劉秀芳，劉 棟

(太原煤氣化股份有限公司，山西 太原 030006)

浮動(dòng)密封在煤礦機(jī)械中應(yīng)用的重要性

劉秀芳，劉 棟

(太原煤氣化股份有限公司，山西 太原 030006)

介紹了浮動(dòng)密封的結(jié)構(gòu)、密封機(jī)理、材質(zhì)、性能及其應(yīng)用，并對(duì)它的使用條件、使用范圍和發(fā)展提出了一些看法。

浮動(dòng)密封；材質(zhì)；性能；適用條件；安裝與應(yīng)用

密封是密封件與密封循環(huán)保護(hù)系統(tǒng)構(gòu)成工業(yè)密封裝置的簡(jiǎn)稱。按其相聯(lián)系的工作零件間的狀態(tài)，分為靜密封和動(dòng)密封兩大類。它的作用是阻止流體(包括液體、氣體)從零件的接合面間泄漏，并防止外界灰塵、泥水等污染介質(zhì)侵入。

浮動(dòng)密封是動(dòng)密封的一種，最早使用在履帶行走機(jī)械中。由于其密封性能優(yōu)越，適應(yīng)能力強(qiáng)，使用壽命長(zhǎng)等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，在工程機(jī)械和煤礦機(jī)械中應(yīng)用極為普遍，無(wú)論在炎熱的環(huán)境下，還是在寒冷的地方都能適應(yīng)。在其有效使用期間，只要保證它的內(nèi)部潤(rùn)滑劑充分，無(wú)需任何維護(hù)或修理，因此，它具有較高的可靠性和較長(zhǎng)的壽命，也有很好的經(jīng)濟(jì)效益。

1 浮動(dòng)密封的機(jī)理

常見(jiàn)的浮動(dòng)密封的結(jié)構(gòu)有兩種，密封彈性體為O形結(jié)構(gòu)的密封(以下簡(jiǎn)稱DO型浮動(dòng)密封)和密封彈性體為變異菱形結(jié)構(gòu)的密封(以下簡(jiǎn)稱DF型浮動(dòng)密封)，見(jiàn)圖1、圖2。

圖1 O形密封圈結(jié)構(gòu)浮動(dòng)密封

圖2 變異菱形密封圈結(jié)構(gòu)浮動(dòng)密封

這兩種浮動(dòng)密封都是由兩個(gè)彈性體(即橡膠密封圈)和兩個(gè)浮動(dòng)的金屬密封環(huán)，分別安裝在兩個(gè)密封腔(一個(gè)靜止，一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng))內(nèi)構(gòu)成。它們的密封機(jī)理基本相同。

浮動(dòng)密封是靠裝在一側(cè)的三個(gè)零件構(gòu)成一組靜止的組件和裝在另一側(cè)的三個(gè)零件構(gòu)成一組轉(zhuǎn)動(dòng)的組件，由其中兩個(gè)相對(duì)滑動(dòng)的金屬密封環(huán)，在彈性體被壓縮而產(chǎn)生的軸向壓力作用下實(shí)現(xiàn)密封功能的。

金屬密封環(huán)的接觸環(huán)形亮帶是經(jīng)過(guò)精密加工的，在其亮帶表面內(nèi)側(cè)由2個(gè)斜面構(gòu)成一楔形給油縫隙，保證兩密封環(huán)亮帶表面的充分潤(rùn)滑，在相對(duì)滑動(dòng)中始終保持一層極薄的油膜，它具有流體靜壓力和動(dòng)壓力的作用，起到平衡內(nèi)外壓力差的功能，保證了它們之間的潤(rùn)滑而又不向外泄漏，也不致使外界污染，磨損介質(zhì)進(jìn)入腔體內(nèi)部。

2 浮動(dòng)密封零件的材質(zhì)

浮動(dòng)密封的密封圈一般采用丁腈橡膠(NBR)制成，其硬度為肖氏60度。它的特點(diǎn)是彈性、耐磨性、耐老化性、耐水性和耐礦物、植物油以及耐高溫性能均較好。

金屬密封環(huán)一般采用合金鑄鐵金屬模精密鑄造或滾子軸承鋼100Cr6(美國(guó)鋼號(hào)1.3505)經(jīng)加工熱處理后制成。它們的化學(xué)成分見(jiàn)表1，其余化學(xué)成分為Fe。

