宋传照
福斯润滑油（中国）有限公司
摘 要：回转窑和球磨机采用边缘传动的开式齿轮装置驱动，在运行中，从开式齿轮的齿轮罩向外泄漏润滑油的情况比较严重，既污染设备，又污染设备周边环境，为此设计了开式齿轮罩的相关部位密封技改方案。改造后使用效果良好，有效避免或减少了齿轮罩漏油问题，解决了长久以来回转窑和球磨机开式齿轮的齿轮罩漏油严重的疑难问题，有效减少油品损耗，同时避免或减少对自然环境的污染。
1 回转窑、球磨机开式齿轮罩的漏油分析
回转窑、球磨机开式齿轮传动装置的齿轮罩密封不良，会产生漏油，不仅造成润滑油的大量泄漏和损耗，还明显造成环境污染和设备污染。开式齿轮罩漏油部位主要有三处，分别是：
1）齿轮罩与小齿轮轴的密封处漏油
此处常用的密封材料有毛毡或浸油盘根，用法兰把毛毡或浸油盘根挤压在小齿轮轴与齿轮罩之间，形成密封。由于采用比较大的挤压力挤压毛毡或浸油盘根到小齿轮轴上，经过一段时间运行后，毛毡或浸油盘根磨损比较快，很快失去了密封作用而漏油（见图1）。而且由于密封材料是挤压在小齿轮轴上，小齿轮轴运转时与密封材料的摩擦力很大，以及和外界粉尘杂质的共同作用，易造成小齿轮轴表面磨损严重，给小齿轮轴的安全运行带来风险。
图1 齿轮罩与小齿轮轴的密封处漏油
2）齿轮罩与大齿圈的密封处漏油
由于回转窑的大齿圈直径比较大，一般都在6m以上，回转窑在运行过程中，筒体有很明显的热变形和热膨胀，在运转过程中，大齿圈的回转运动轨迹会有明显的径向跳动和端面跳动变化，有时会呈明显的摆动状；回转窑在回转的同时，还有周期性的上行和下行，大齿圈也随之上行和下行，因此大齿圈与齿轮罩之间的密封位置和密封间隙也是在动态变化中。回转窑筒体的高温热辐射也非常大，会对齿轮罩的密封材料产生明显的不良影响。回转窑在停机后，筒体温度会由200~400℃降低到40℃以下，回转窑筒体长度因降温而明显收缩，大齿圈会随回转窑筒体收缩，而发生明显的沿回转窑轴线方向的位移，但齿轮罩是固定在回转窑下面混凝土基础上的，不会移动，因此大齿圈与齿轮罩的相对位置也会发生明显的变化。因为这些特殊运行工况，使得回转窑开式齿轮的齿轮罩密封特别困难，密封效果也比较差，该处漏油情况见图2。
图2 回转窑大齿圈与齿轮罩密封处漏油
球磨机的开式齿轮直径也比较大，直径越大，齿轮的径向跳动和端面跳动也就越大，而且球磨机的回转速度相对比较大，因此要求球磨机的大齿圈齿轮罩的密封，需要既能避免或减少漏油，还要有效防止粉尘杂质进入齿轮罩内。
3）齿轮罩的检查门密封处漏油
齿轮罩上的检查门，在大齿圈和小齿轮运转过程中，齿面上的润滑油会在离心力的作用下，飞溅到齿轮罩上和检查门上。飞溅到齿轮罩的润滑油在向下流动时，经过齿轮罩上的检查门，如果检查门的密封不良时，润滑油会从检查门的门缝处飞溅、溢流到齿轮罩外，造成设备和周围环境的污染（见图3）。
图3 齿轮罩的检查门密封处漏油
通过上述分析，可以看出回转窑和球磨机开式齿轮罩的密封，都有旋转的部件，是动密封，漏油严重主要与齿轮罩的密封结构和所用的密封材料有很大的关系。回转窑和球磨机尺寸比较大，还伴随着明显的振动和比较大的挠度，回转过程中会有明显偏离回转中心的摆动情况，并且回转窑筒体的热辐射还比较大。因此，上述这些回转运动部位的密封，用带唇的接触式橡胶密封是无法有效解决的，通过在密封处填压毛毡来密封，密封效果也不好。
2 解决办法及效果
为了解决回转窑、球磨机开式齿轮罩的漏油问题，重新设计了各处的密封结构。
2.1 开式齿轮罩密封的结构改造
1）齿轮罩与小齿轮轴密封的改造
齿轮罩与小齿轮轴的密封，是在齿轮罩外，加装一套具有三道密封结构的迷宫密封装置，来解决漏油问题。
第一道密封：甩油环。它采用耐油橡胶制作，圆环状，轴向剖面图呈两个倒V型。甩油环安装在小齿轮轴上后，用一根Φ10mm弹簧将它紧紧地抱在小齿轮轴上，使它能随小齿轮轴一起转动。倒V型结构的甩油环，既方便将沿着轴流出的润滑油挡住，通过离心力甩落下来，通过迷宫密封腔体下部的回流油口，流回到油池内，同时，倒V型结构又起到了两重迷宫密封的作用，成倍增加了甩油、阻挡油的功能。这道密封结构，可以阻挡和回流大部分从小齿轮轴和齿轮罩之间的缝隙泄漏出的润滑油。
第二道密封：轴迷宫密封。它和甩油环外的腔体外壳是一体的，材料是一样的，可选用铸铁或铸钢。采用上下分体式，上部和下部采用法兰口对接，方便检查和清洗轴迷宫密封，以及方便检查和更换内?的甩油环。
