)殼壁上的填料盒。由于填料以一定的作用力抱緊軸的表面且處于靜止?fàn)顟B(tài)，轉(zhuǎn)動(dòng)的軸頸處就要受到礦粉的磨損，使得軸與填料之間出現(xiàn)間隙，礦粉Z終從磨損的軸頸處漏出。由于礦粉受到的這種擠壓是連續(xù)性的，這樣，礦粉就會(huì)不斷地隨著轉(zhuǎn)動(dòng)的從動(dòng)軸從密封處向外泄漏。
　　2　原密封結(jié)構(gòu)及使用情況分析
　　原采用的填料密封結(jié)構(gòu)如圖1所示。
　　（1）填料密封性能的好壞不僅與所選擇的填料種類有關(guān)，還與填料的圈數(shù)有關(guān)，圈數(shù)多雖密封性能好，但密封結(jié)構(gòu)長(zhǎng)，由于填料盒是安裝在機(jī)殼外的，其外側(cè)還有軸承座，現(xiàn)場(chǎng)檢修很不方便；
　　（2）壓緊的填料沿軸向的受力是不均勻的，靠近壓蓋端的受力Z大，此處的填料抱軸Z緊，極易造成該處的軸頸很快被磨損；
　　（3）裝填料時(shí)，若壓蓋壓得過(guò)緊則軸磨損嚴(yán)重，過(guò)松又達(dá)不到密封效果，故壓蓋的壓緊程度難以把握，一般情況下為防止泄漏，壓蓋始終處于偏緊狀態(tài)；
　　（4）當(dāng)軸出現(xiàn)少量磨損后，受擠壓的礦粉即會(huì)漏出，此時(shí)必須再次適量壓緊壓蓋來(lái)擠壓填料以防泄漏，從而使軸的磨損不斷加劇；
　　（5）填料密封結(jié)構(gòu)Z大的缺點(diǎn)是礦粉直接和軸表面接觸并隨著軸的轉(zhuǎn)動(dòng)而相互磨擦，由于磷礦粉質(zhì)地比較硬，極容易造成從動(dòng)軸過(guò)早報(bào)廢。
　　通過(guò)以上分析可知，對(duì)于輸送礦粉一類的物料，采用填料密封結(jié)構(gòu)的效果很不理想。使用不長(zhǎng)時(shí)間后就會(huì)出現(xiàn)漏礦現(xiàn)象，說(shuō)明軸已受到了磨損，以至我們只有通過(guò)不斷更換填料和調(diào)整壓蓋的松緊程度來(lái)保證密封，這實(shí)際上是以從動(dòng)軸的磨損為代價(jià)來(lái)實(shí)現(xiàn)密封礦粉的效果。因此這種結(jié)構(gòu)存在著設(shè)計(jì)選型的不合理性。
　　3　新密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
　　3.1 設(shè)計(jì)思路
　　考慮到輸送的礦粉很細(xì)，而且主要是因礦粉受擠壓和從動(dòng)軸一旦有少量磨損就會(huì)出現(xiàn)漏礦現(xiàn)象，因此，我們?cè)谠O(shè)計(jì)新密封結(jié)構(gòu)時(shí)基于以下幾個(gè)方面的考慮：
　　（1）使軸頸周圍的礦粉不受擠壓或盡量減少擠壓，使礦粉失去或減小沿軸向向機(jī)殼移動(dòng)的動(dòng)力；
　　（2）避免礦粉與軸的密封面接觸，減少軸的磨損；
　　（3）改進(jìn)后的密封結(jié)構(gòu)要簡(jiǎn)單，必須適應(yīng)現(xiàn)有的安裝空間，且能達(dá)到期望的密封效果。
　　3.2 新結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及密封原理
　　鑒于填料密封結(jié)構(gòu)存在的缺點(diǎn)和從動(dòng)軸密封結(jié)構(gòu)選型的不合理，在研究了目前國(guó)內(nèi)所采用的各種形式密封結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，并考慮到材料的選擇以及機(jī)械加工難易程度，設(shè)計(jì)出如圖2所示的新密封結(jié)構(gòu)，它同時(shí)利用了螺旋密封與迷宮密封的原理。
　　新密封結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：
