离心通风机轴承箱轴颈密封的改进
2011-11-29
作者：董邦伍 （南京钢铁集团有限公司动力公司）
摘 要：本文对离心通风机轴承箱轴颈泄漏原因进行了分析，设计并介绍了螺旋填料复合密封装置，成功地解决了离心通风机轴承箱轴颈泄漏的难题。
关键词：离心通风机；螺纹；填料；泄漏；密封
离心通风机在工业中应用非常广泛，特别在电厂，它是锅炉系统重要的辅机。目前，国内厂家生产的风机，其轴承箱轴颈密封装置基本上采用端盖填料密封，填料多为油毛毯。如图1所示。这种密封装置虽然结构简单、制造和安装都很方便，但是，密封效果很差，漏油严重，实现零泄漏几乎是不可能的。不仅给设备维护管理工作带来了困难，而且造成了能源浪费和环境污染，更有甚者，会因缺油造成轴承烧损的事故发生。我厂是南京钢铁集团有限公司自备热电厂，装备有五台锅炉，四台汽轮发电机组。有离心式通风机12台，其轴承箱轴颈密封均采用油毛毡作填料的端盖密封，无一台不漏油，每年仅漏油损失达4万多元。而且还发生过多起因润滑不良而造成轴承烧损事故。严重地影响了安全、经济，稳定运行。
1、填料密封泄漏原因分析
一般认为，填料密封泄漏主要有两种形式。一种是密封介质直接穿过填料，笔者称之为渗透泄漏；另一种是密封介质穿过密封填料和轴或者密封填料和填料涵的接触界面而产生泄漏，笔者称之为边界泄漏。当填料材料组织间的缝隙(毛细管缝隙)大于介质分子(或分子团)的直径，而且密封腔压力大于大气压，就会产生渗透泄漏；当介质压力大于填料在接触界面的微体比压时，就会发生全压效应而产生边界泄漏。当风机工作旋转时，润滑油通过轴承被甩人密封腔，在油毛毡处被截住，随着时间的推移，进人密封腔的油量越来越多，压力越来越高，于是油液便主要以渗透泄漏的方式泄漏出来。此时要想实现良好的密封，唯有增大预紧力使填料产生变形，但这样一来，又会加速油毛毡的磨损，很快就会使密封失效而产生漏油。
根据以上分析，要想使端盖填料密封获得良好的密封效果，必须从两个方面入手。一是减少油液进入密封腔，降低密封腔润滑油的压力。二是选择良好的密封填料，使其具有良好的自润滑性和耐磨性(可延长填料的使用寿命)以及致密的内部组织(可阻止渗透泄漏的发生)。这样，由于只存在边界泄漏，同时压力又低，只需对填料施加很小的预紧力便可实现良好的密封效果。基于这种设想，笔者设计了一套螺旋填料复合密封装置，成功地解决了这一难题。
2、螺旋填料复合密封装简介
改进后的密封装置如图2所示。将原轴承箱端盖拆下上车床加工，保证内孔和定位凸台的同心度。安装时，先装入螺纹密封环5，再装密封填料4，预紧力通过松紧压盖2的螺栓加以调整。螺纹密封环采用聚四氟乙烯(PTFE)加工而成，与轴承端盖采用过度配和合。这样，一旦轴承损坏，同轴颈发生摩擦，可保护轴，同时更换也很方便。螺纹可加工成单头三角形螺纹，安装时要注意旋向，否则会适得其反。理论上，螺纹间隙越小，密封效果越好。但是，由于石墨密封环的存在螺纹密封间隙可适当增大，根据笔者实验，直径间隙不大于0.4mm，可实现无渗漏的密封效果。密封填料4为柔性石墨密封环，为便于更换，将其做成双向斜切口的两半园。其制作工艺为：
天然鳞片石墨→氧化处理→过度氧化物→膨胀改性→膨胀石墨离子→压制成型→切口
这种填料内部组织致密，具有较好的热稳定性和优良的自润滑性能。由于螺纹密封环5的泵送作用被柔性石墨密封环封住的润滑油的压力已不高。因而，只要对填料施加很小的压力就可实现良好的密封效果。
3、结论
(1)螺纹填料复合密封是一种很好的密封装置，成功地解决了离心通风机轴承箱轴颈泄漏难题，在Y4一73一11No16D及其以下、转速≤2950r/min的离心通风机上得到了成功的应用，自1998年8月改造以来，运行了3万多小时，至今依然保持零泄漏的密封效果。
(2)该密封装置在单向旋转的机械设备上可获得广泛使用。实际上，笔者已将其推广应用到离心油泵上，效果非常好。
(3)该密封装置使用寿命长，石墨填料自润滑性能好，更换方便。
