浮动密封在煤矿机械中应用的重要性

刘秀芳，刘 栋

(太原煤气化股份有限公司，山西 太原 030006)

浮动密封在煤矿机械中应用的重要性

刘秀芳，刘 栋

(太原煤气化股份有限公司，山西 太原 030006)

介绍了浮动密封的结构、密封机理、材质、性能及其应用，并对它的使用条件、使用范围和发展提出了一些看法。

浮动密封；材质；性能；适用条件；安装与应用

密封是密封件与密封循环保护系统构成工业密封装置的简称。按其相联系的工作零件间的状态，分为静密封和动密封两大类。它的作用是阻止流体(包括液体、气体)从零件的接合面间泄漏，并防止外界灰尘、泥水等污染介质侵入。

浮动密封是动密封的一种，最早使用在履带行走机械中。由于其密封性能优越，适应能力强，使用寿命长等独特优点，在工程机械和煤矿机械中应用极为普遍，无论在炎热的环境下，还是在寒冷的地方都能适应。在其有效使用期间，只要保证它的内部润滑剂充分，无需任何维护或修理，因此，它具有较高的可靠性和较长的寿命，也有很好的经济效益。

1 浮动密封的机理

常见的浮动密封的结构有两种，密封弹性体为O形结构的密封(以下简称DO型浮动密封)和密封弹性体为变异菱形结构的密封(以下简称DF型浮动密封)，见图1、图2。

图1 O形密封圈结构浮动密封

图2 变异菱形密封圈结构浮动密封

这两种浮动密封都是由两个弹性体(即橡胶密封圈)和两个浮动的金属密封环，分别安装在两个密封腔(一个静止，一个转动)内构成。它们的密封机理基本相同。

浮动密封是靠装在一侧的三个零件构成一组静止的组件和装在另一侧的三个零件构成一组转动的组件，由其中两个相对滑动的金属密封环，在弹性体被压缩而产生的轴向压力作用下实现密封功能的。

金属密封环的接触环形亮带是经过精密加工的，在其亮带表面内侧由2个斜面构成一楔形给油缝隙，保证两密封环亮带表面的充分润滑，在相对滑动中始终保持一层极薄的油膜，它具有流体静压力和动压力的作用，起到平衡内外压力差的功能，保证了它们之间的润滑而又不向外泄漏，也不致使外界污染，磨损介质进入腔体内部。

2 浮动密封零件的材质

浮动密封的密封圈一般采用丁腈橡胶(NBR)制成，其硬度为肖氏60度。它的特点是弹性、耐磨性、耐老化性、耐水性和耐矿物、植物油以及耐高温性能均较好。

金属密封环一般采用合金铸铁金属模精密铸造或滚子轴承钢100Cr6(美国钢号1.3505)经加工热处理后制成。它们的化学成分见表1，其余化学成分为Fe。

表1 金属密封环材料的化学成分/%

3 浮动密封的技术性能

根据我国浮动密封制造厂家提供的资料，它的规格尺寸约有百种，公称尺寸d＝φ59～608mm。DO型浮动密封的技术性能见表2。

表2 DO型浮动密封的技术性能

DF型浮动密封的技术性能，根据美国芝加哥厂99年样本，它的规格尺寸共有30种，公称尺寸为D1，即φ44.7～616.71mm。按照其说明，在非连续工况下，允许滑动速度750 fpm(3.8m/s)，工作许用油温-54～107℃，允许接触比压50 psi(0.35MPa)，推荐使用10W/40号车辆齿轮润滑油。在连续工况下工作，允许滑动速度350 fpm(1.78m/s)，允许接触比压25 psi(0.15MPa)。如果使用润滑脂润滑时，允许滑动速度150 fpm(0.76m/s)，可保证连续工作1 000 h，不会出现任何泄漏和故障。

4 浮动密封的安装与应用

4.1 浮动密封的安装

浮动密封的密封环都是成对包装供应。在装配过程中，各套之间不许互相拆换安装。操作时应特别小心，对接触面上的亮带绝对不许有磕碰印痕和轻微划伤的现象，且应严格保持亮带清洁。在安装时，应将亮带用柔软丝绸擦干净后，轻轻涂上一层10～22号全损耗润滑油。不论哪种密封圈，在安装时应仔细检查不允许有裂口、啃伤等缺陷，否则必须更换。

