回轉(zhuǎn)窯和球磨機(jī)開式齒輪罩密封改造
2023-12-23宋傳照
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摘 要:回轉(zhuǎn)窯和球磨機(jī)采用邊緣傳動(dòng)的開式齒輪裝置驅(qū)動(dòng),在運(yùn)行中,從開式齒輪的齒輪罩向外泄漏潤(rùn)滑油的情況比較嚴(yán)重,既污染設(shè)備,又污染設(shè)備周邊環(huán)境,為此設(shè)計(jì)了開式齒輪罩的相關(guān)部位密封技改方案。改造后使用效果良好,有效避免或減少了齒輪罩漏油問(wèn)題,解決了長(zhǎng)久以來(lái)回轉(zhuǎn)窯和球磨機(jī)開式齒輪的齒輪罩漏油嚴(yán)重的疑難問(wèn)題,有效減少油品損耗,同時(shí)避免或減少對(duì)自然環(huán)境的污染。
1 回轉(zhuǎn)窯、球磨機(jī)開式齒輪罩的漏油分析
回轉(zhuǎn)窯、球磨機(jī)開式齒輪傳動(dòng)裝置的齒輪罩密封不良,會(huì)產(chǎn)生漏油,不僅造成潤(rùn)滑油的大量泄漏和損耗,還明顯造成環(huán)境污染和設(shè)備污染。開式齒輪罩漏油部位主要有三處,分別是:
1)齒輪罩與小齒輪軸的密封處漏油
此處常用的密封材料有毛氈或浸油盤根,用法蘭把毛氈或浸油盤根擠壓在小齒輪軸與齒輪罩之間,形成密封。由于采用比較大的擠壓力擠壓毛氈或浸油盤根到小齒輪軸上,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間運(yùn)行后,毛氈或浸油盤根磨損比較快,很快失去了密封作用而漏油(見圖1)。而且由于密封材料是擠壓在小齒輪軸上,小齒輪軸運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)與密封材料的摩擦力很大,以及和外界粉塵雜質(zhì)的共同作用,易造成小齒輪軸表面磨損嚴(yán)重,給小齒輪軸的安全運(yùn)行帶來(lái)風(fēng)險(xiǎn)。
圖1 齒輪罩與小齒輪軸的密封處漏油
2)齒輪罩與大齒圈的密封處漏油
由于回轉(zhuǎn)窯的大齒圈直徑比較大,一般都在6m以上,回轉(zhuǎn)窯在運(yùn)行過(guò)程中,筒體有很明顯的熱變形和熱膨脹,在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中,大齒圈的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡會(huì)有明顯的徑向跳動(dòng)和端面跳動(dòng)變化,有時(shí)會(huì)呈明顯的擺動(dòng)狀;回轉(zhuǎn)窯在回轉(zhuǎn)的同時(shí),還有周期性的上行和下行,大齒圈也隨之上行和下行,因此大齒圈與齒輪罩之間的密封位置和密封間隙也是在動(dòng)態(tài)變化中?;剞D(zhuǎn)窯筒體的高溫?zé)彷椛湟卜浅4?,?huì)對(duì)齒輪罩的密封材料產(chǎn)生明顯的不良影響。回轉(zhuǎn)窯在停機(jī)后,筒體溫度會(huì)由200~400℃降低到40℃以下,回轉(zhuǎn)窯筒體長(zhǎng)度因降溫而明顯收縮,大齒圈會(huì)隨回轉(zhuǎn)窯筒體收縮,而發(fā)生明顯的沿回轉(zhuǎn)窯軸線方向的位移,但齒輪罩是固定在回轉(zhuǎn)窯下面混凝土基礎(chǔ)上的,不會(huì)移動(dòng),因此大齒圈與齒輪罩的相對(duì)位置也會(huì)發(fā)生明顯的變化。因?yàn)檫@些特殊運(yùn)行工況,使得回轉(zhuǎn)窯開式齒輪的齒輪罩密封特別困難,密封效果也比較差,該處漏油情況見圖2。
圖2 回轉(zhuǎn)窯大齒圈與齒輪罩密封處漏油
球磨機(jī)的開式齒輪直徑也比較大,直徑越大,齒輪的徑向跳動(dòng)和端面跳動(dòng)也就越大,而且球磨機(jī)的回轉(zhuǎn)速度相對(duì)比較大,因此要求球磨機(jī)的大齒圈齒輪罩的密封,需要既能避免或減少漏油,還要有效防止粉塵雜質(zhì)進(jìn)入齒輪罩內(nèi)。
3)齒輪罩的檢查門密封處漏油
齒輪罩上的檢查門,在大齒圈和小齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中,齒面上的潤(rùn)滑油會(huì)在離心力的作用下,飛濺到齒輪罩上和檢查門上。飛濺到齒輪罩的潤(rùn)滑油在向下流動(dòng)時(shí),經(jīng)過(guò)齒輪罩上的檢查門,如果檢查門的密封不良時(shí),潤(rùn)滑油會(huì)從檢查門的門縫處飛濺、溢流到齒輪罩外,造成設(shè)備和周圍環(huán)境的污染(見圖3)。
