李 偉，秦 興，劉 霞

（山東萊蕪煤礦機(jī)械有限公司，山東 萊蕪 271100）

1 缺陷分析

經(jīng)過一定區(qū)域范圍內(nèi)的實地調(diào)查，并基于此前相關(guān)的研究數(shù)據(jù)資料，環(huán)冷機(jī)裝置的基礎(chǔ)設(shè)計問題是造成傳統(tǒng)環(huán)冷機(jī)密封性不強(qiáng)的直接與根本原因。在傳統(tǒng)環(huán)冷機(jī)的設(shè)計中，常常采用橡膠材質(zhì)的零部件在環(huán)冷機(jī)密封板與臺車底端皮層之間進(jìn)行機(jī)械式的密封處理，共有兩層密封屏障。第一層裝置密封形成于環(huán)冷機(jī)基本骨架上錐形板和臺車底端接觸、相互擠壓之時；第二層裝置密封形成于環(huán)冷機(jī)骨架靜態(tài)的密封皮層和臺車表面動態(tài)的密封板相互接觸擠壓過程中[1]。

在實際生產(chǎn)與設(shè)備使用過程中，這樣的裝置設(shè)計方式會具有以下幾方面的問題。

（1）傳統(tǒng)的環(huán)冷機(jī)基于兩種不同形狀封皮或封板相互咬合而形成的第一層密封設(shè)計存在一定的設(shè)計缺陷，直接決定了傳統(tǒng)環(huán)冷機(jī)較差的氣密性。大部分傳統(tǒng)鼓風(fēng)環(huán)冷機(jī)裝置中的骨架均為圓心結(jié)構(gòu)，且其多個骨架均有相同的圓心，因此固定于骨架上的靜態(tài)密封板也為弧形；傳統(tǒng)環(huán)冷機(jī)裝置中的臺車部分外側(cè)為直線型結(jié)構(gòu)?；谶@一設(shè)計方式進(jìn)行生產(chǎn)的環(huán)冷機(jī)的難以進(jìn)行嚴(yán)格擠壓而產(chǎn)生良好的氣密效果，且通過擠壓方式而實現(xiàn)的密封方式會因為擠壓程度與頻率不均勻而導(dǎo)致設(shè)備的變形等損傷。

（2）由于臺車持續(xù)性的徑向活動，臺車表面覆蓋的動態(tài)與靜態(tài)密封板之間的貼合性不強(qiáng)，直接影響了環(huán)冷機(jī)氣密性良好的控制。許多鋼廠及其他環(huán)冷機(jī)使用單位普遍存在，由于設(shè)計施工過程中追求較快速度而導(dǎo)致設(shè)備建造與安裝精確度不高的現(xiàn)象。環(huán)冷機(jī)內(nèi)部裝置運動軌道、臺車安裝位置以及回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)等安裝精度不高將直接導(dǎo)致回轉(zhuǎn)框架在正常運動過程中軌跡不正。受到這一現(xiàn)實設(shè)備條件的影響，臺車部件的運行會呈現(xiàn)橢圓形的不定向運動，并伴隨有持續(xù)性不規(guī)律的徑向運動，最終使得臺車表面動態(tài)及靜態(tài)兩層密封板出現(xiàn)擠壓過度及擠壓不足的情況的經(jīng)常性發(fā)生，不僅使得設(shè)備磨損加劇，也造成了環(huán)冷機(jī)設(shè)備較差的密封條件。

