組合型密封結(jié)構(gòu)在臥螺離心機(jī)上的應(yīng)用
行業(yè)動(dòng)態(tài)
由于臥螺離心機(jī)可連續(xù)工作、能源消耗低、成本投入少、工作環(huán)境相對(duì)干凈等特點(diǎn)，其在城市污水處理行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。但由于污水處理行業(yè)的工況相對(duì)惡劣，處理的污水有一定的腐蝕性，且臥螺離心機(jī)原有設(shè)計(jì)中采用的密封結(jié)構(gòu)針對(duì)性不強(qiáng)，污水易透過(guò)間隙進(jìn)入軸承工作腔，造成軸承的損耗，使軸承有效工作時(shí)間未達(dá)到設(shè)計(jì)要求，進(jìn)而影響了機(jī)器的正常運(yùn)作。
1 臥螺離心機(jī)的工作原理
污水直接進(jìn)入離心機(jī)的轉(zhuǎn)鼓與螺旋的工作腔體中，根據(jù)顆粒物質(zhì)與水密度的不同，在機(jī)器轉(zhuǎn)鼓旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力作用下密度大的顆粒物質(zhì)沉降到轉(zhuǎn)鼓壁上，使固液分離。通過(guò)螺旋的推料作用，使雜質(zhì)從固相口出料，水通過(guò)溢流從液相口流出。
2 臥螺離心機(jī)工作時(shí)存在的問(wèn)題及原因分析
臥螺離心機(jī)直接與污水接觸，如果軸承工作腔密封條件不好，在運(yùn)行過(guò)程中可能使污水滲入軸承的工作腔，潤(rùn)滑油與水接觸，導(dǎo)致性質(zhì)改變，使軸承失去油膜保護(hù)，形成干摩擦；同時(shí)，污水中的腐蝕性物質(zhì)對(duì)軸承會(huì)有很強(qiáng)的破壞性，直接導(dǎo)致軸承的損壞。
根據(jù)臥螺離心機(jī)的工作環(huán)境，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況分析認(rèn)為，離心機(jī)在正常工作下，由于旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力，使污水緊貼轉(zhuǎn)鼓壁，在沒(méi)有發(fā)生堵料以及出水口堵塞的情況下，污水不會(huì)與軸承旋轉(zhuǎn)工作部件表面接觸，更不可能滲透到軸承工作腔中。但在停機(jī)過(guò)程中，隨著機(jī)器轉(zhuǎn)速降低，離心力也降低，可能導(dǎo)致緊貼轉(zhuǎn)鼓壁的未處理污水殘留以及清洗水混合液由于重力影響向下掉落，與軸承旋轉(zhuǎn)工作部件表面處接觸。
油封由于其固定端也是旋轉(zhuǎn)件，在機(jī)器停止工作前，由旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力也可能使密封唇向外擴(kuò)張，使唇與軸之間產(chǎn)生間隙，混合液從間隙處進(jìn)入工作腔體內(nèi)，與軸承接觸，導(dǎo)致軸承失效損壞。
3 臥螺離心機(jī)密封結(jié)構(gòu)的改進(jìn)
3.1 油封的改進(jìn)
普通油封，以骨架油封為例。普通油封多以孔作為定位面，靠唇與軸的接觸達(dá)到密封目的，這種結(jié)構(gòu)在定位孔不作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、軸為旋轉(zhuǎn)件的場(chǎng)合應(yīng)用十分廣泛。
由于臥螺離心機(jī)不僅與油封唇接觸的軸在旋轉(zhuǎn)，連油封定位處的轉(zhuǎn)鼓也是旋轉(zhuǎn)件，因此普通型油封不能滿足密封要求。根據(jù)離心機(jī)的特點(diǎn)，研制了一種具有針對(duì)性的新型孔用油封。
新型孔用油封是以軸進(jìn)行定位，以唇與孔的結(jié)合而達(dá)到密封效果。這是根據(jù)臥螺離心機(jī)螺旋與轉(zhuǎn)鼓都是旋轉(zhuǎn)件的特點(diǎn)設(shè)計(jì)的，當(dāng)機(jī)器在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，產(chǎn)生的離心力會(huì)使新型孔用骨架油封唇緊貼轉(zhuǎn)鼓上與之接觸的孔，使混合液無(wú)法通過(guò)該間隙滲入。當(dāng)機(jī)器停止工作，由于新型孔用骨架油封的彈簧力作用，仍然可以使油封唇緊貼孔壁。
