羅茨風(fēng)機的脹圈密封：改進(jìn)TAR-395KGC羅茨風(fēng)機脹圈密封結(jié)構(gòu)

　　設(shè)備管理與維修 2010 №10 一、設(shè)備使用情況和故障描述 TAR-395KGC 型羅茨鼓風(fēng)機，是由錦工鼓風(fēng)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(fēng)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(fēng)機轉(zhuǎn)速 980r/min，軸功率 577kW。 風(fēng)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(yán)重，由于輸送氣體為高濃度的 CO 氣體，嚴(yán)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(shè)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(jìn)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(jié)合，在脹圈外圓部位形成預(yù)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(cè)氣體壓差的作用下，緊貼于環(huán)形槽的下游端面。進(jìn)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(jìn)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(fēng)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(zhuǎn)速下長時間干燥運轉(zhuǎn)，且輸送氣體要求禁油，不能在脹圈密封中加入潤滑脂，導(dǎo)致脹圈磨損嚴(yán)重，氣體大量泄漏到軸承箱內(nèi)。三、改進(jìn)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(jìn) TAR-395KGC 羅茨風(fēng)機脹圈密封結(jié)構(gòu) 唐廣軍 徐 民 劉 鵬 孫 星 陳 明 摘要 針對羅茨風(fēng)機脹圈密封的脹圈在使用中磨損嚴(yán)重，導(dǎo)致氣體泄漏等問題，提出脹圈結(jié)構(gòu)的改進(jìn)措施。 關(guān)鍵詞 羅茨風(fēng)機 脹圈密封 合金鑄鐵中圖分類號 TH17 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 B 圖 1 防止介質(zhì)外漏，同時能夠有效阻斷空氣進(jìn)入負(fù)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(fēng)葉的結(jié)構(gòu)上開設(shè)引壓孔和增設(shè)反向葉片（圖 5）。引壓孔與風(fēng)葉進(jìn)風(fēng)側(cè)相通，利用流體力學(xué)原理使風(fēng)葉與殼體的密封區(qū)域形成一定的負(fù)壓，使炭黑粉塵進(jìn)入引風(fēng)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(fēng)機密封運行狀況進(jìn)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(shù)推廣到其他同類設(shè)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(shè)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(shè)備管理與維修 2010 №10 法恢復(fù)彈性，失去密封效能。為此在結(jié)構(gòu)上改進(jìn)，改為內(nèi)圈鑲嵌彈力環(huán)，外圈使用耐磨材料密封圈的結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)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。

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羅茨風(fēng)機的脹圈密封：羅茨鼓風(fēng)機密封方式常見的有這5種,請收藏下吧！錦工風(fēng)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(dá)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(hù)簡單，使用壽命長。

　　常用的迷宮結(jié)構(gòu)，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(gòu)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(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。裝配精度要求較高，齒片間距必須大于轉(zhuǎn)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(fēng)機進(jìn)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(cè)，另一個(或兩個)裝在外側(cè)。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(jié)構(gòu)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(hù)保養(yǎng)要求不高，實際中一直具有較廣的應(yīng)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(jìn)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(yù)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(cè)氣體壓差的作用下，緊貼于環(huán)形槽的下游端面。進(jìn)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(jìn)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(dá)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(yīng)對其密封原理進(jìn)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(dāng)軸作旋轉(zhuǎn)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(yán)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(jìn)行緊定或更新，維護(hù)也比較麻煩。但由于結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉,密封效果較好，加上填料新結(jié)構(gòu)和新材料的出現(xiàn)，這種密封型式在羅茨鼓風(fēng)機上仍有一定的應(yīng)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(jìn)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(jìn)行預(yù)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(fēng)機運轉(zhuǎn)時，動環(huán)隨軸一起轉(zhuǎn)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(jìn)行潤滑，所以摩擦功耗低，使用周期長。但結(jié)構(gòu)比較復(fù)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。

　　錦工風(fēng)機生產(chǎn)羅茨鼓風(fēng)機已經(jīng)有10多年的時間，如果您有羅茨鼓風(fēng)機的采購問題，可以聯(lián)系我們的全國免費客服熱線

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羅茨風(fēng)機的脹圈密封：羅茨鼓風(fēng)機的密封形式及應(yīng)用

　　山東錦工有限公司是一家專業(yè)生產(chǎn)羅茨風(fēng)機、氣體增壓羅茨風(fēng)機、密封羅茨鼓風(fēng)機等水產(chǎn)養(yǎng)殖曝氣設(shè)備公司，位于有“鐵匠之鄉(xiāng)”之稱的山東省章丘市相公鎮(zhèn)，近年來，錦工致力于新產(chǎn)品的研發(fā)，新產(chǎn)品雙油箱增氧機、水冷羅茨鼓風(fēng)機、油驅(qū)羅茨鼓風(fēng)機、低噪音羅茨增氧機，贏得了市場好評和認(rèn)可。產(chǎn)品和服務(wù)遠(yuǎn)銷全國各地及東南亞，深受客戶好評。今天小編與大家一起學(xué)習(xí)一下羅茨鼓風(fēng)機的密封形式及應(yīng)用，以及天然氣增壓羅茨風(fēng)機采用的機械合金密封的原理。

　　羅茨鼓風(fēng)機的密封包括主動軸軸伸、軸承座尾部油密封和墻板部軸密封三個部位的密封。墻板部軸密封主要是阻止氣體泄漏，另外兩個部位除防止漏油外，有時也有密封氣體的要求，比如輸送天然氣、煤氣的羅茨鼓風(fēng)機等。

