立盤過濾機中心軸密封的結構優化

張曉峰，曾偉兵，劉志廣

（洛陽礦山機械工程設計研究院有限責任公司，河南 洛陽471039）

1 引 言

立盤過濾機，又叫圓盤真空過濾機，是一種連續工作的固液分離設備，具有處理量大、能耗少、結構緊湊的特點，廣泛應用于煤炭、鋼鐵、化工、電力等行業。立盤過濾機結構如圖1 所示，由傳動系統、分配頭、扇形板、中心軸、吹風裝置、槽體等幾部分組成[1]。它的原理是利用多孔透氣的濾布作為過濾介質，以濾布兩側的壓力差作為推動力，使被過濾的液體通過小孔獲取清液（濾液），而將固體顆粒截留在過濾介質上逐漸堆積得到濾餅的過程[2]。

圖1 立盤過濾機結構

立盤過濾機包括四個工作區：吸液區、脫水區、卸料區、盲區，如圖2 所示。立盤過濾機的工作流程如下：①在吸液區Ⅰ料漿中少部分濾液在真空的作用下進入流道，濾餅逐漸形成吸附在包裹濾布的扇形板上；②扇形板進入脫水區Ⅱ，濾餅中水分在真空的作用下被逐漸吸干，形成的濾液也進入流道被抽走；③扇形板進入卸料區Ⅲ，濾餅在反吹風的作用下與濾布分離，濾餅掉落進槽體卸料斗；④最終扇形板經盲區Ⅳ進入吸液區Ⅰ，開始下一個工作循環。隨著中心軸旋轉，每回轉一周，扇形板相繼通過以上四個工作區，完成一個過濾作業循環，從而實現立盤過濾機的連續作業[3]。

圖2 工作原理示意圖

立盤過濾機中心軸密封（后簡稱軸密封）是槽體和中心軸的連接部分，槽體固定在基礎上，而中心軸可以自由回轉。軸密封既要阻止槽體內料漿泄露，又要保證中心軸的旋轉不受阻礙，起到了動靜密封的作用。軸密封裝置結構如圖3 所示，內環與中心軸固定，外圈與槽體固定，內外環之間為迷宮式的機械密封。在設備運行時通過風管持續由設備外側向內側吹入低壓風，阻擋料漿沿機械密封向外滲漏，同時通過潤滑泵注入潤滑脂對機械密封進行潤滑。由于軸密封的存在，大大提高了槽體液位，可使扇形板在吸液區的浸沒率達到50%以上而不產生溢流，是提高立盤過濾機處理量的關鍵部件[4]。

圖3 軸密封

本文以一次故障處理為例，探討軸密封的結構優化。山東濱州某氧化鋁廠分解車間2#立盤過濾機停車后再次啟動出現主電機電流過高跳停的情況。經檢查發現軸密封內外環之間有積料，積料清理后再次啟動，設備運轉一切正常。一段時間后，用戶反饋停車后設備無法啟動的狀況依然存在，檢查發現軸密封內外環之間再次出現積料。

2 原因分析

對立盤過濾機進行全面檢查后，發現軸密封油管和風管堵塞，如圖4 所示。軸密封內外環之間如果沒有潤滑脂的潤滑作用，會造成機械密封干磨。而沒有反吹風的情況下料漿會緩慢滲入機械密封，料漿固體顆粒的進入也會加劇機械密封面之間的磨損。隨著不斷的磨損，機械密封內外環之間的間隙會越來越大，此時軸密封在工作時會出現料漿滲漏，并且每次停車后軸密封內外環之間都會出現積料。停車后如不及時清理，積料會逐漸干燥板結導致大軸被抱死，再次啟動就會出現主電機過載跳停的情況。

圖4 優化前機械密封示意圖

由于機械密封本身就有間隙存在，即使進入少量料漿，停車后也會出現輕微結疤的情況，結疤經過長時間積累逐漸增多，不可避免的加速了磨損。另外，觀察軸密封現有結構發現，設備運行時，反吹風和潤滑脂同時均勻進入機械密封各溝槽，反吹風阻擋料漿向外滲漏的同時也吹走了相當部分的潤滑脂，影響了潤滑效果。還有位于軸密封底部的反吹風管容易進入料漿，增加了堵塞的風險，造成反吹風失效。

3 解決方案

軸密封原結構在反吹風和潤滑脂進入機械密封后產生沖突，潤滑效果受到影響。針對現場出現的問題，分別對機械密封和反吹風風管進行了結構優化，如圖5 所示。

圖5 優化后機械密封示意圖

（1）反吹風由進入所有溝槽更改為僅反吹靠近內側的一列溝槽。在實際使用中發現反吹風起到的密封作用由內側向外側是依次遞減的，而且塞焊靠近外側溝槽的反吹風出口后觀察密封效果基本不受影響。更改后降低了進入機械密封的反吹風量，大大減緩了潤滑脂流失，增強了潤滑效果。

（2）軸密封外環底部反吹風入口，由最低點逆時針旋轉30°，調整至右下角。頂部進風口取消改為通工藝水。調整以后反吹風入口在圓周方向上遠離了潤滑點，減輕了反吹風對潤滑脂的影響。而最低點反吹風口的上移，可以有效降低在運行以及停車過程中料漿進入風管造成堵塞的風險。頂部工藝水則可在每次停車后對機械密封部分進行沖洗，保證機械密封在運行時的清潔。

底部反吹風口位置的變動，現場很難實現，可以在新產品中采用。而減少反吹風口和引入工藝水清洗在項目現場很容易實現，且簡單易操作。軸密封結構優化以后，用戶反饋良好，現場問題得到解決，再未出現軸密封抱死造成停車的狀況。

4 優勢分析

軸密封結構優化主要有以下優點：增強了軸密封的潤滑效果；降低了潤滑脂和風的消耗；清洗軸密封方便快捷，解決了積料板結造成的卡車問題；舊軸密封改造成本低并具有良好的可實施性。

5 結 語

本文經過對軸密封的結構優化，減緩了磨損速度，解決了軸密封在磨損后無法使用的問題，提高了軸密封使用壽命。該結構優化主要是提高了潤滑脂的利用率，引入工藝水對軸密封進行沖洗，軸密封的運行可靠性和使用壽命都大大提高。該結構優化簡單易行，提高了生產效率，降低了維修成本。可以在以后的設計工作中予以借鑒，具有較好的推廣價值和應用前景。