采用新型孔用油封，無(wú)論是在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中還是在停機(jī)前的清洗以及停機(jī)等待的時(shí)間內(nèi)，混合液都不會(huì)通過(guò)間隙進(jìn)入軸承工作腔中。
3.2 密封結(jié)構(gòu)的改進(jìn)
3.2.1 組合型密封結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
在保留原有密封結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，采用新型孔用骨架密封來(lái)密封軸與孔的間隙，用O型密封圈密封兩結(jié)合端面，即動(dòng)靜密封相結(jié)合的組合型密封結(jié)構(gòu)。
混合液在重力作用下下落到頂蓋上，部分飛濺到新型孔用骨架油封，由于自身的彈簧存在的向外張力以及旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力使密封件的唇口緊貼螺旋壁，使液體無(wú)法進(jìn)入腔體中。即使轉(zhuǎn)鼓旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力使油封的唇口擴(kuò)張力超過(guò)了其自身彈簧所產(chǎn)生的收縮力，而使唇口脫離螺旋軸，由于腔體中無(wú)液體進(jìn)入，所以不會(huì)有液體通過(guò)腔體進(jìn)入軸承工作腔體中，而導(dǎo)致潤(rùn)滑油失效及軸承腐蝕。在頂蓋與轉(zhuǎn)鼓的結(jié)合面處增加了O型密封圈，可有效地組織液體可能通過(guò)不完全密封的兩平面直接進(jìn)入軸承工作腔體中。采用該組合型密封結(jié)構(gòu)，在原有的基礎(chǔ)上增加了頂蓋與轉(zhuǎn)鼓結(jié)合面處的密封性，這樣就達(dá)到了保持軸承工作環(huán)境穩(wěn)定的效果。
3.2.2 密封組件材料的選擇
在沒(méi)有特殊要求的工作環(huán)境下，為節(jié)約成本，骨架密封件生產(chǎn)所采用的材料是丁腈橡膠。丁腈橡膠是由丁二烯和丙烯腈共聚制得一種合成橡膠，在一定溫度范圍內(nèi)具有良好的耐油和耐腐蝕性能，其對(duì)氫氧化物、鹽和接近中性的酸具有良好的耐腐蝕性能。但在耐強(qiáng)氧化性介質(zhì)和氯化碳?xì)浠衔?，以及耐酸、耐堿、耐腐蝕的性能上相對(duì)不足。氟橡膠是一種含有氟原子的合成橡膠，氟橡膠具有耐高溫、耐油、耐侵蝕、耐酸堿性能良好的特性，但制造成本相對(duì)較高。
以LW530臥螺離心機(jī)為例，其分離因數(shù)為2160g，即產(chǎn)生的離心力是2160g，就新型孔用骨架油封而言，其唇口即使在清洗時(shí)，LW530開(kāi)變頻頻率為15Hz，機(jī)器所產(chǎn)生的離心力是324g，足以使唇口緊貼螺旋壁。
當(dāng)機(jī)器逐步停止，離心力無(wú)法使混合液停留在轉(zhuǎn)鼓壁上，混合液自由下落，但由于新型孔用油封中的彈簧的張力，唇口仍然緊貼螺旋壁，使液體無(wú)法進(jìn)入軸承工作腔中。螺旋與轉(zhuǎn)鼓的設(shè)計(jì)理論差速為1～16r/min，實(shí)際差速較理論小。
以新型孔用油封的唇口與螺旋孔的相對(duì)轉(zhuǎn)速高達(dá)16r/min，既原有密封件其唇口與螺旋軸的相對(duì)轉(zhuǎn)速高達(dá)16r/min，LW530所用新型孔用油封外唇直徑約為210mm。
由線速度v=2πrn/60=112mm/s，在無(wú)特殊應(yīng)用要求的情況下，該速度采用丁腈橡膠作為新型油封的材料也能滿足要求，且可降低成本。
但由于有些行業(yè)的污水中含有一定氯化碳?xì)浠衔镆约皬?qiáng)氧化性介質(zhì)，所以根據(jù)實(shí)際情況，對(duì)含有氯離子以及強(qiáng)氧化性介質(zhì)的污水，應(yīng)采用氟橡膠作為密封組件的主要材料。
4 結(jié)束語(yǔ)
針對(duì)臥螺離心機(jī)原密封結(jié)構(gòu)針對(duì)性不強(qiáng)，污水易透過(guò)間隙進(jìn)入軸承工作腔，造成軸承損壞的問(wèn)題，采用新型孔用油封和動(dòng)靜密封相結(jié)合的組合型密封對(duì)原密封結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，該新型密封結(jié)構(gòu)下在正常工況下，使用壽命提高1.3倍左右，保證了生產(chǎn)的連續(xù)穩(wěn)定進(jìn)行。
