羅茨風機脹圈密封：改進TAR-395KGC羅茨風機脹圈密封結構

　　設備管理與維修 2010 №10 一、設備使用情況和故障描述 TAR-395KGC 型羅茨鼓風機，是由錦工鼓風機廠有限公司提供的 ARMG-395KGCa（一級）與 ARF-300KGC（二級）匹配串聯(lián)而成。該羅茨鼓風機向后系統(tǒng)輸送經(jīng)過前系統(tǒng)變壓、吸附提純后，濃度為 96%的 CO 氣體，以 150kPa 的壓力，224m3/min 的流量輸送到后系統(tǒng)的離心式壓縮機，再次提壓后提供給后系統(tǒng)作為生產(chǎn)醋酸的原料氣。風機轉速 980r/min，軸功率 577kW。 風機運行 3 個月左右，發(fā)現(xiàn)油箱內(nèi)氣泡較多，漏氣回收管內(nèi)氣體泄漏嚴重，由于輸送氣體為高濃度的 CO 氣體，嚴重威脅系統(tǒng)的穩(wěn)定運行和操作人員的安全。 二、存在問題及原因分析 設備使用密封的形式為帶有切口的自脹式密封環(huán)（俗稱脹圈），是一種利用阻塞和節(jié)流原理進行密封的裝置，如圖 1 所示。將若干個脹圈裝入軸套上加工好的環(huán)形槽中，脹圈依靠自身的彈力與密封座內(nèi)孔結合，在脹圈外圓部位形成預緊式密封。氣體只能通過脹圈與環(huán)形槽的縫隙向下游泄漏。工作時，脹圈在兩側氣體壓差的作用下，緊貼于環(huán)形槽的下游端面。進入縫隙的高壓 氣體充滿背隙空間，使脹圈外圓與密封座內(nèi)孔之間的密封進一步加強，剩下的泄漏通道只有脹圈的切口。 由于切口間隙很小，經(jīng)過多道脹圈密封后只有少量的氣體可能泄漏到軸承箱。風機脹圈材料是 Co-Mo-Cu 合金鑄鐵，每套密封有 4 個脹圈，再加上氣體中含有微量粉塵，在980r/min 轉速下長時間干燥運轉，且輸送氣體要求禁油，不能在脹圈密封中加入潤滑脂，導致脹圈磨損嚴重，氣體大量泄漏到軸承箱內(nèi)。三、改進措施 原脹圈是整體加工，材料是 Co-Mo-Cu 合金鑄鐵，磨損后無 改進 TAR-395KGC 羅茨風機脹圈密封結構 唐廣軍 徐 民 劉 鵬 孫 星 陳 明 摘要 針對羅茨風機脹圈密封的脹圈在使用中磨損嚴重，導致氣體泄漏等問題，提出脹圈結構的改進措施。 關鍵詞 羅茨風機 脹圈密封 合金鑄鐵中圖分類號 TH17 文獻標識碼 B 圖 1 防止介質(zhì)外漏，同時能夠有效阻斷空氣進入負壓管，避免了空氣和尾氣的混合。 2. 介質(zhì)為粉塵的密封改造 炭黑粉塵密度小，容易外漂，將原填料密封改為迷宮密 封，并在風葉的結構上開設引壓孔和增設反向葉片（圖 5）。引壓孔與風葉進風側相通，利用流體力學原理使風葉與殼體的密封區(qū)域形成一定的負壓，使炭黑粉塵進入引風口，同時借助迷宮密封防止粉塵泄漏。為避免迷宮密封和軸摩擦，材料選用石墨，迷宮密封與軸的間隙推薦為 0.2mm。 四、效果評價及推廣 改造后，對風機密封運行狀況進行跟蹤，潤滑油及輸送介質(zhì)均無泄漏，生產(chǎn)現(xiàn)場的環(huán)境得到改善，為此，計劃將該技術推廣到其他同類設備，徹底解決泄漏問題。 W10.10-27 ——————————————— 作者通聯(lián)：杭州富春江化工有限公司設備計能部浙江富陽市 E-mail： 〔編輯 利 文〕 圖 3 圖 4 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 潤滑與密封跀賲 設備管理與維修 2010 №10 法恢復彈性，失去密封效能。為此在結構上改進，改為內(nèi)圈鑲嵌彈力環(huán)，外圈使用耐磨材料密封圈的結構形式，如圖 2 所示。 內(nèi)圈鑲嵌的彈力環(huán)材料為 3Cr13，其彈性很強，在運轉過程中強制脹動外圈的密封件與密封座更好接觸。為增強其耐磨與自潤滑性能，外圈材料采用強化塑料（carbon-fibre reinforced plastic，CFRP），特點是強度高，重量輕。