安装DO型浮动密封时，应先将O形密封圈装在密封环上，然后采用专用工具装入座腔内，如果座腔尺寸及形状加工稍有误差，往往会使安装的浮动密封轴向压力不够或过大，严重超差时可能起不到密封的作用而泄漏或尺寸偏小而装不进去，因而其安装间隙S＝3±0.5很难得到保证。

安装DF型浮动密封时，因为密封圈的内径比密封环的相配直径稍小1～2mm，很容易用手装入，而密封圈的外径比座腔相配尺寸D大1～2mm，可轻松套上，直至装到位时，密封圈外径上的斜楔与座腔涨紧，安装浮动密封的控制间隙S由螺纹调整，S值为1.5～2mm。

4.2 浮动密封的应用

浮动密封在煤矿机械中的应用极为广泛，如桥式转载机、刮板输送机、悬臂式掘进机、滚筒式采煤机、连续采煤机、辅助运输胶轮车以及洗选设备等。

(1)SDAFC桥式转载机机尾轴组件，它借固定滚筒将其固定在机尾架上。整个组件工作在被运输的含水煤流中，浮动密封采用DO型。从动链轮借两个双圆锥滚子轴承支承在心轴上，转速呈周期脉动且较低，密封环的滑动速度约1.6m/s，运转工况基本上为连续型，轴承所受径向力大，产生的热量大，因而采用油泵循环供油，从固定滚筒一端进油、从另一端出油的冷却方式，工况较恶劣。

图3 LH－130型悬臂式掘进机装载机构组件

(2)LH—1300型悬臂式掘进机装载机构组件见图3，它安装在铲煤板机架上。该组件工作在被装载的含水煤流中，浮动密封采用DO型，偏心盘在转动过程中，其上的煤粉、岩粉和水通过相对间隙与其接触；有时还会在煤、岩泥浆中工作(当下山掘进时，积水较多的情况)。偏心盘的转速41 r/min，浮封环的直径φ520 mm，滑动速度为1.1m/s。由于偏心盘的下面安装一大圆锥齿轮，因而该齿轮受径向反力和轴向反力的作用，使它产生这两个方向的微量位移，并随装载机构外载荷的波动而波动。该装载机构系断续工作，采用油池润滑方式，浮动密封可在停机的间歇时间冷却，但工况很恶劣。

(3)美国JOY公司最新生产的7LS型滚筒式采煤机破碎滚筒组件见图4，由于采用了DF型浮动密封，因而它对相关零件在制造、安装和承受脉动冲击载荷的情况下产生的误差以及吸振性具有较好的补偿作用和较好的适应能力。

图4 7LS滚筒式采煤机破碎滚筒组件

(4)美国JOY公司生产、神东公司引进的12CM18-10D型连续采煤机截割机构及传动减速箱组件，在左、右截割滚筒与悬臂筒之间装设两套DO型浮动密封，截割滚筒的转速为59 r/min，浮动密封直径大，密封环的滑动速度接近2m/s，发热量大，当截割机构在截割煤时，它受到煤泥浆对它的挤压，工况很恶劣。由于连续采煤机是间续工作，减速箱容积大，喷雾灭尘水量大以及除尘器的风流影响，因而冷却效果较好，所以密封环的工作温度不会很高。

从以上几种大型煤矿机械设备应用的浮动密封来看，尽管它们的工况有所不同，但其工作条件都比较苛刻而恶劣，既有承受转速波动，也有承受脉动冲击载荷；既有承受径向载荷，也有承受轴向载荷而使其接触表面发生微量位移的情况；既有长时间连续运转，也有间断短时间运转；既有采用循环油润滑冷却方式，也有油池润滑冷却方式；既有采用DO型浮动密封，也有采用DF型浮动密封。综上所述，不难看出采用浮动密封对煤矿机械进行密封防护，只要适合它的工作条件，只要控制密封环的滑动速度在2m/s以下，工作的平衡温度低于85℃，被密封的箱体内部压力不超过0.2MPa的情况下，不论它所处的工况、受力状态、转速的波动影响，都能很好地满足设计的密封要求，工作可靠，寿命长，密封效果明显，综合效益令人满意。

5 结束语

浮动密封具有结构简单，密封性能优越，无需进行维护，使用寿命长，特别适合于煤矿机械的工作特点，因而得到广泛应用。采用浮动密封为许多机械的正常运转提供了可靠的保证，因而也获得了明显的经济效益和社会效益，其发展前景和应用范围非常广阔。

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