圖3 齒輪罩的檢查門密封處漏油
通過(guò)上述分析,可以看出回轉(zhuǎn)窯和球磨機(jī)開式齒輪罩的密封,都有旋轉(zhuǎn)的部件,是動(dòng)密封,漏油嚴(yán)重主要與齒輪罩的密封結(jié)構(gòu)和所用的密封材料有很大的關(guān)系?;剞D(zhuǎn)窯和球磨機(jī)尺寸比較大,還伴隨著明顯的振動(dòng)和比較大的撓度,回轉(zhuǎn)過(guò)程中會(huì)有明顯偏離回轉(zhuǎn)中心的擺動(dòng)情況,并且回轉(zhuǎn)窯筒體的熱輻射還比較大。因此,上述這些回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)部位的密封,用帶唇的接觸式橡膠密封是無(wú)法有效解決的,通過(guò)在密封處填壓毛氈來(lái)密封,密封效果也不好。
2 解決辦法及效果
為了解決回轉(zhuǎn)窯、球磨機(jī)開式齒輪罩的漏油問(wèn)題,重新設(shè)計(jì)了各處的密封結(jié)構(gòu)。
2.1 開式齒輪罩密封的結(jié)構(gòu)改造
1)齒輪罩與小齒輪軸密封的改造
齒輪罩與小齒輪軸的密封,是在齒輪罩外,加裝一套具有三道密封結(jié)構(gòu)的迷宮密封裝置,來(lái)解決漏油問(wèn)題。
第一道密封:甩油環(huán)。它采用耐油橡膠制作,圓環(huán)狀,軸向剖面圖呈兩個(gè)倒V型。甩油環(huán)安裝在小齒輪軸上后,用一根Φ10mm彈簧將它緊緊地抱在小齒輪軸上,使它能隨小齒輪軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)。倒V型結(jié)構(gòu)的甩油環(huán),既方便將沿著軸流出的潤(rùn)滑油擋住,通過(guò)離心力甩落下來(lái),通過(guò)迷宮密封腔體下部的回流油口,流回到油池內(nèi),同時(shí),倒V型結(jié)構(gòu)又起到了兩重迷宮密封的作用,成倍增加了甩油、阻擋油的功能。這道密封結(jié)構(gòu),可以阻擋和回流大部分從小齒輪軸和齒輪罩之間的縫隙泄漏出的潤(rùn)滑油。
第二道密封:軸迷宮密封。它和甩油環(huán)外的腔體外殼是一體的,材料是一樣的,可選用鑄鐵或鑄鋼。采用上下分體式,上部和下部采用法蘭口對(duì)接,方便檢查和清洗軸迷宮密封,以及方便檢查和更換內(nèi)?的甩油環(huán)。
軸迷宮密封的工作原理是:少部分油在越過(guò)了甩油環(huán)后,會(huì)沿著軸繼續(xù)向外走,在離心力和潤(rùn)滑油表面張力的作用下,黏附在軸上的潤(rùn)滑油會(huì)形成小的油珠,然后從軸上甩落下來(lái),繼而被軸迷宮密封的密封槽捕捉和收集起來(lái),這些被捕捉和收集起來(lái)的油珠,通過(guò)軸迷宮密封槽下部的導(dǎo)流孔導(dǎo)流到甩油環(huán)所在的腔體下部,經(jīng)過(guò)甩油環(huán)所在腔體的下壁,回流到油池內(nèi),來(lái)實(shí)現(xiàn)密封和擋油的作用。
第三道密封:毛氈。它是安裝在小齒輪軸迷宮密封的外端,它有兩個(gè)作用,第一個(gè)作用是:小齒輪軸上的油在經(jīng)過(guò)了甩油環(huán)、軸迷宮密封的密封擋油作用后,黏附在軸上的油已非常少,但軸上這非常少的油也有可能會(huì)沿軸繼續(xù)向外走。安裝在迷宮密封外端的毛氈,就可以較好地阻擋小齒輪軸上這一點(diǎn)很少量的潤(rùn)滑油向外泄漏。毛氈的第二個(gè)作用是阻擋外界的粉塵雜質(zhì)進(jìn)入迷宮密封內(nèi),避免雜質(zhì)進(jìn)入齒輪罩內(nèi)污染潤(rùn)滑油。上述這三道密封結(jié)構(gòu)見圖4。
圖4 齒輪罩與小齒輪軸密封的改造
密封整體上是采用上下剖分結(jié)構(gòu),通過(guò)法蘭口來(lái)連接上下腔體蓋。軸向端面采用法蘭口,與齒輪罩連接固定,安裝比較方便。安裝時(shí)所有的法蘭口要涂抹密封膠或加裝耐油橡膠墊片,確保法蘭口密封良好,不泄漏潤(rùn)滑油。齒輪罩內(nèi)壁的擋油板采用鋼板,焊接在回流油口上部,傾斜安裝,便于給回流油口進(jìn)行遮擋,也導(dǎo)流上面流下來(lái)的油液,擋油板與大齒圈齒輪罩的焊口要滿焊。這三道密封結(jié)構(gòu)在解決漏油的同時(shí),也起到防塵的作用。
