浮動密封在煤礦機械中應用的重要性

劉秀芳，劉 棟

(太原煤氣化股份有限公司，山西 太原 030006)

浮動密封在煤礦機械中應用的重要性

劉秀芳，劉 棟

(太原煤氣化股份有限公司，山西 太原 030006)

介紹了浮動密封的結構、密封機理、材質、性能及其應用，并對它的使用條件、使用范圍和發展提出了一些看法。

浮動密封；材質；性能；適用條件；安裝與應用

密封是密封件與密封循環保護系統構成工業密封裝置的簡稱。按其相聯系的工作零件間的狀態，分為靜密封和動密封兩大類。它的作用是阻止流體(包括液體、氣體)從零件的接合面間泄漏，并防止外界灰塵、泥水等污染介質侵入。

浮動密封是動密封的一種，最早使用在履帶行走機械中。由于其密封性能優越，適應能力強，使用壽命長等獨特優點，在工程機械和煤礦機械中應用極為普遍，無論在炎熱的環境下，還是在寒冷的地方都能適應。在其有效使用期間，只要保證它的內部潤滑劑充分，無需任何維護或修理，因此，它具有較高的可靠性和較長的壽命，也有很好的經濟效益。

1 浮動密封的機理

常見的浮動密封的結構有兩種，密封彈性體為O形結構的密封(以下簡稱DO型浮動密封)和密封彈性體為變異菱形結構的密封(以下簡稱DF型浮動密封)，見圖1、圖2。

圖1 O形密封圈結構浮動密封

圖2 變異菱形密封圈結構浮動密封

這兩種浮動密封都是由兩個彈性體(即橡膠密封圈)和兩個浮動的金屬密封環，分別安裝在兩個密封腔(一個靜止，一個轉動)內構成。它們的密封機理基本相同。

浮動密封是靠裝在一側的三個零件構成一組靜止的組件和裝在另一側的三個零件構成一組轉動的組件，由其中兩個相對滑動的金屬密封環，在彈性體被壓縮而產生的軸向壓力作用下實現密封功能的。

金屬密封環的接觸環形亮帶是經過精密加工的，在其亮帶表面內側由2個斜面構成一楔形給油縫隙，保證兩密封環亮帶表面的充分潤滑，在相對滑動中始終保持一層極薄的油膜，它具有流體靜壓力和動壓力的作用，起到平衡內外壓力差的功能，保證了它們之間的潤滑而又不向外泄漏，也不致使外界污染，磨損介質進入腔體內部。

2 浮動密封零件的材質

浮動密封的密封圈一般采用丁腈橡膠(NBR)制成，其硬度為肖氏60度。它的特點是彈性、耐磨性、耐老化性、耐水性和耐礦物、植物油以及耐高溫性能均較好。

金屬密封環一般采用合金鑄鐵金屬模精密鑄造或滾子軸承鋼100Cr6(美國鋼號1.3505)經加工熱處理后制成。它們的化學成分見表1，其余化學成分為Fe。

表1 金屬密封環材料的化學成分/%

3 浮動密封的技術性能

根據我國浮動密封制造廠家提供的資料，它的規格尺寸約有百種，公稱尺寸d＝φ59～608mm。DO型浮動密封的技術性能見表2。

表2 DO型浮動密封的技術性能

DF型浮動密封的技術性能，根據美國芝加哥廠99年樣本，它的規格尺寸共有30種，公稱尺寸為D1，即φ44.7～616.71mm。按照其說明，在非連續工況下，允許滑動速度750 fpm(3.8m/s)，工作許用油溫-54～107℃，允許接觸比壓50 psi(0.35MPa)，推薦使用10W/40號車輛齒輪潤滑油。在連續工況下工作，允許滑動速度350 fpm(1.78m/s)，允許接觸比壓25 psi(0.15MPa)。如果使用潤滑脂潤滑時，允許滑動速度150 fpm(0.76m/s)，可保證連續工作1 000 h，不會出現任何泄漏和故障。

4 浮動密封的安裝與應用

4.1 浮動密封的安裝

浮動密封的密封環都是成對包裝供應。在裝配過程中，各套之間不許互相拆換安裝。操作時應特別小心，對接觸面上的亮帶絕對不許有磕碰印痕和輕微劃傷的現象，且應嚴格保持亮帶清潔。在安裝時，應將亮帶用柔軟絲綢擦干凈后，輕輕涂上一層10～22號全損耗潤滑油。不論哪種密封圈，在安裝時應仔細檢查不允許有裂口、啃傷等缺陷，否則必須更換。

安裝DO型浮動密封時，應先將O形密封圈裝在密封環上，然后采用專用工具裝入座腔內，如果座腔尺寸及形狀加工稍有誤差，往往會使安裝的浮動密封軸向壓力不夠或過大，嚴重超差時可能起不到密封的作用而泄漏或尺寸偏小而裝不進去，因而其安裝間隙S＝3±0.5很難得到保證。

