高占勇

(邯鄲宏大化纖機(jī)械有限公司，河北 邯鄲 056046)

0 引言

紡絲盤是粘膠短纖維紡絲機(jī)重要的器材之一，用于初生粘膠纖維絲束的噴絲頭拉伸。噴絲頭拉伸是指紡絲盤線速度與粘膠從噴絲頭噴出速度的比值。棉型粘膠短纖維常采用噴絲頭正拉伸，而高濕模量粘膠短纖維常采用噴絲頭負(fù)拉伸。由于紡絲盤在紡絲過程中與酸液接觸，需要對(duì)其采取防護(hù)措施，以防止紡絲盤內(nèi)部的紡盤軸、軸承和軸承座等零件受到酸液腐蝕。生產(chǎn)發(fā)現(xiàn)，原紡絲盤內(nèi)部密封在結(jié)構(gòu)形式和零件材質(zhì)等方面還存在問題，需要進(jìn)行改進(jìn)和完善，從而更好地滿足用戶使用要求。

1 原紡絲盤內(nèi)部密封結(jié)構(gòu)

在粘膠短纖維紡絲機(jī)上，目前應(yīng)用較多的紡絲盤內(nèi)部密封結(jié)構(gòu)可分為單油封式和雙油封式。

1.1 單油封式紡絲盤

單油封式紡絲盤內(nèi)部密封結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1—防護(hù)罩；2—密封罩；3—紡絲盤；4—內(nèi)套；5—螺帽；6—紡盤軸；7—定位套；8—軸承端蓋；9—油封；10—軸承；11—軸承座。圖1 單油封式紡絲盤內(nèi)部密封結(jié)構(gòu)

由圖1可以看出，紡絲盤通過內(nèi)套、鍵與紡盤軸相連；螺帽通過螺紋固定在紡盤軸的軸端，并通過墊片與內(nèi)套的右端面壓緊；軸承的內(nèi)圈通過紡盤軸和定位套進(jìn)行固定，軸承的外圈安裝在軸承座上；定位套的右端通過墊片壓緊內(nèi)套的左端面；軸承端蓋和墊片通過螺栓固定在軸承座上，軸承端蓋上裝有密封罩和一個(gè)油封；密封罩的外圈安裝在不銹鋼防護(hù)罩上。

軸承座、軸承端蓋和紡盤軸材質(zhì)為碳鋼，定位套、紡絲盤、內(nèi)套和螺帽材質(zhì)依次為304不銹鋼、普通耐酸陶瓷、環(huán)氧樹脂和尼龍1010，所有墊片、油封和密封罩材質(zhì)均為普通耐酸、堿橡膠。

單油封式紡絲盤內(nèi)部密封結(jié)構(gòu)存在以下問題：

a) 密封效果差。由于軸承端蓋和定位套間存在縫隙，當(dāng)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，外界的酸液會(huì)依次沿著紡絲盤與防護(hù)罩、紡絲盤與密封罩、軸承端蓋和定位套之間的縫隙流到油封的位置。油封在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，如果潤(rùn)滑不好，其唇邊會(huì)摩擦生熱，溫度升高，導(dǎo)致唇邊硬化，加劇對(duì)定位套的磨損。在酸液的腐蝕作用下，這種磨損會(huì)更加嚴(yán)重，當(dāng)酸液流到軸承位置時(shí)會(huì)導(dǎo)致軸承、紡盤軸和軸承座受到酸液的腐蝕[1]。

b) 非金屬材質(zhì)零件的抗酸能力差，容易被酸液腐蝕。

1.2 雙油封式紡絲盤

雙油封式紡絲盤內(nèi)部密封結(jié)構(gòu)如圖2所示。

由圖2可以看出，紡絲盤通過內(nèi)套、鍵與紡盤軸相連；螺帽通過螺紋固定在紡盤軸的軸端，并通過墊片和壓板與內(nèi)套的右端面壓緊；軸承的內(nèi)圈通過紡盤軸和定位套進(jìn)行固定，軸承外圈安裝在軸承座上；定位套右端與內(nèi)套左端相連，并采用O型密封圈進(jìn)行密封；軸承端蓋及密封罩的內(nèi)緣通過螺栓固定在軸承座上，且軸承端蓋上裝有兩個(gè)油封；密封罩的外緣安裝在防護(hù)罩上。

軸承座和紡盤軸均為碳鋼材料，軸承端蓋和定位套為316L不銹鋼，紡絲盤為普通耐酸陶瓷，內(nèi)套為環(huán)氧樹脂，螺帽及其壓板為尼龍1010，防護(hù)罩為硬聚氯乙烯，油封、密封罩和螺帽處使用墊片為普通耐酸、堿橡膠。

與單油封式結(jié)構(gòu)相比，雙油封式紡絲盤內(nèi)部密封結(jié)構(gòu)具有以下優(yōu)勢(shì)：① 進(jìn)入紡絲盤內(nèi)部的酸液較少；② 軸承端蓋和定位套為316L不銹鋼，耐酸能力較強(qiáng)；③ 軸承端蓋上安裝了2個(gè)油封，使得軸承、紡盤軸和軸承座的抗腐蝕能力得到加強(qiáng)。

但該結(jié)構(gòu)存在以下問題：

a) 密封性能有待進(jìn)一步加強(qiáng)。雖然316L不銹鋼耐酸能力比較強(qiáng)，但無法耐受酸液的長(zhǎng)期腐蝕。若軸承端蓋因酸液腐蝕而失效，酸液會(huì)沿著其安裝面或螺栓孔流到軸承上，造成腐蝕；若定位套外圓面因酸液腐蝕，油封磨損而失效，酸液會(huì)從定位套和油封之間的縫隙滲透到軸承和紡盤軸上，造成腐蝕。

b) 易接觸酸液的非金屬材質(zhì)零件抗酸能力較差。

2 改進(jìn)后紡絲盤內(nèi)部密封結(jié)構(gòu)

