螺套式螺旋密封在钻机上的应用

姜建建 朱冬钰

(连云港黄海机械股份有限公司,江苏 连云港 222062)

螺套式螺旋密封在钻机上的应用

姜建建 朱冬钰

(连云港黄海机械股份有限公司,江苏 连云港 222062)

在钻机离合器和变速箱连接之间应用螺套式螺旋密封结构,可以实现密封效果,并且此结构制造简单,本文对螺旋槽旋向的确定、螺旋密封的优点等方面进行了简述。

螺旋密封;螺套式;钻机;轴套;矩形槽

螺旋密封是最近几十年来兴起的一种利用流体动压反输的径向非接触式转轴密封结构,其最大特点是密封部件之间即使存在一定的间隙也能有效地起到密封作用。实践表明螺旋密封的应用在很多方面要比其他密封结构占有优势,特别是在空间位置比较小,密封部位压力要求不高的条件下,螺旋密封不但可靠而且简单易行。另外在生产加工、装配等方面也优于其他密封,由于螺旋密封存有间隙,不存在摩擦,因此其功率耗损和发热都很小。螺旋密封结构通常是在密封部位的轴或孔的表面上(或同时在两者上)切出螺旋槽[1」。如果只在静止的孔表面上开有螺旋槽,而旋转的轴表面保持光滑,则称之为螺套式螺旋密封。由于此类密封在密封部位之间存有一定间隙,因此能消除引起介质泄露的压差而做到无泄露的效果[2」。

要提高钻机机械设备工作的稳定性,就必须采用一种结构简单、密封可靠、使用效率高等的密封结构。本文将介绍螺套式螺旋密封在钻机上的一些应用。

1 螺套式螺旋密封在钻机上的应用

图1

螺套式螺旋密封是在密封部位的轴套(或孔)表面上切出螺旋槽,转轴和轴套之间存有狭小间隙,其间充满黏性液体。图1中左侧为离合器部分,右侧为变速箱部分,从图中左侧看,轴齿轮1为顺时针方向旋转,轴套2内侧开有右旋矩形螺旋槽,左端外侧接大气,为低压侧,变速箱箱体装有齿轮油等润滑油,箱体内为高压侧。齿轮油从箱体底部通过齿轮传动带到顶部来,少许油经过箱体及轴承流到轴承盖4那边,通过轴往外泄漏,当轴按顺时针方向旋转时,轴套上的螺旋槽将对油液施加一个推动力,进行能量交换,使轴的旋转动能变成黏性液体的压力能,从而形成密封压头,这就是螺旋密封的泵送效应,从而形成密封压力,若该压力与被密封流体压力相平衡,便能够阻止液体泄漏。通过泵送效应,便把欲向外流失的液体沿着轴承盖4流到底端,轴承盖底端开有U型槽,通过U型槽流到变速箱箱体底端开的一个小斜孔里,从而流到变速箱最底端,送回到密封腔内,这是一个循环的过程。轴承盖4和变速箱箱体6的连接处之间加一纸垫并涂上密封胶,此连接处不会出现泄漏,从而能保证整个结构的密封性。

图2

图2为图1中的轴套,轴套内侧开有螺旋槽,由于矩形螺旋槽便于加工,封液能力强,因此人们对其研究和使用较多,其应用也最为普遍。因此,轴套采用矩形螺旋槽结构。螺旋密封的螺纹旋向决定着泵送方向,因此螺旋的赶油方向必须要与油的泄露方向相反,否则,不但不能实现密封,反而会导致泄露量的增加。图中静止轴套螺纹旋向的确定,可采用以下方法判别：四指指向转轴旋转方向(此时转轴为顺指针方向,只有一个转向),拇指指向高压侧(即变速箱箱体侧),通过判断,右手满足以上条件,因此螺纹为右旋。从理论上讲,螺旋密封的间隙越小对密封越有利,在轴和轴套之间留有一定间隙,并给出螺距、槽深、槽宽、螺旋长度等参数,便可实现螺套式螺旋密封结构的应用。

在密封条件相同的情况下,螺套式螺旋密封不仅可以获得与螺杆式螺旋密封同样的封液能力,而且还具有以下优点：在静止壳体(或套)上开槽,其压力流将因离心作用而受阻,因此,在套上开槽的螺旋密封能提高“密封破坏”速度。这两种形式的螺旋密封,其间封液受到的搅拌作用不同,在套上开槽可大大减少“吸气”现象的发生,提高高速工作条件下螺旋密封的稳定性。在套上开螺旋槽,既不破坏转轴,又有利于螺旋密封的安装、拆卸和维修。

2 螺旋密封的优缺点

螺旋密封与其他密封相比具有以下优点：①结构简单,制造容易,精度要求相对不高；②安装、维护方便；③适应范围广,对操作波动等不敏感；④密封能力强,可达到零泄漏,使用效率高；⑤该密封属非接触性密封,不需要特殊的材料,因此对材料的要求不高且使用寿命长；⑥封液不需要循环冷却；⑦整体经济效益可观。

缺点：①螺旋密封不适合在高压条件下(压力不宜大于2.5～3.5MPa)；②转轴只能按一个方向旋转；③停车时,密封性能较差。

3 结语

通过现场多次实践检验,在钻机离合器和变速箱之间通过在轴套上开有螺旋槽,应用螺套式螺旋密封结构不会出现泄漏,可以实现良好的密封效果,使用方便可靠。

［1］张彩云,腾文锐,周志安.螺旋密封封液能力的研究［J］.郑州工业大学学报,1993(3):31一34.

［2］周志安.螺旋密封的封液能力及其优化［J］.化工装备技术,1991(5):1一8.

[栏目责任编辑 邵冰欣]

APPlication of Screw Sleeve TyPe SPiral Seal in Drilling

Jiang Jianjian Zhu Dongyu
(Lianyungang Yellow River Machinery Limited by Share,Lianyungang Jiangsu 222062)

The application of screw sleeve type spiral sealing structure in the connection between the drill clutch and gearbox,can achieve the sealing effect and the structure has simple manufacture,and the determination of the spiral groove rotation and the advantages of spiral seal were briefly introduced.

spiral seal;screw sleeve type;drill;bushings;rectangular groove

TH112

A

1003一5168(2015)07一0068一2

2015一6一20

姜建建(1985一),男,本科,研究方向:立轴式岩心钻机及塔机一体钻机研究。