安裝DF型浮動密封時，因為密封圈的內徑比密封環的相配直徑稍小1～2mm，很容易用手裝入，而密封圈的外徑比座腔相配尺寸D大1～2mm，可輕松套上，直至裝到位時，密封圈外徑上的斜楔與座腔漲緊，安裝浮動密封的控制間隙S由螺紋調整，S值為1.5～2mm。

4.2 浮動密封的應用

浮動密封在煤礦機械中的應用極為廣泛，如橋式轉載機、刮板輸送機、懸臂式掘進機、滾筒式采煤機、連續采煤機、輔助運輸膠輪車以及洗選設備等。

(1)SDAFC橋式轉載機機尾軸組件，它借固定滾筒將其固定在機尾架上。整個組件工作在被運輸的含水煤流中，浮動密封采用DO型。從動鏈輪借兩個雙圓錐滾子軸承支承在心軸上，轉速呈周期脈動且較低，密封環的滑動速度約1.6m/s，運轉工況基本上為連續型，軸承所受徑向力大，產生的熱量大，因而采用油泵循環供油，從固定滾筒一端進油、從另一端出油的冷卻方式，工況較惡劣。

圖3 LH－130型懸臂式掘進機裝載機構組件

(2)LH—1300型懸臂式掘進機裝載機構組件見圖3，它安裝在鏟煤板機架上。該組件工作在被裝載的含水煤流中，浮動密封采用DO型，偏心盤在轉動過程中，其上的煤粉、巖粉和水通過相對間隙與其接觸；有時還會在煤、巖泥漿中工作(當下山掘進時，積水較多的情況)。偏心盤的轉速41 r/min，浮封環的直徑φ520 mm，滑動速度為1.1m/s。由于偏心盤的下面安裝一大圓錐齒輪，因而該齒輪受徑向反力和軸向反力的作用，使它產生這兩個方向的微量位移，并隨裝載機構外載荷的波動而波動。該裝載機構系斷續工作，采用油池潤滑方式，浮動密封可在停機的間歇時間冷卻，但工況很惡劣。

(3)美國JOY公司最新生產的7LS型滾筒式采煤機破碎滾筒組件見圖4，由于采用了DF型浮動密封，因而它對相關零件在制造、安裝和承受脈動沖擊載荷的情況下產生的誤差以及吸振性具有較好的補償作用和較好的適應能力。

圖4 7LS滾筒式采煤機破碎滾筒組件

(4)美國JOY公司生產、神東公司引進的12CM18-10D型連續采煤機截割機構及傳動減速箱組件，在左、右截割滾筒與懸臂筒之間裝設兩套DO型浮動密封，截割滾筒的轉速為59 r/min，浮動密封直徑大，密封環的滑動速度接近2m/s，發熱量大，當截割機構在截割煤時，它受到煤泥漿對它的擠壓，工況很惡劣。由于連續采煤機是間續工作，減速箱容積大，噴霧滅塵水量大以及除塵器的風流影響，因而冷卻效果較好，所以密封環的工作溫度不會很高。

從以上幾種大型煤礦機械設備應用的浮動密封來看，盡管它們的工況有所不同，但其工作條件都比較苛刻而惡劣，既有承受轉速波動，也有承受脈動沖擊載荷；既有承受徑向載荷，也有承受軸向載荷而使其接觸表面發生微量位移的情況；既有長時間連續運轉，也有間斷短時間運轉；既有采用循環油潤滑冷卻方式，也有油池潤滑冷卻方式；既有采用DO型浮動密封，也有采用DF型浮動密封。綜上所述，不難看出采用浮動密封對煤礦機械進行密封防護，只要適合它的工作條件，只要控制密封環的滑動速度在2m/s以下，工作的平衡溫度低于85℃，被密封的箱體內部壓力不超過0.2MPa的情況下，不論它所處的工況、受力狀態、轉速的波動影響，都能很好地滿足設計的密封要求，工作可靠，壽命長，密封效果明顯，綜合效益令人滿意。

5 結束語

浮動密封具有結構簡單，密封性能優越，無需進行維護，使用壽命長，特別適合于煤礦機械的工作特點，因而得到廣泛應用。采用浮動密封為許多機械的正常運轉提供了可靠的保證，因而也獲得了明顯的經濟效益和社會效益，其發展前景和應用范圍非常廣闊。

Floating seal in coalm inemachinery in the im portanceof theapp lication

Liu Xiufang，Liu Dong

Introduces the structure of the floating seal,sealingmechanism,material,performance and application.And puts forward some views for theuse ofconditions,the use ofscopeand development.

floating seal material performance useofconditions installation and application

TH134

A

1000-8136(2011)29-0040-02