表1 金屬密封環(huán)材料的化學(xué)成分/%

3 浮動(dòng)密封的技術(shù)性能

根據(jù)我國(guó)浮動(dòng)密封制造廠家提供的資料，它的規(guī)格尺寸約有百種，公稱尺寸d＝φ59～608mm。DO型浮動(dòng)密封的技術(shù)性能見(jiàn)表2。

表2 DO型浮動(dòng)密封的技術(shù)性能

DF型浮動(dòng)密封的技術(shù)性能，根據(jù)美國(guó)芝加哥廠99年樣本，它的規(guī)格尺寸共有30種，公稱尺寸為D1，即φ44.7～616.71mm。按照其說(shuō)明，在非連續(xù)工況下，允許滑動(dòng)速度750 fpm(3.8m/s)，工作許用油溫-54～107℃，允許接觸比壓50 psi(0.35MPa)，推薦使用10W/40號(hào)車輛齒輪潤(rùn)滑油。在連續(xù)工況下工作，允許滑動(dòng)速度350 fpm(1.78m/s)，允許接觸比壓25 psi(0.15MPa)。如果使用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑時(shí)，允許滑動(dòng)速度150 fpm(0.76m/s)，可保證連續(xù)工作1 000 h，不會(huì)出現(xiàn)任何泄漏和故障。

4 浮動(dòng)密封的安裝與應(yīng)用

4.1 浮動(dòng)密封的安裝

浮動(dòng)密封的密封環(huán)都是成對(duì)包裝供應(yīng)。在裝配過(guò)程中，各套之間不許互相拆換安裝。操作時(shí)應(yīng)特別小心，對(duì)接觸面上的亮帶絕對(duì)不許有磕碰印痕和輕微劃傷的現(xiàn)象，且應(yīng)嚴(yán)格保持亮帶清潔。在安裝時(shí)，應(yīng)將亮帶用柔軟絲綢擦干凈后，輕輕涂上一層10～22號(hào)全損耗潤(rùn)滑油。不論哪種密封圈，在安裝時(shí)應(yīng)仔細(xì)檢查不允許有裂口、啃傷等缺陷，否則必須更換。

安裝DO型浮動(dòng)密封時(shí)，應(yīng)先將O形密封圈裝在密封環(huán)上，然后采用專用工具裝入座腔內(nèi)，如果座腔尺寸及形狀加工稍有誤差，往往會(huì)使安裝的浮動(dòng)密封軸向壓力不夠或過(guò)大，嚴(yán)重超差時(shí)可能起不到密封的作用而泄漏或尺寸偏小而裝不進(jìn)去，因而其安裝間隙S＝3±0.5很難得到保證。

安裝DF型浮動(dòng)密封時(shí)，因?yàn)槊芊馊Φ膬?nèi)徑比密封環(huán)的相配直徑稍小1～2mm，很容易用手裝入，而密封圈的外徑比座腔相配尺寸D大1～2mm，可輕松套上，直至裝到位時(shí)，密封圈外徑上的斜楔與座腔漲緊，安裝浮動(dòng)密封的控制間隙S由螺紋調(diào)整，S值為1.5～2mm。

4.2 浮動(dòng)密封的應(yīng)用

浮動(dòng)密封在煤礦機(jī)械中的應(yīng)用極為廣泛，如橋式轉(zhuǎn)載機(jī)、刮板輸送機(jī)、懸臂式掘進(jìn)機(jī)、滾筒式采煤機(jī)、連續(xù)采煤機(jī)、輔助運(yùn)輸膠輪車以及洗選設(shè)備等。

(1)SDAFC橋式轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)尾軸組件，它借固定滾筒將其固定在機(jī)尾架上。整個(gè)組件工作在被運(yùn)輸?shù)暮毫髦?，浮?dòng)密封采用DO型。從動(dòng)鏈輪借兩個(gè)雙圓錐滾子軸承支承在心軸上，轉(zhuǎn)速呈周期脈動(dòng)且較低，密封環(huán)的滑動(dòng)速度約1.6m/s，運(yùn)轉(zhuǎn)工況基本上為連續(xù)型，軸承所受徑向力大，產(chǎn)生的熱量大，因而采用油泵循環(huán)供油，從固定滾筒一端進(jìn)油、從另一端出油的冷卻方式，工況較惡劣。

