原 鵬

（北方銅業(yè)銅礦峪礦，山西運城 043706）

0 引言

銅礦峪礦選礦廠碎礦二段共有6 臺TC84 圓錐破碎機，破碎篩分流程采用三段一閉路的形式，TC84 圓錐破碎機在破碎物料的過程中產(chǎn)生大量粉塵。原設(shè)計的防塵密封方式采用迷宮及填料雙重密封，填料材料為潤滑脂。用于隔絕破碎腔與機腔之間空氣及粉塵的相互流通，避免潤滑油污染，保證傳動系統(tǒng)正常運行。生產(chǎn)運行過程中發(fā)現(xiàn)，破碎機的潤滑油被粉塵污染速度快，潤滑油污染程度嚴重。

1 TC84 圓錐破碎機工作原理

TC84 圓錐破碎機為多缸液壓圓錐破碎機，主要部件有動錐軀體部、調(diào)整套、支撐環(huán)、鎖緊環(huán)、偏心套部、水平軸部及機體部等。動錐軀體部裝配有破碎壁，調(diào)整套裝配有軋臼壁，其裝配面需灌滿環(huán)氧樹脂，起背襯保護作用。

圓錐破碎機工作時，其水平軸由電機通過三角皮帶和皮帶輪來驅(qū)動，水平軸通過大、小傘齒輪帶動偏心套旋轉(zhuǎn)，動錐軀體部在偏心套帶動作用下做旋擺運動，使得破碎壁表面時而靠近軋臼壁表面，時而遠離軋臼壁表面，從而對破碎壁與軋臼壁之間的物料進行擠壓、搓碾，根據(jù)層壓理論，物料受到多個方向的作用力，根據(jù)自身紋理破碎并被打磨，形成穩(wěn)定的石料顆粒，符合出料要求的從破碎壁旋擺間隙處下落，其余物料繼續(xù)破碎，直至達到要求。

其自帶的保險缸在設(shè)備正常運行時將支撐環(huán)與機體部拉緊，當設(shè)備過鐵或有大塊物料進入設(shè)備時保險缸將支撐環(huán)頂起，起到清腔釋放的效果。鎖緊環(huán)與支撐環(huán)中間安裝有鎖緊缸，當設(shè)備運行時，鎖緊缸頂起，將鎖緊環(huán)、支撐環(huán)與調(diào)整套牢牢地鎖緊，確保調(diào)整套不會自動松緊，當設(shè)備檢修或調(diào)整破碎間隙時，鎖緊缸泄壓，液壓馬達驅(qū)動小齒輪，小齒輪驅(qū)動調(diào)整套的大齒圈，帶動調(diào)整套旋轉(zhuǎn)。

2 防塵密封結(jié)構(gòu)及防塵效果較差的原因分析

在實際生產(chǎn)過程中，因為防塵密封效果較差，造成粉塵進入圓錐破碎機內(nèi)部潤滑系統(tǒng)的現(xiàn)象嚴重，引發(fā)一系列的設(shè)備故障，破碎機動錐主軸折斷、下機體開裂嚴重、偏心套內(nèi)襯套及外襯套磨損嚴重、碗形瓦磨損嚴重，改造前的防塵密封結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 改造前的防塵密封結(jié)構(gòu)

該設(shè)備核心備件價格高，給選礦廠生產(chǎn)成本帶來很大壓力，針對粉塵進入潤滑系統(tǒng)的主要原因進行分析，發(fā)現(xiàn)有以下4 方面原因。

（1）防塵密封環(huán)內(nèi)部填料（潤滑脂）不能有效在防塵密封環(huán)的唇口部位以及動錐軀體部下沿的密封唇口之間形成密封。主要原因為以下兩點：①圓錐破碎機運行過程中，當動錐軀體部運轉(zhuǎn)至松邊排料口部位時，動錐軀體下沿的密封唇口會離開由潤滑脂填料構(gòu)成的密封區(qū)，從而形成氣流通道。為保證生產(chǎn)，潤滑脂填料在一套襯板的使用周期內(nèi)無法補充加注，且缺少舊填料排除裝置，隨著運行時間的不斷延長，填料會逐步損失；②粉塵從動錐軀體與碗形瓦架上部的密封環(huán)之間的間隙進入填料密封腔后，粉塵會與密封填料混合，致使填料變質(zhì)、硬化失去流動性，并形成比較通暢的氣流通道，失去填料密封作用，進而導致粉塵進入機腔內(nèi)部加速潤滑油變質(zhì)、污染。

（2）破碎機運行過程中，由于主軸及軀體部做圓周及擺動運動。密封腔的容積在緊邊排料口時達到最大，在松邊排料口時達到最小，軀體在做高速擺動運動及旋轉(zhuǎn)運動過程中，會形成較強的呼吸作用。在呼吸作用下大量粉塵會進入密封腔，并有部分粉塵會吸入破碎機腔體內(nèi)部、污染潤滑油，造成破碎機內(nèi)部偏心套內(nèi)襯套、偏心套外襯套、碗形瓦等磨損嚴重。當密封環(huán)內(nèi)的填料失效時，粉塵進入破碎機腔體內(nèi)部的量會成倍增長，加速潤滑油的污染。另外破碎機運轉(zhuǎn)時，偏心部產(chǎn)生的氣流作用會加重呼吸效應(yīng)。粉塵進入機腔后會與潤滑油混合，污染潤滑油。粉塵在潤滑系統(tǒng)只進不出，不斷積累。隨著油質(zhì)不斷劣化，導致潤滑油溫度升高，核心部件損壞。