　　（1）結(jié)構(gòu)緊湊，尤其對(duì)于軸向空間較小的場(chǎng)合也可以較好地安裝使用；
　　（2）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，有利于機(jī)械加工，材料采用普通的Q-235即可；
　　（3）壓蓋通過(guò)緊定螺釘隨軸轉(zhuǎn)動(dòng)，壓蓋中的填料（羊毛氈）與從動(dòng)軸表面接觸，兩者處于相對(duì)靜止?fàn)?/span>態(tài)，當(dāng)?shù)V粉滲入壓蓋后，必須經(jīng)過(guò)填料與軸之間的間隙方可泄出（圖示為一道填料密封，可根據(jù)需要增加密封道數(shù)），由于軸與填料不發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，故礦粉不會(huì)從其間泄出，軸表面也不會(huì)受到礦粉的磨損；
　　（4）壓蓋與填料盒之間的填料壓緊程度可以通過(guò)緊定螺釘方便地加以調(diào)整，礦粉在外泄的過(guò)程中，只是使槽面和填料受到少許磨損；
　　（5）壓蓋的螺旋部分置于填料盒的圓筒端內(nèi)，當(dāng)壓蓋隨軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可將擠入螺旋的礦粉朝反方向拋出，只有極少量的礦粉經(jīng)過(guò)螺旋滲到填料處，從而使外泄的礦粉大大減少。
　　這種新密封結(jié)構(gòu)經(jīng)過(guò)近兩年的使用，只有少量的礦粉泄出，再?zèng)]有出現(xiàn)過(guò)礦粉彌漫的現(xiàn)象，達(dá)到了期望的密封效果。
　　4　經(jīng)濟(jì)效益分析
　　（1）通過(guò)對(duì)原密封結(jié)構(gòu)的改造，使以前頻繁更換填料（約6次/年）及從動(dòng)軸（約3次/年）的現(xiàn)象2年間沒(méi)有發(fā)生過(guò)，很大程度地減輕了檢修工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，可節(jié)約檢修人工、機(jī)械費(fèi)約3000元/年。
　　（2）按每年更換3個(gè)從動(dòng)軸、6個(gè)填料盒及20m石墨填料計(jì)算，每臺(tái)設(shè)備一年可節(jié)約備件及材料費(fèi)用約5000元，降低了設(shè)備維修費(fèi)用。
　　（3）減少了不必要的非計(jì)劃停車，延長(zhǎng)了設(shè)備的檢修周期和斗提機(jī)的使用壽命，間接地降低了生產(chǎn)成本。
　　（4）目前，我廠擁有從動(dòng)軸為填料密封的斗提機(jī)為數(shù)不少，如果對(duì)其全部實(shí)施改造，那么每年節(jié)約下來(lái)的備件、材料及人工費(fèi)用是十分可觀的，必將取得很大的經(jīng)濟(jì)效益。
　　5　結(jié)束語(yǔ)
　　通過(guò)對(duì)原密封結(jié)構(gòu)實(shí)施技術(shù)改造，徹底解決了多年來(lái)制約斗提機(jī)不能長(zhǎng)周期連續(xù)運(yùn)行的難題，同時(shí)也大大地改善了操作、檢修環(huán)境，減少了安全隱患和對(duì)職工身體健康的傷害；降低了生產(chǎn)成本，提高了設(shè)備利用率。近兩年來(lái)的使用情況充分說(shuō)明了新設(shè)計(jì)的密封結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)優(yōu)于原密封結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生了顯著的經(jīng)濟(jì)效益，可作為一種新的密封類型加以推廣。
來(lái)源：《硫磷設(shè)計(jì)與粉體工程》2003年第3期