為了解決單油封式和雙油封式紡絲盤內(nèi)部密封結(jié)構(gòu)存在的問題，綜合用戶提出的意見和建議，筆者對(duì)兩種結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)計(jì)出一種新型紡絲盤內(nèi)部密封結(jié)構(gòu)，如圖3所示。

由圖3可以看出，改進(jìn)后的紡絲盤通過內(nèi)套、鍵與紡盤軸相連；螺帽通過螺紋固定在紡盤軸的軸端，并通過O型密封圈、壓板和墊片與內(nèi)套右端面壓緊；軸承的內(nèi)圈通過紡盤軸和定位套進(jìn)行固定，軸承的外圈安裝在軸承座上；定位套的右端壓緊內(nèi)套的左端面，并采用O型密封圈進(jìn)行密封；軸承端蓋和墊片通過螺栓固定在軸承座上，且軸承端蓋上裝有兩個(gè)油封(此處結(jié)構(gòu)與圖2相應(yīng)部位的結(jié)構(gòu)相同)；密封罩的外緣通過螺釘安裝在紡絲機(jī)的機(jī)架上，內(nèi)緣套在定位套上；密封罩的內(nèi)緣與定位套的外圓面間有一定的間隙，可實(shí)現(xiàn)兩者間的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)；同時(shí)，為增強(qiáng)密封效果，在定位套上安裝一個(gè)V型密封圈，其唇部緊壓密封罩的右端面，可防止酸液、酸氣或塵埃的侵入，從而提高油封的防腐蝕能力。

1—密封罩；2—紡絲盤；3—螺帽；4—紡盤軸；5—內(nèi)套；6—定位套；7—V型密封圈；8—軸承端蓋；9—油封；10—軸承；11—軸承座。圖3 改進(jìn)后紡絲盤內(nèi)部密封結(jié)構(gòu)

為了進(jìn)一步提高零件的抗酸能力，優(yōu)選零件材質(zhì)，具體為：軸承座采用316L不銹鋼制成，其外露的非安裝表面涂一層厚度為0.5 mm的環(huán)氧樹脂；紡盤軸采用經(jīng)調(diào)質(zhì)處理的3Cr13不銹鋼，不僅提高了紡盤軸的耐腐蝕能力，還滿足了紡盤軸的強(qiáng)度要求；軸承端蓋、定位套、密封罩、螺帽及其壓板全部采用抗酸能力強(qiáng)的904L不銹鋼；紡絲盤采用品質(zhì)更優(yōu)的99瓷；內(nèi)套采用增強(qiáng)聚丙烯，與原環(huán)氧樹脂材料相比，增強(qiáng)聚丙烯不僅耐腐蝕性能卓越，還具有使用壽命長(zhǎng)、剛度較高、耐高壓、衛(wèi)生無毒、可回收利用等優(yōu)點(diǎn)；油封、V型密封圈、所有O型密封圈及墊片全部采用優(yōu)質(zhì)氟橡膠材料，具有耐高溫、耐酸堿、耐油、耐強(qiáng)氧化劑和耐候性好等優(yōu)異性能[2-4]。

為了提高油封、V型密封圈及與其唇部接觸零件的抗磨損能力，在定位套的外圓面(與兩個(gè)油封接觸的區(qū)域)和密封罩的右端面(與V型密封圈接觸的區(qū)域)分別噴涂氧化鉻陶瓷，并添加充足的通用鋰基潤(rùn)滑脂。另外，為進(jìn)一步提高O型密封圈及墊片的密封效果，在安裝時(shí)需在橡膠密封件上涂抗酸能力較強(qiáng)的密封劑[5-8]。

改進(jìn)后紡絲盤內(nèi)部密封結(jié)構(gòu)主要有以下優(yōu)點(diǎn)：

a) 密封措施得當(dāng)，防腐蝕能力強(qiáng)；

b) 零件的耐腐蝕性能優(yōu)良；

c) 油封和V型密封圈的潤(rùn)滑效果好；

d) 非金屬材質(zhì)的零件品種較少；

e) 安裝、維護(hù)方便。

在紡絲機(jī)上應(yīng)用改進(jìn)后的紡絲盤內(nèi)部密封結(jié)構(gòu)，改善了原結(jié)構(gòu)經(jīng)常出現(xiàn)的密封效果不佳和零件耐腐蝕能力較差等問題，使得軸承座、軸承和紡盤軸等重要零件得到了很好的保護(hù)，且油封和V型密封圈等橡膠密封件的密封效果良好，使用周期長(zhǎng)。

3 結(jié)語

改進(jìn)后的紡絲盤內(nèi)部密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，性能穩(wěn)定可靠，防腐效果和潤(rùn)滑效果良好，安裝和維護(hù)都比較方便，滿足了紡絲盤的使用要求；故障率降低，保證了粘膠短纖維紡絲機(jī)的正常生產(chǎn)。為了進(jìn)一步提高紡絲盤內(nèi)部密封結(jié)構(gòu)的可靠性，除了減少酸液的腐蝕外，還需不斷改善紡絲車間的空氣質(zhì)量，以減少二氧化硫和硫化氫等腐蝕性氣體對(duì)紡絲盤內(nèi)部密封結(jié)構(gòu)的腐蝕。

參考文獻(xiàn)：

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