（3）破碎機主軸與偏心套內(nèi)襯套之間存在運行間隙。動錐軀體部的球面與碗形瓦配合將整個動錐托舉，破碎機運行過程中，主軸處于消除間隙狀態(tài)運行，而非理論狀態(tài)運行。主軸錐面與偏心套內(nèi)襯套之間會始終處于貼合受力一面運行。導致密封面的理論結(jié)合狀態(tài)和實際狀態(tài)有差異。從而導致破碎機實際運行過程中，密封環(huán)處于抖動狀態(tài)，加劇密封腔內(nèi)的呼吸作用。

（4）密封環(huán)使用過程中，密封面不均勻磨損后未及時進行更換、密封腔填料加注不合適、緩沖膠管彈性失效不能起到密封補償作用等因素都會造成粉塵進入量倍增。

3 防塵密封改造方案

3.1 更換碗形瓦架及密封環(huán)

碗形瓦架與主機架連接不變，確保裝配形式及結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有相同。新密封環(huán)與新碗形瓦架采用鋼性連接，采用內(nèi)六角螺栓將兩個部件連接在一起。新形瓦架設(shè)計有環(huán)形氣道和6 個進氣孔，進氣孔沿氣腔圓周均勻分布。氣腔內(nèi)外側(cè)均設(shè)置密封槽，槽內(nèi)安裝O 形圈，達到端面密封的作用。新密封環(huán)上與碗形瓦架氣腔對應(yīng)位置設(shè)計20 個氣孔，將碗形瓦架氣腔內(nèi)的壓縮空氣均勻引入密封環(huán)的密封腔內(nèi)，密封腔內(nèi)源源不斷補充的正壓風能將粉塵隔離在氣腔外部，保證內(nèi)部潤滑油不會被污染變質(zhì)。

3.2 重新設(shè)計碗型瓦架密封環(huán)唇口及間隙

（1）外唇口小圓處的設(shè)計間隙為3 mm，大圓處的設(shè)計間隙為5 mm。設(shè)計不同間隙的目的：當軀體運行至緊邊排料口時，軀體密封環(huán)與瓦架密封環(huán)之間的密封面配合長度變小、密封性能變差。增大間隙后會增大通氣斷面，增加正壓除塵排氣流量。達到抵御粉塵進入的效果。相反，軀體運行到松邊排料口位置時，由于密封面較長，自身密封效果改善，選取小配合間隙，氣量主要用于消除密封腔的呼吸作用。間隙縮小后有助于減小耗氣量，并達到較好的正壓除塵效果。

（2）內(nèi)唇口。瓦架密封環(huán)與軀體密封環(huán)之間的間隙為3 mm，在碗形瓦架內(nèi)唇口大圓處設(shè)計柔性接觸式密封與軀體密封環(huán)該部位接觸，當密封環(huán)內(nèi)部壓縮空氣進入后，壓縮空氣壓力確保瓦架密封環(huán)上的柔性密封與軀體密封環(huán)之間的密封可靠，從而減少壓縮空氣進入主機內(nèi)部的氣量。減少壓縮空氣對潤滑油壓及油量產(chǎn)生影響。

3.3 增加調(diào)整墊片

新形瓦架與密封環(huán)之間的端面上安裝調(diào)整墊片，用于彌補因碗形瓦磨損后動錐體下降造成的密封環(huán)間隙消除。初始安裝6 mm 調(diào)整墊，當碗形瓦磨損量達到1.5 mm 時更換為4 mm 調(diào)整墊。磨損量達到3 mm 時更換為2 mm 調(diào)整墊。磨損量達到5 mm 時取消調(diào)整墊。磨損量達到6 mm 時，碗形瓦架達到報廢標準，更換新碗形瓦。

3.4 正壓除塵采用羅茨風機供風

風機進口帶空氣過濾裝置，風機出口管徑DN100。正壓除塵風機出口管道為DN100，連接到機腔的3 條DN40 主進氣管路上，并分配至碗形瓦架的6 條DN25 的進氣支路上，均勻進入碗形瓦架的氣腔內(nèi)，從氣腔通過密封環(huán)20 個氣孔進入密封正壓腔內(nèi)。達到正壓除塵的效果，正壓密封改造后的局部結(jié)構(gòu)如圖2所示。碗形瓦架的氣腔內(nèi)安裝終端壓力探頭，監(jiān)控終端壓力值，并將數(shù)據(jù)引入主控室電腦，檢測正壓除塵效果。終端壓力標定值為0.05 MPa。

圖2 正壓密封改造后的局部

4 結(jié)語

TC84 圓錐破碎機防塵密封系統(tǒng)改造后，較原密封系統(tǒng)優(yōu)勢明顯，自2020 年11 月改造完成后投入運行，至今該系統(tǒng)運行平穩(wěn)，防塵密封效果良好，潤滑油使用壽命得到有效延長，同時碗形瓦、偏心套內(nèi)襯套、偏心套外襯套等部件使用壽命均有效延長，設(shè)備故障率明顯降低，大大降低設(shè)備維修和運行成本，降低工人的勞動強度，切實保證設(shè)備的安全穩(wěn)定運行，對于潤滑脂密封形式的設(shè)備改造具有借鑒意義。