2)齒輪罩與大齒圈密封的改造
根據(jù)大齒圈及齒輪罩結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),在齒輪罩與大齒輪密封處,采用兩道密封。
第一道密封有兩個(gè)環(huán),當(dāng)大齒圈齒面的齒輪油向齒輪外流淌、外溢、甩落飛濺時(shí),大部分被第一個(gè)環(huán)阻擋,在重力、離心力的作用下,在第一個(gè)環(huán)與大齒圈端面的導(dǎo)流作用下,向下回流到油池內(nèi)。少部分漫過(guò)、飛濺過(guò)第一個(gè)環(huán)的潤(rùn)滑油,會(huì)受到第二個(gè)環(huán)的阻擋、收集,回流到齒輪罩的油池內(nèi)。第一道密封材料采用鋼板焊接制造,所有焊縫要滿焊。
第二道密封是氈密封,它起到兩個(gè)作用,第一個(gè)作用是,繼續(xù)阻擋少量飛濺過(guò)第一道密封的油,并回流到油池內(nèi);第二個(gè)作用是,阻擋外界粉塵雜質(zhì)進(jìn)入齒輪罩,防止粉塵雜質(zhì)污染潤(rùn)滑油,減少或避免因雜質(zhì)進(jìn)入齒輪罩內(nèi),而造成的齒面點(diǎn)蝕、擦傷、擠壓傷等損傷的發(fā)生。
這兩道密封結(jié)構(gòu)見圖5。
圖5 齒輪罩與大齒圈密封的改造
第一道密封環(huán)是通過(guò)法蘭口安裝到大齒圈端面上。在安裝時(shí),在法蘭口涂抹密封膠,或加裝耐油橡膠墊片或耐油O型橡膠條,來(lái)確保法蘭口密封良好,避免開式齒輪油從法蘭口向外泄漏。
3)齒輪罩檢查門密封結(jié)構(gòu)的改造齒輪罩檢查門的改造結(jié)構(gòu)見圖6。
設(shè)計(jì)要點(diǎn)是,檢查門的門框口設(shè)計(jì)成傾斜狀,將潤(rùn)滑油向齒輪罩油池方向?qū)Я?,這樣有利于潤(rùn)滑油向齒輪罩的油池回流。在檢查門蓋的內(nèi)側(cè)加裝導(dǎo)流板,將飛濺和流經(jīng)檢查門的潤(rùn)滑油,導(dǎo)流到檢查門門框的下部?jī)A斜板上,實(shí)現(xiàn)潤(rùn)滑油較好地回流到齒輪罩油池內(nèi)。檢查門框、檢查門蓋和檢查門內(nèi)側(cè)的導(dǎo)流板,用鋼板制作,所有焊口要滿焊。避免采用段焊時(shí),潤(rùn)滑油從段焊縫隙處泄漏出去。
圖6 齒輪罩檢查門的密封改造
2.2 開式齒輪罩密封結(jié)構(gòu)改造效果
開式齒輪罩密封改造結(jié)構(gòu)用于多家企業(yè),到目前已經(jīng)實(shí)際使用一年多,實(shí)際使用情況見圖7,密封效果非常好,較好地解決了齒輪罩漏油嚴(yán)重的問(wèn)題。
圖7 開式齒輪罩密封改造后的效果
3 結(jié)束語(yǔ)
針對(duì)一些設(shè)備密封不良的疑難問(wèn)題,需要進(jìn)行仔細(xì)檢查和詳細(xì)分析,分析漏油的原因和實(shí)際的漏油過(guò)程,結(jié)合設(shè)備本身的?轉(zhuǎn)特點(diǎn),制定相應(yīng)的密封改造方案。通過(guò)對(duì)密封的改造,可以有效減少或避免漏油,降低油品消耗,節(jié)能降耗,降本增效,可以降低環(huán)境污染的風(fēng)險(xiǎn)。
對(duì)于回轉(zhuǎn)部位有明顯的擺動(dòng),或有較大的熱脹冷縮的情況,或有很高熱輻射等特殊工況的密封部位,可以考慮采用迷宮密封的結(jié)構(gòu)。上述的三種密封改造方案,它們的整體和局部尺寸,可以根據(jù)小齒輪軸的直徑,大齒圈齒輪罩與小齒輪軸承座之間的空間距離,大齒圈齒輪罩與大齒圈的結(jié)構(gòu)尺寸等來(lái)調(diào)整和確定。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況,如果設(shè)備的實(shí)際空間距離較小,可以適當(dāng)調(diào)整安裝的相對(duì)位置,或者可以選取這些密封結(jié)構(gòu)的一部分密封結(jié)構(gòu),也可以起到比較好的密封效果。改造設(shè)計(jì)時(shí)要考慮,改造后的密封結(jié)構(gòu)不能對(duì)設(shè)備的零部件運(yùn)轉(zhuǎn)造成干涉,不會(huì)影響設(shè)備正常生產(chǎn)運(yùn)行。
來(lái)源:《水泥》
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