轴迷宫密封的工作原理是：少部分油在越过了甩油环后，会沿着轴继续向外走，在离心力和润滑油表面张力的作用下，黏附在轴上的润滑油会形成小的油珠，然后从轴上甩落下来，继而被轴迷宫密封的密封槽捕捉和收集起来，这些被捕捉和收集起来的油珠，通过轴迷宫密封槽下部的导流孔导流到甩油环所在的腔体下部，经过甩油环所在腔体的下壁，回流到油池内，来实现密封和挡油的作用。
第三道密封：毛毡。它是安装在小齿轮轴迷宫密封的外端，它有两个作用，第一个作用是：小齿轮轴上的油在经过了甩油环、轴迷宫密封的密封挡油作用后，黏附在轴上的油已非常少，但轴上这非常少的油也有可能会沿轴继续向外走。安装在迷宫密封外端的毛毡，就可以较好地阻挡小齿轮轴上这一点很少量的润滑油向外泄漏。毛毡的第二个作用是阻挡外界的粉尘杂质进入迷宫密封内，避免杂质进入齿轮罩内污染润滑油。上述这三道密封结构见图4。
图4 齿轮罩与小齿轮轴密封的改造
密封整体上是采用上下剖分结构，通过法兰口来连接上下腔体盖。轴向端面采用法兰口，与齿轮罩连接固定，安装比较方便。安装时所有的法兰口要涂抹密封胶或加装耐油橡胶垫片，确保法兰口密封良好，不泄漏润滑油。齿轮罩内壁的挡油板采用钢板，焊接在回流油口上部，倾斜安装，便于给回流油口进行遮挡，也导流上面流下来的油液，挡油板与大齿圈齿轮罩的焊口要满焊。这三道密封结构在解决漏油的同时，也起到防尘的作用。
2）齿轮罩与大齿圈密封的改造
根据大齿圈及齿轮罩结构的特点，在齿轮罩与大齿轮密封处，采用两道密封。
第一道密封有两个环，当大齿圈齿面的齿轮油向齿轮外流淌、外溢、甩落飞溅时，大部分被第一个环阻挡，在重力、离心力的作用下，在第一个环与大齿圈端面的导流作用下，向下回流到油池内。少部分漫过、飞溅过第一个环的润滑油，会受到第二个环的阻挡、收集，回流到齿轮罩的油池内。第一道密封材料采用钢板焊接制造，所有焊缝要满焊。
第二道密封是毡密封，它起到两个作用，第一个作用是，继续阻挡少量飞溅过第一道密封的油，并回流到油池内；第二个作用是，阻挡外界粉尘杂质进入齿轮罩，防止粉尘杂质污染润滑油，减少或避免因杂质进入齿轮罩内，而造成的齿面点蚀、擦伤、挤压伤等损伤的发生。
这两道密封结构见图5。
图5 齿轮罩与大齿圈密封的改造
第一道密封环是通过法兰口安装到大齿圈端面上。在安装时，在法兰口涂抹密封胶，或加装耐油橡胶垫片或耐油O型橡胶条，来确保法兰口密封良好，避免开式齿轮油从法兰口向外泄漏。
3）齿轮罩检查门密封结构的改造齿轮罩检查门的改造结构见图6。
设计要点是，检查门的门框口设计成倾斜状，将润滑油向齿轮罩油池方向导流，这样有利于润滑油向齿轮罩的油池回流。在检查门盖的内侧加装导流板，将飞溅和流经检查门的润滑油，导流到检查门门框的下部倾斜板上，实现润滑油较好地回流到齿轮罩油池内。检查门框、检查门盖和检查门内侧的导流板，用钢板制作，所有焊口要满焊。避免采用段焊时，润滑油从段焊缝隙处泄漏出去。
图6 齿轮罩检查门的密封改造
2.2 开式齿轮罩密封结构改造效果
开式齿轮罩密封改造结构用于多家企业，到目前已经实际使用一年多，实际使用情况见图7，密封效果非常好，较好地解决了齿轮罩漏油严重的问题。
图7 开式齿轮罩密封改造后的效果
3 结束语
针对一些设备密封不良的疑难问题，需要进行仔细检查和详细分析，分析漏油的原因和实际的漏油过程，结合设备本身的?转特点，制定相应的密封改造方案。通过对密封的改造，可以有效减少或避免漏油，降低油品消耗，节能降耗，降本增效，可以降低环境污染的风险。
对于回转部位有明显的摆动，或有较大的热胀冷缩的情况，或有很高热辐射等特殊工况的密封部位，可以考虑采用迷宫密封的结构。上述的三种密封改造方案，它们的整体和局部尺寸，可以根据小齿轮轴的直径，大齿圈齿轮罩与小齿轮轴承座之间的空间距离，大齿圈齿轮罩与大齿圈的结构尺寸等来调整和确定。根据现场实际情况，如果设备的实际空间距离较小，可以适当调整安装的相对位置，或者可以选取这些密封结构的一部分密封结构，也可以起到比较好的密封效果。改造设计时要考虑，改造后的密封结构不能对设备的零部件运转造成干涉，不会影响设备正常生产运行。
来源：《水泥》
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