　　氣密封裝置

　　通常將以密封氣體為主的結(jié)構(gòu)稱為氣密封裝置，單獨獨起油密封作用的稱為油密封裝置。羅茨鼓風(fēng)機墻板部軸密封裝置常用的有迷宮密封、填料密封、漲圈密封和機械密封等；主動軸軸伸部常用的密封裝置有骨架油封組或機械密封。軸承座尾部油密封常采用回油槽結(jié)構(gòu)或骨架油封組密封。

　　1.迷宮密封

　　迷宮密封是利用流體流經(jīng)一系列節(jié)流間隙與膨脹空腔組成的通道，使工作介質(zhì)產(chǎn)生節(jié)流效應(yīng)，以限制泄漏的非接觸式動密封。羅茨鼓風(fēng)機的墻板部軸密封廣泛采用迷宮密封。其密封機理可簡單解釋為，流體經(jīng)過許多曲曲折折的通道，經(jīng)多次節(jié)流而產(chǎn)生很大阻力，使流體難于滲漏，從而達(dá)到密封目的。其優(yōu)點是不受轉(zhuǎn)速和溫度的限制，結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，使用壽命長。適當(dāng)?shù)卦黾用芊恺X數(shù)目，可用于高壓氣體的密封；如果密封件加工和組合良好，在運行中，一般不會出故障，也不需要經(jīng)常更換。其缺點主要是密封零件加工精度要求高。由于密封間隙小，當(dāng)機器運轉(zhuǎn)不良時會發(fā)生摩擦磨損，從而降低密封性能。該種密封一般適用于輸送空氣的場合，在輸送有毒、易燃和易爆氣體時，其使用受到限制。標(biāo)準(zhǔn)型羅茨鼓風(fēng)機墻板部密封一般采用該種形式的密封。

　　2.填料密封

　　填料密封是用填料填塞泄漏通道，阻止泄漏的一種密封形式。填料密封結(jié)構(gòu)簡單，裝拆方便，成本低廉，因而得到了廣泛的應(yīng)用。在羅茨鼓風(fēng)機的填料密封結(jié)構(gòu)中，較常用的有盤根填料、成型聚四氟乙烯填料及骨架油封組填料等。因該型密封屬于接觸型密封，容易造成軸（與油封唇口或聚四氟乙烯填料接觸部位）的磨損。由于其結(jié)構(gòu)簡單，裝拆方便，成本低廉，密封效果較好，對工作環(huán)境和維護(hù)保養(yǎng)要求不高，因而在化肥廠等行業(yè)一直具有較廣的應(yīng)用。

　　3.漲圈密封

　　漲圈密封是將若干帶切口的彈性環(huán)放于密封槽中，由于漲圈本身的彈力，而使其外圓緊貼在殼體上，漲圈外徑與殼體間無相對轉(zhuǎn)動。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(cè)氣體壓差的作用下，緊貼于環(huán)形槽的下游端面。進(jìn)入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(jìn)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，且在安裝時將切片錯位安裝，經(jīng)過幾道漲圈密封之后，只有很少的出去。如果再加裝封壓氣體密封裝置，則密封效果更佳。因該型密封是接觸型密封，因此密封效果較好，但使用時需要注脂潤滑。新研制的特種材料制成的漲圈，使用時可以不加注潤滑脂。

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

　　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(zhuǎn)軸泄漏的裝置。通常由靜止環(huán)（靜環(huán)）、旋轉(zhuǎn)環(huán)（動環(huán)）、彈性或磁性元件、旋轉(zhuǎn)環(huán)傳動件和輔助密封圈等零件組成。工作時利用旋轉(zhuǎn)環(huán)和靜止環(huán)相對轉(zhuǎn)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間能否建立穩(wěn)定、可靠的潤滑液膜和及時將摩擦熱導(dǎo)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(yīng)用在機械工業(yè)、石油和化學(xué)工業(yè)等各類旋轉(zhuǎn)機械中。

　　機械密封型密封因結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，精度要求較高，價格較貴，維修不太方便。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(fēng)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(jìn)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(jìn)油箱，但極少向大氣中泄漏。抽真空時，油可能漏進(jìn)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(fēng)機。

　　在羅茨鼓風(fēng)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(fēng)機效果更佳。

　　在實際工作中，也曾遇到因風(fēng)機密封形式選用不合理導(dǎo)致風(fēng)機無法滿足使用工況的情況。如山東某企業(yè)，選用高爐用風(fēng)機，根據(jù)其輸送介質(zhì)組成、使用工況等具體要求，綜合考慮為其選用單機械密封風(fēng)機。當(dāng)時采用設(shè)備招標(biāo)的形式進(jìn)行購買，共有四、五家羅茨鼓風(fēng)機生產(chǎn)廠家參加投標(biāo)，廠家最終選用普通迷宮密封風(fēng)機。在設(shè)備安裝調(diào)試過程中，問題百出，最后不得不重新選用其他密封形式的風(fēng)機。

　　由于羅茨鼓風(fēng)機具有多種密封結(jié)構(gòu)，各種密封形式又各具特點，因此在選用羅茨鼓風(fēng)機時，除選擇合適的機型外，還應(yīng)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CO2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(fēng)機，如L系列填料密封風(fēng)機或RR系列填料密封風(fēng)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(fēng)機，則應(yīng)選用機械密封風(fēng)機。如是N2等對油質(zhì)無劣化作用，且對軸承、齒輪等零部件無腐蝕性的惰性氣體，可選用K型機械密封風(fēng)機（單機械密封），否則，就須選用N型機械密封（四機械密封）風(fēng)機。

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