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中直径水介质高压机械回转密封的研究五金制品

玮光五金网 2022-07-07 23:14:08

中直径水介质高压机械回转密封的研究

中直径水介质高压机械回转密封的研究 2011: 【论文摘要】分析了新型大直径水介质高压机械回转密封的结构和工作原理,讨论了动密封环的设计计算方法。试验研究表明,该密封理论可行、结构合理、具有密封间隙自动补偿性能、寿命长、泄漏量小、性能稳定,能够满足工业应用的要求,其密封原理可推广到掘进机及其它高压旋转供液系统的大、中直径密封上,具有良好的应用前景。

Study on a High-pressure Water Mechanical Swivel for a Middle Diameter

Wang Jiangsheng et al

Abstract:For solving the problem of high-pressure water swivels for a larger diameter,a new type seal,high-pressure mechanical swivel with auto-controlling gap is developed,and its structure and working principle are analyzed.It is found that the new swivel has many advantages of reasonable structure,auto-controlling gap,longer service life,lower leak and greater durability et al,and can be use in the systems of supplying high-pressure fluid in road-header and other machines.  Keywords:high-pressure mechanical swivel,high-pressure water,water lubrication,auto-controlling gap,middle diameter seal

1 前言

近年来,高压水射流技术在各个领域的应用愈来愈广,煤炭行业中采掘机械上的内外喷雾降尘系统日益显示出它的优越性。为了给掘进机上旋转着的掘进头供水,大直径高压回转密封是必不可少的关键部件。但从现场使用结果看,影响其正常工作的主要因素是供水系统高压回转密封技术不过关。为了解决密封寿命问题,英国的Anderson公司研制的RH-25型悬臂式掘进机在截割头主轴与截割电机之间增加了一套中间齿轮传动装置,为小直径回转密封装置提供了一个空间。这种结构存在两点不足:一是机器长度增加了1m多;二是中间传动装置偏置,重量大,因而机器工作时振动较大。英国DOSOC公司生产的掘进机也没有很好地解决这个问题。由于密封寿命短,影响了机器的正常运行,因此许多煤矿为此甩掉了高压水内喷雾降尘系统。  目前国内外采掘机械中广泛使用的高压回转密封多是填料密封或圈形密封,如O形密封圈、Yx唇式密封、L型密封、高压泵上常用组合式V型密封、煤矿液压支架液压系统中广泛使用高压鼓形密封,这些密封存在如下问题:  (1)密封可以随轴旋转,但沿圆周方向无法固定,因此适宜作往复运动,不宜作回转运动。  (2)密封材料为橡胶或尼龙,高压下变形十分严重,密封间隙不易控制。高速运动时发热量大且不易扩散,极易烧毁密封,因此不适宜长期在高速高压条件下工作。  (3)密封压力愈大,密封回转力矩很大,能耗大。  煤矿条件比较恶劣,掘进机喷雾降尘时要求高压机械回转密封的性能可靠,寿命超过1年(大修期为1年约1000~5000h),维修方便,造价低廉。鉴于这种情况,目前的高压回转密封不能满足其要求。本课题从新的角度入手,研究了间隙自动补偿式高压机械回转密封。

2 密封结构及工作原理

一般的机械密封是限制工作流体介质沿旋转轴泄漏,本文研究的密封是将高压工作流体由静止件送入旋转件。  图1、2所示为试验密封结构简图和部件照片。试验密封为直径60~80mm内装非平衡式中直径高压回转密封,对称结构。主要部件有密封端盖(静密封环)、密封环(动密封环)、密封外壳、旋转轴、弹簧及轴承等。

图1 间隙自动补偿式高压回转密封结构1.轴;2.轴承盖;3.端盖;4.外壳;5.密封环;6.O型密封圈;7.弹簧;8.止转销;9.端盖紧固螺栓;10.轴承盖紧固螺栓;11.轴承

图2 试验密封部件照片

动密封环随轴转动并沿止转销轴向滑动。弹簧将两个密封环压向两端,使动、静密封环端面始终保持接触。密封中O形圈起静密封作用。  高压液体从密封外壳中部孔口进入密封,从旋转轴轴芯孔流出。高压液体进入密封腔后,使动密封环两侧产生液压力对(如图3所示),液压力与弹簧力的综合作用使动密封环压紧在密封端面上,依靠两面接触进行密封。两接触面间的相对滑动会引起磨损,动密封环材料较软,磨损较快,磨损后动密封环轴向滑动,始终保证密封间隙不变,此即密封间隙自动补偿原理。非平衡式密封液体在动密封环两侧产生的压力不平衡。

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