粉體加工設備潤滑與軸向密封設計改造

【摘 要】隨著現代工業材料多樣化、多功能化的趨勢，許多新型材料制品或其原料都向超微化、多功能化方向發展。粉體加工設備是主要用于解決工業生產過程中諸多以物理變化為主的粉（粒）狀物料單元操作問題，粉體工程（技術）是過程工業重要的支撐技術之一。

【關鍵詞】粉體加工設備；潤滑；軸向密封

隨著現代工業材料多樣化、多功能化的趨勢，許多新型材料制品或其原料都向超微化、多功能化方向發展，從微米級到亞微米級粉體的制造和應用日益受到人們的重視。現代高新技術產業要求粉體材料應具有極細的粒徑、極高的純度、嚴格的粒度分布、一定的晶形。

那么怎樣獲得符合現代工業生產要求的粉體材料就成為當下一門課題。目前通常采用的有化學法生產或物理法加工兩種途徑。而引用空氣動力學、機械學、超微粉體學設計產生的粉體加工設備，主要用于解決工業生產過程中諸多以物理變化為主的粉（粒）狀物料單元操作問題的裝置，粉體工程（技術）是過程工業重要的支撐技術之一。粉體加工設備自誕到本世紀初進入快速發展時期，這一時期由于大多以引進國外先進工裝粉體設備為主，粉體設備行業缺乏標準化、設計人員投入不足，引進技術后企業大多簡單引用或隨機放大，造成系列化產品存在較多缺陷等技術問題突出。

任何一臺設備都是有機座部分、工作部分、傳動部分、控制部分構成的。機座部分是設備的基礎、工作部分是設備的關鍵、傳動部分是設備的核心、控制部分是設備的大腦，任何一個環節出問題都會影響設備的正常使用。本文根據我公司購進的一臺中型粉碎分級一體機（總裝機功率128kW）存在的潤滑與軸向密封問題以及經過改進設計、改造完成后達到的效果展開論述。

1 改造前的設備潤滑與密封構造

本機自2011年9月份購進安裝調試好后，正常使用了2個月多的時間。頂部安裝的分級機軸承即出現故障，在維修過程中發現軸承油封內充滿了被加工的粉體，潤滑脂早已處于干焦的狀態。維修更換軸承后本機累計使用到3個多月時間時，底部安裝的粉碎盤轉軸傳動軸承又因同樣的原因造成損壞。兩次維修均因設備復雜、笨重，拆卸工作量大而費時費力。

原廠設計的傳動（頂部分級機軸及底部粉碎磨盤軸）軸承潤滑與密封與粉體過流接觸段均采用較為簡單密封結構——一個骨架油封。骨架油封的安裝唇口向內，只能防止到內部的潤滑油不向外泄了，起的防止潤滑脂漏出污染產品的作用；但是在設備運行時粉體由外向內不斷滲漏的問題卻沒有任何防范裝置設計；另外本機設計完全沒有考慮軸承潤滑脂補充的問題，要知道設備在運行過程中由于粉體與機體磨件的摩擦粉碎了物料，同時機械能有部分轉化為熱能，機內有較高的溫度，軸承潤滑脂容易老化。經過以上分析我認為是這幾點問題的存在，導致了本機開機后發生的軸承壽命短故障現象。

2 改造后的設備潤滑與密封構造及達到的效果

1.軸頭壓蓋；2.迷宮密封靜環（軸承蓋封蓋）；3.防塵圈；

4.迷宮密封動環；5.軸承；6.加油嘴

經過查詢相關設計資料，后續對本機的潤滑及密封結構進行了改進設計，2012年4月組織實施完成至今，設備一直處于良好的運行狀態，取得了良好的效果。

改進設計主要是從兩個方面進行的。一方面解決了潤滑脂及時補給的問題；另一方面解決了傳動軸軸向密封的問題。如圖1所示，增加設計了5、6兩項，完成了潤滑脂補給問題的改進；增加了1、2、3、4四個零部件，采用迷宮密封與接觸式密封（使用防塵圈隔塵）相結合的方法，徹底解決了設備運行時粉塵沿軸向滲漏入軸承的軸向密封問題。

設計增加了加油嘴5，與加油槽6保證在設備累計運行72小時以上時及時補給潤滑脂，使得軸承始終保持有良好的潤滑。在設備管理上，要求每年對該設備檢修一次，徹底清理軸承座內集留的潤滑脂，并對軸承使用情況檢查。

通過設計增加迷宮密封動環4、靜環2兩個零件，設備在高速旋轉運行時，動環4隨主軸高速旋轉，動環外緣與靜環2形成了迷宮密封的第一級密封室；靜環2的邊緣與動環中心凸緣形成第二級密封室。設備工作時冷氣流受設備后工序引風機的作用，沿圖中箭頭方向進入第一級密封室，形成高速旋轉的渦流，沿動環4側緣的矩形齒縫旋轉上升流出；第二級密封室又防止了機體外界氣流帶入的灰塵進入軸承座的可能性。另外再加上接觸式密封使用了防塵圈3設計，使得該密封系統趨于完美；原使用的油封設計防止內部潤滑脂外泄繼續采用。

因增加了迷宮密封設計，軸向尺寸有所變動，在不更換傳動軸的前提下，本設計改用了軸端蓋設計，在軸頭加工兩個螺紋孔，用螺栓壓緊。另外螺栓頭采用點焊方式防松脫，在檢修時根據需要可以使用打磨機將焊點磨開。經過檢驗本設計改動與原來的雙螺母固定在使用上沒有任何區別。

本文提供的軸向密封設計方案，經過近兩年的實際運行檢驗，是符合該機型密封要求的、行之有效的。在該方案推廣或借鑒使用時，設計者應根據機型的具體實際對迷宮密封設計進行設計，否則可能難以達到預期的要求。

總之，粉體工業作為國民經濟基礎之一，將是21世紀具有強大生命力的工業。順應世界各國超細粉碎技術研究正處于活躍階段的潮流，抓緊提高我國粉體加工設備行業的設計能力，必將是今后粉體加工設備研發技術的工作重心。粉體加工設備逐步向大型化、系列化、成套化和標準化方向發展，這樣才有能力滿足日后我國在新材料、化工、日化、保健、軍工、電子、航天、醫藥等領域內對粉體材料加工提出的更高的發展要求。

【參考文獻】

[1]機械設計手冊：潤滑與密封裝置[S].化學工業出版社，2008.

[2]蓋國勝，等.超細粉體分級技術[M].中國輕工業出版社，2000（3）.

[責任編輯：湯靜]