羅茨風機脹圈密封：改進TAR-395KGC羅茨風機脹圈密封結構_1

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羅茨風機脹圈密封：羅茨鼓風機密封方式常見的有這5種,請收藏下吧！錦工風機

　　常用的氣密封裝罝,包括迷宮密封、骨架油封組、漲圈密封、填料密封和機械密封等。

　　1、迷宮密封

　　迷宮密封依靠齒槽縫隙使氣體節(jié)流,從而減少泄漏，達到密封的目的。由于無固相摩擦，因此不需要潤滑，并且功耗少，維護簡單，使用壽命長。

　　常用的迷宮結構，有淺齒迷宮和梳齒迷宮兩種型式。由于是非接觸型密封，即使增加迷宮齒數(shù)，采取抽氣或充氣手段,也很難做到不泄漏。

　　(1)淺齒迷宮

　　襯套齒槽與密封座內(nèi)孔所構成的迷宮，對氣體起密封作用。迷宮襯套一般由金屬材料制成，為防止金屬件發(fā)生摩擦，迷宮頂端通常留有較大的間隙。

　　為改善密封性能,有時采用聚四氟乙烯加石墨（俗稱特氟?。┲谱髅詫m套。由于特氟隆具有自潤滑性，因此可將迷宮間隙做得很小，即使齒頂與密封座之間發(fā)生輕微摩擦，也可形成極小的跑合間隙。還可輔之以充氣手段，向迷宮中部通人高壓氣體(通常為氮氣）,使兩端的介質(zhì)相互隔絕。

　　(2)梳齒迷宮

　　與淺齒迷宮相比,梳齒迷宮密封效果好，但結構比較復雜。裝配精度要求較高，齒片間距必須大于轉子的軸向竄動量，否則會發(fā)生“燒齒”現(xiàn)象。為改善密封效果，通常用抽氣管將迷宮中部的氣體引向鼓風機進氣口，不抽氣時可將螺塞旋入抽氣管頂端使其封止。

　　2、骨架油封組

　　油封組通常由3?4個骨架油封組合而成，其中兩個油封背靠背地裝在與被輸氣體接觸的內(nèi)側，另一個(或兩個)裝在外側。全部元件裝在一個密封座中，成為一個密封組，中間可注脂潤滑。

　　骨架油封組屬于接觸型密封，容易造成軸（與油封唇口接觸部位)的磨損。但由于結構簡單，裝拆方便，成本低廉，密封效果比較好，以及對工作環(huán)境和維護保養(yǎng)要求不高，實際中一直具有較廣的應用。

　　3、漲圈密封

　　這種密封因為使用帶有切口的自張性密封環(huán)（漲圈）而得名，是一種利用阻塞和節(jié)流原理進行密封的裝置。將若干個（通常是2~4個）漲圈裝人軸套上加工好的環(huán)形槽中，漲圈依靠自身的彈力與密封座內(nèi)孔貼合，在漲圈外圓部位形成預緊式密封。

　　氣體只能通過漲圈與環(huán)形槽的縫隙向下游泄漏。工作時，漲圈在兩側氣體壓差的作用下，緊貼于環(huán)形槽的下游端面。進人縫隙的高壓氣體充滿背隙空間，使?jié)q圈外圓與密封座內(nèi)孔之間的密封進一步加強，剩下的泄漏通道只有漲圈的切口。由于切口間隙很小,經(jīng)過幾道漲圈密封之后，只有很少量的氣體可能泄漏出去。

　　漲圈大多采用鑄鐵材料制成，精度要求較高。磨損后能自動補償，使用壽命比較長。由于是接觸型密封，因此密封效果較好，使用時需要注脂潤滑。

　　4、填料密封

　　填料密封又稱壓蓋密封，是一種傳統(tǒng)的填塞式密封，填料俗稱盤根，安裝在密封座內(nèi)。擰緊蠔栓，填料軸向受壓,發(fā)生徑向變形，與軸及密封座表面緊緊相貼，即可達到填塞間隙實現(xiàn)密封的目的。從微觀上看，也可用迷宮效應對其密封原理進行解釋。因為軸的表面多少有些粗糙，與填料只是部分貼合，當軸作旋轉運動時，未接觸的部分形成很多小迷宮，氣體沿軸的表面縫隙泄漏時，經(jīng)過多級迷宮節(jié)流從而得以密封。