上述兩點裝置設(shè)計不足之處使得傳統(tǒng)鼓風(fēng)式環(huán)冷機(jī)在生產(chǎn)、安裝以及使用過程中對環(huán)境條件、使用方式以及設(shè)備制作材料均具有較為嚴(yán)苛的要求。一方面，由于傳統(tǒng)環(huán)冷機(jī)設(shè)計方式的先天缺陷，該環(huán)冷機(jī)裝置的整體的氣密性并不能達(dá)到較好的效果；另一方面，傳統(tǒng)環(huán)冷機(jī)在安裝過程中存在的精度誤差，會在接下來的設(shè)備使用階段層級放大，最終導(dǎo)致設(shè)備的大程度磨損，并加劇設(shè)備漏風(fēng)漏氣的問題。有研究人員針對我國現(xiàn)階段鋼鐵生產(chǎn)行業(yè)的鼓風(fēng)式環(huán)冷機(jī)的使用情況進(jìn)行了大范圍的調(diào)查，研究調(diào)查表明我國目前所使用的環(huán)冷機(jī)設(shè)備均存在一定程度的密封性問題，問題暴露和影響的程度因設(shè)備部件制作工藝、裝置安裝精度以及設(shè)備運行時的外界環(huán)境條件的不同而呈現(xiàn)顯著的差異性。部分設(shè)備使用單位對環(huán)冷機(jī)設(shè)備進(jìn)行改裝，這種改裝本質(zhì)上是改良性質(zhì)的，并不能從源頭上解決設(shè)備的氣密性不佳的問題，隨著設(shè)備的持續(xù)性使用，臺車以及回轉(zhuǎn)框架等設(shè)備組件一定會出現(xiàn)變形的狀況，設(shè)備安裝的精度也逐漸會偏離原來的設(shè)備設(shè)計與使用要求[2-4]。

2 設(shè)計理念

總結(jié)部分生產(chǎn)單位的使用經(jīng)驗以及前期的研究數(shù)據(jù)資料，傳統(tǒng)式環(huán)冷機(jī)的密封性問題具體表現(xiàn)為以下幾點。首先，環(huán)冷機(jī)設(shè)備氣密性不強(qiáng)、使用過程中廢氣泄露問題嚴(yán)重，這一問題產(chǎn)生的原因為設(shè)備煙罩處長時間受熱而導(dǎo)致的變形、設(shè)備徑向運動而導(dǎo)致的密封皮層及密封板接觸松散等。其次，由于設(shè)備內(nèi)部組件磨損較為嚴(yán)重，臺車與煙罩之間的橡膠材質(zhì)的密封板的使用周期十分有限，在設(shè)備正常運行的條件下，每個季度至少要換一次密封板。此外，環(huán)冷機(jī)內(nèi)部裝置設(shè)計的不合理導(dǎo)致了兩個密封面相互擠壓過程中產(chǎn)生較為嚴(yán)重的磨損，并加劇了臺車運動的負(fù)載。最后，橡膠材質(zhì)的密封板更換流程較為復(fù)雜，既浪費了物力人力，又不利于生產(chǎn)單位的持續(xù)、高效生產(chǎn)。針對以上幾點問題，本新型環(huán)冷機(jī)的設(shè)計重點在于解決環(huán)冷機(jī)裝置的密封性問題，并通過一種拆卸更換便捷的密封方式充分解決了橡膠密封板換裝周期短、環(huán)冷機(jī)整體密封性差、余熱利用率不高、裝置生產(chǎn)與使用成本較高的問題。

3 設(shè)計方案及特點

（1）設(shè)計方案。在該新式環(huán)冷機(jī)密封裝置的設(shè)計中，裝置良好氣密性的實現(xiàn)主要依靠兩道屏障。三塊固定于煙罩末端與臺車頂端之間的鋼制密封板為保護(hù)裝置良好氣密性的第一道屏障，三塊隔熱鋼制密封板間隔一定間隙，對臺車及其他環(huán)冷機(jī)組件的正常運行不造成影響。在設(shè)備的正常運行過程中，熱氣依次沖擊到三塊鋼板上，具有一定的密封作用，且能夠阻隔部分顆粒物以及熱氣。由耐高溫耐磨損特種橡膠制成的密封板與斜插的圓形鋼板組成了保護(hù)裝置良好氣密性的第二道屏障，該橡膠密封板具有可以進(jìn)行位置調(diào)整的孔洞，并用活動銷鎖進(jìn)行固定，有效縮減了臺車與煙罩之間的縫隙，增強(qiáng)了裝置的氣密性。且在傾斜鋼板上焊裝圓鋼的設(shè)計可以將兩個密封板之間的弧形接觸改變?yōu)榫€型接觸，有效降低了因密封板相互擠壓而造成的設(shè)備損傷，不僅為設(shè)備使用單位降低了生產(chǎn)能耗，還極大程度增加了橡膠密封板的使用壽命。此外，橡膠材質(zhì)密封板上的活動孔隙的設(shè)計還能夠降低換裝密封板的難度與時間，具有經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)、便捷性強(qiáng)的優(yōu)勢[5]。