圖3 LH－130型懸臂式掘進(jìn)機(jī)裝載機(jī)構(gòu)組件

(2)LH—1300型懸臂式掘進(jìn)機(jī)裝載機(jī)構(gòu)組件見(jiàn)圖3，它安裝在鏟煤板機(jī)架上。該組件工作在被裝載的含水煤流中，浮動(dòng)密封采用DO型，偏心盤在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，其上的煤粉、巖粉和水通過(guò)相對(duì)間隙與其接觸；有時(shí)還會(huì)在煤、巖泥漿中工作(當(dāng)下山掘進(jìn)時(shí)，積水較多的情況)。偏心盤的轉(zhuǎn)速41 r/min，浮封環(huán)的直徑φ520 mm，滑動(dòng)速度為1.1m/s。由于偏心盤的下面安裝一大圓錐齒輪，因而該齒輪受徑向反力和軸向反力的作用，使它產(chǎn)生這兩個(gè)方向的微量位移，并隨裝載機(jī)構(gòu)外載荷的波動(dòng)而波動(dòng)。該裝載機(jī)構(gòu)系斷續(xù)工作，采用油池潤(rùn)滑方式，浮動(dòng)密封可在停機(jī)的間歇時(shí)間冷卻，但工況很惡劣。

(3)美國(guó)JOY公司最新生產(chǎn)的7LS型滾筒式采煤機(jī)破碎滾筒組件見(jiàn)圖4，由于采用了DF型浮動(dòng)密封，因而它對(duì)相關(guān)零件在制造、安裝和承受脈動(dòng)沖擊載荷的情況下產(chǎn)生的誤差以及吸振性具有較好的補(bǔ)償作用和較好的適應(yīng)能力。

圖4 7LS滾筒式采煤機(jī)破碎滾筒組件

(4)美國(guó)JOY公司生產(chǎn)、神東公司引進(jìn)的12CM18-10D型連續(xù)采煤機(jī)截割機(jī)構(gòu)及傳動(dòng)減速箱組件，在左、右截割滾筒與懸臂筒之間裝設(shè)兩套DO型浮動(dòng)密封，截割滾筒的轉(zhuǎn)速為59 r/min，浮動(dòng)密封直徑大，密封環(huán)的滑動(dòng)速度接近2m/s，發(fā)熱量大，當(dāng)截割機(jī)構(gòu)在截割煤時(shí)，它受到煤泥漿對(duì)它的擠壓，工況很惡劣。由于連續(xù)采煤機(jī)是間續(xù)工作，減速箱容積大，噴霧滅塵水量大以及除塵器的風(fēng)流影響，因而冷卻效果較好，所以密封環(huán)的工作溫度不會(huì)很高。

從以上幾種大型煤礦機(jī)械設(shè)備應(yīng)用的浮動(dòng)密封來(lái)看，盡管它們的工況有所不同，但其工作條件都比較苛刻而惡劣，既有承受轉(zhuǎn)速波動(dòng)，也有承受脈動(dòng)沖擊載荷；既有承受徑向載荷，也有承受軸向載荷而使其接觸表面發(fā)生微量位移的情況；既有長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，也有間斷短時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)；既有采用循環(huán)油潤(rùn)滑冷卻方式，也有油池潤(rùn)滑冷卻方式；既有采用DO型浮動(dòng)密封，也有采用DF型浮動(dòng)密封。綜上所述，不難看出采用浮動(dòng)密封對(duì)煤礦機(jī)械進(jìn)行密封防護(hù)，只要適合它的工作條件，只要控制密封環(huán)的滑動(dòng)速度在2m/s以下，工作的平衡溫度低于85℃，被密封的箱體內(nèi)部壓力不超過(guò)0.2MPa的情況下，不論它所處的工況、受力狀態(tài)、轉(zhuǎn)速的波動(dòng)影響，都能很好地滿足設(shè)計(jì)的密封要求，工作可靠，壽命長(zhǎng)，密封效果明顯，綜合效益令人滿意。

5 結(jié)束語(yǔ)

浮動(dòng)密封具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，密封性能優(yōu)越，無(wú)需進(jìn)行維護(hù)，使用壽命長(zhǎng)，特別適合于煤礦機(jī)械的工作特點(diǎn)，因而得到廣泛應(yīng)用。采用浮動(dòng)密封為許多機(jī)械的正常運(yùn)轉(zhuǎn)提供了可靠的保證，因而也獲得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，其發(fā)展前景和應(yīng)用范圍非常廣闊。

Floating seal in coalm inemachinery in the im portanceof theapp lication

Liu Xiufang，Liu Dong

Introduces the structure of the floating seal,sealingmechanism,material,performance and application.And puts forward some views for theuse ofconditions,the use ofscopeand development.

floating seal material performance useofconditions installation and application

TH134

A

1000-8136(2011)29-0040-02