　　由于是接觸型密封，為改善摩擦性能，使密封具有較長的使用壽命，通常選用自潤滑性能較好的材料（如柔性石墨、油浸石棉）制作填料。與漲圈密封、骨架油封組等接觸型密封相比，填料密封軸向尺寸及功耗都比較大，對軸的磨損也比較嚴重。同時，由于摩擦生熱，填料中有些成份易于揮發(fā)或碳化，使用時需要及時進行緊定或更新，維護也比較麻煩。但由于結構簡單，成本低廉,密封效果較好，加上填料新結構和新材料的出現(xiàn)，這種密封型式在羅茨鼓風機上仍有一定的應用。

　　5、機械密封

　　機械密封又稱端面密封，是一種利用端面摩擦副進行密封的裝罝。摩擦副由動環(huán)與靜環(huán)的端面貼合而成，裝配時靠彈性元件進行預緊，工作時靠彈性元件和介質(zhì)壓力將其夾緊。

　　常用的機械密封，有單端面密封和雙端面密封兩種型式。其中，只有一對摩擦副的稱為單端面密封，有兩對摩擦副的稱為雙端面密封，雙端面密封型式。鼓風機運轉時，動環(huán)隨軸一起轉動，動、靜環(huán)的端面作相對滑動，冷卻液在兩端面微小間隙中形成極薄的液膜，阻止氣體的泄漏，同時使端面得以潤滑。即使端面發(fā)生磨損，在彈簧力的作用下，動環(huán)將作軸向移動、自動補償,繼續(xù)與靜環(huán)端面緊密貼合。

　　機械密封作為接觸型密封，其密封效果好;作為端面密封，對軸沒有磨損。同時，由于密封環(huán)通常采用自潤滑性好的材料制成,并借助封液進行潤滑，所以摩擦功耗低，使用周期長。但結構比較復雜，精度要求較高，價格比較貴，維修不太方便。一般只用于密封要求較高，其他型式的密封不能滿足要求的場合。

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羅茨風機脹圈密封：羅茨鼓風機的密封形式及其應用

　　墻板部軸密封采用上述三種密封形式，當墻板結構為開式時，被輸送氣體不會漏進油箱，但可能向大氣中泄漏。潤滑油亦不會漏進機殼內(nèi)。當采用閉式墻板結構時，被輸送氣體可能漏進油箱。作為真空泵使用，抽真空時，潤滑油可能漏進機殼。

　　二、機械密封

　　機械密封又稱端面密封，是一種限制工作流體沿轉軸泄漏的裝置。通常由靜止環(huán)靜環(huán)）、旋轉環(huán)動環(huán)）、彈性或磁性元件、旋轉環(huán)傳動件和輔助密封圈等零件組成。工作時利用旋轉環(huán)和靜止環(huán)相對轉動的兩個貼合表面以及輔助密封來實現(xiàn)其密封功能。機械密封能否正常工作取決于兩端面之間能否建立穩(wěn)定、可靠的潤滑液膜和及時將摩擦熱導出。因機械密封具有工作可靠，泄漏量小，工作壽命長，端面磨損能自動補償，無須經(jīng)常維修，功率損耗小，且對軸沒有磨損等特點，被廣泛應用在機械工業(yè)、石油和化學工業(yè)等各類旋轉機械中。

　　機械密封型密封因其結構復雜，精度要求高，價格貴，維修不便。一般只用于密封要求較高，其他密封形式不能滿足的場合。

　　羅茨鼓風機所采用的機械密封，又分為K型機械密封與N型機械密封。K型機械密封即在主動軸軸伸處加裝機械密封，墻板部軸密封采用迷宮密封或填料密封形式。因允許氣體進入墻板或油箱，故墻板封閉，并要求氣體對油不能有劣化作用。采用該種形式的密封，被輸送氣體可能漏進油箱，但極少向大氣中泄漏。抽真空時，油可能漏進機殼。一般用于輸送干凈的工業(yè)氣體（如氮氣），但對潤滑油有劣化的氣體，不能使用該型密封形式的風機。

　　在羅茨鼓風機的墻板部軸密封采用四個機械密封，即通常所講的N型機械密封”采用N型機械密封，氣體泄漏極少，可近似實現(xiàn)零泄漏”特別是對油有劣化作用的氣體，采用該密封形式的風機效果更佳。

　　羅茨鼓風機的密封結構多樣，各種密封形式又各有千秋，因此在選用羅茨鼓風機時，除了選擇合適的機型外，還應根據(jù)輸送介質(zhì)的特性，選擇合理的密封形式。一般輸送空氣時，選用迷宮密封形式；化肥廠輸送 C0%或半水煤氣時，由于其介質(zhì)不清潔，含煤焦油太多，一般選用填料密封形式的風機；對于石油、化工等行業(yè)用來輸送清潔的易燃、易爆和有毒等特殊氣體的羅茨鼓風機，則應選用機械密封風機。

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