（2）密封裝置特點。該環(huán)冷機(jī)的新式密封裝置具有以下幾點優(yōu)勢。①拆裝容易，使用便捷強(qiáng)性。當(dāng)設(shè)備操作人員發(fā)現(xiàn)環(huán)冷機(jī)在使用的過程中存在磨損、漏氣等現(xiàn)象時，傳統(tǒng)的環(huán)冷機(jī)只能在停止運轉(zhuǎn)以后才可以進(jìn)行密封圈的更換，且人員需要進(jìn)入臺車內(nèi)進(jìn)行拆卸處理且需要拆除較多的螺母和螺絲等配件。而這一密封設(shè)計可以使操作人員在設(shè)備運行階段就能夠進(jìn)行橡膠密封圈的更換。②耐用性強(qiáng)，延長了橡膠密封板的使用壽命。橡膠密封板上的孔洞設(shè)計能夠使密封板的位置進(jìn)行一定程度的調(diào)整，從而大大提高了其使用壽命。在實際設(shè)備使用過程中，操作人員可以在發(fā)現(xiàn)密封板部分磨損、破裂后，可以將橡膠板進(jìn)行位置調(diào)整，向下移動使得完整部分的橡膠板移至與圓鋼的銜接處，這樣就可以繼續(xù)正常使用。通常，該密封裝置的設(shè)計能夠使得橡膠密封板具有5厘米的位置調(diào)節(jié)區(qū)間。③兩層密封結(jié)構(gòu)，對橡膠板形成良好的保護(hù)。傳統(tǒng)環(huán)冷機(jī)的工作過程中，橡膠密封板直接受到高溫廢氣的沖擊，容易被熱氣與巨大的顆粒物造成損傷。在新式的環(huán)冷機(jī)密封裝置中，三層鋼板的設(shè)計阻擋了大部分熱氣與顆粒物的沖擊，有效保護(hù)了橡膠密封板，在一定程度上增加了密封板的使用時長，降低了生產(chǎn)成本。④減少摩擦力，降低設(shè)備耗能。由于在臺車與密封板銜接處增加了圓鋼，兩密封面之間的接觸改變?yōu)榫€型接觸，有效減少了設(shè)備兩組成部件之間的摩擦力，降低了臺車的運行負(fù)載，減少了設(shè)備使用過程中的能耗。

4 設(shè)備應(yīng)用效果

在環(huán)冷機(jī)使用新式密封裝置后，環(huán)冷機(jī)冷卻工作質(zhì)量有了較為顯著的改變，并形成了良好的生產(chǎn)效果。自設(shè)備改造后，環(huán)冷機(jī)漏氣現(xiàn)象得到了很大程度的改善，有毒有害氣體與顆粒物的泄露率呈直線型下降，有效增強(qiáng)了工廠工作環(huán)境的安全性。在企業(yè)生產(chǎn)方面，該新式密封裝置也產(chǎn)生了較為明顯的經(jīng)濟(jì)效益。一方面，橡膠密封板的使用壽命得到了很大程度的延長，生產(chǎn)成本下降，設(shè)備生產(chǎn)及其人員組織情況也變得更為有序、科學(xué)化。另一方面，由于降低了設(shè)備荷載，企業(yè)設(shè)備的耗能問題也得到了一定的緩解[6]。

5 結(jié)語

綜上所述，傳統(tǒng)的環(huán)冷機(jī)兩種不同形狀封皮或封板相互咬合不完全的密封設(shè)計，以及其有臺車持續(xù)性徑向活動導(dǎo)致的動態(tài)與靜態(tài)密封板之間的貼合性不強(qiáng)，是導(dǎo)致環(huán)冷機(jī)整體氣密性不強(qiáng)的根本設(shè)計原因?；谏鲜鰩c現(xiàn)實問題，本新型環(huán)冷機(jī)密封裝置通過一種拆卸更換便捷的密封方式解決了環(huán)冷機(jī)裝置的密封性問題。該密封裝置具有使用便捷強(qiáng)性，耐用性強(qiáng)，兩層密封結(jié)構(gòu)保護(hù)橡膠板，減少摩擦力、降低設(shè)備耗能等特點。