干燥机转动填料密封结构设计及试验研究.pdf

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1、788化工机械2012钜干燥机转动填料密封结构设计及试验研究孙靖哲。杨巍(天华化工机械及自动化研究设计院有限公司)摘要针对干燥机转动填料密封在现场安装调试过程中时常泄漏的现状，通过对设备调研、结合用户需求，对密封结构的转动轴、密封结构、填料和辅助设计概念4个方面进行全新概念设计和筛选，进而对每一设计概念进行优化分析，最后对结构设计参数进行试验验证。关键词干燥机填料密封概念分析结构设计QFD中图分类号TQ051．8+92文献标识码B文章编号0254-6094(2012)06-0788-04干燥设备是炼

2、油化工装置中的重要设备，由天华化工机械及自动化研究设计院有限公司研制生产的传统干燥机(转速10—50r／min，轴径100—300mm)在现场安装调试及运行过程中经常出现转动密封部件泄漏的情况，填料发生非正常磨损，填料与转动轴间密封不严，空气或固体粉末甚至填料渣从中泄漏，造成维护成本加大，严重影响设备正常生产运行。为解决干燥机转动密封部件泄漏问题，提高设备整体质量、减少维护成本，急需结合现场安装及运行实际重新对转动密封系统进行设计。转动密封结构是影响干燥机整体性能和增加非正常维护成本的关键因素。笔者

3、从填料密封结构出发，设计出一套泄漏量极小，易于加工，便于安装和维修，维护周期长、费用低，填料的通用性好、性价比高的干燥机转动密封系统，彻底解决了设备现场调试及运行过程中的密封泄漏问题。1设计目标绩效分析及现有设计概念分析1．1设备调研及设计目标绩效分析产品设计与制造除考虑加工装配特性、成本、使用寿命外，还需重点考虑用户的需求，以保证产品的市场核心竞争力。通过对产品用户的仔细调研与统计，以泄漏量小、维护周期长、易于维修、维护费用低、填料通用性好和填料性价比高这6项客户需求为设计目标，制定目标定量参数。

4、物料泄漏及填料磨损泄漏量均可由测量天平精确测出；维护周期为填料更换周期；易于维修以压盖及填料的拆装时间衡量；维护费用包括降低用户正常维护费用和降低或避免非正常维护费用；尽可能降低填料的种类及数量；从材料的磨损特性出发，保证性价比。但以上指标也有相互冲突之处，延长填料更换周期会增加填料磨损泄漏量，降低用户正常维护费用也会增加填料磨损泄漏量。6项目标的相对矩阵关系之间，大部分是正相关，只有填料磨损泄漏与填料更换周期及用户正常维护费用负相关。1．2现有设计概念分析传统干燥机轴的转动密封部件采用填料函密封结

5、构形式，填料函采用整体压盖形式，并用T形螺栓联接压紧，填料函内填料被挤压后与转动轴直接接触来达到密封的效果。这种密封结构在安装调试过程中经常出现物料泄漏，且装配极为严格，填料的更换过程费时复杂，密封效果好坏很大程度依赖技术人员的安装水平。此外，密封结构、填料材料及规格选用等均没有统一的设计标准，选型的随意性有时增加了加工成本；并且设备出厂检验时，无法检验其密封效果。2填料密封结构设计综合用户设计需求及设备密封结构本身的特点，从转动轴、密封结构、填料和辅助设计4个方·孙靖哲，男，1981年1月生，工程

6、师。甘肃省兰州市，730060。第39卷第6期化工机械789面对密封结构进行全新设计。2．1转动轴设计转动轴相关设计概念见表11’2，从技术成熟度(可行性)、设汁成熟度、加工难度和实现成本4方面人手对每一概念进行评估，计算出权重得分，确定前6项为设计依据，进而筛选、确定转动轴的设计概念为：提高轴表而的光洁度、轴上加返料螺旋与磷封段轴为锥形轴3项。表1转动轴相关设计概念设计概念及描述权重得分提高轴表面的光洁度轴上加返料螺旋(尽量避免物料进入填料间隙)转动轴采用变径形式(配合采用不同规格填料)密封段轴为

7、锥形轴(配用柔性填料)增加轴的安装精度在轴上设置拨动物料结构(在内部转动轴部位增加拨动物料装置)填料中间加固定在轴上的套环增加轴的加工精度在填料密封段的轴上加跳动调节轴套确保轴的跳动值不要超标转动轴分段设计轴与壳体设计成一体化2．2密封结构设计及填料选用与转动轴设计概念筛选方法一样，对密封结构的概念进行分析评估，评估过程及概念描述不再赘述。j最后确定密封结构的设计概念为：减少螺栓数量、加长填料函、减小密封面积、改用分半形式、螺栓用粗牙形式和内层加防尘圈2’“。填料的选用也同样重要。常用的填料有：石棉

8、盘根、油浸石棉盘根、聚四氟乙烯编织盘根及石墨填充盘根等。其截面形状有圆形、方形、扁形及绳形等形状，大小有很多种规格。一般将填料绕转动轴缠绕3～10圈，然后用填料压盖压紧即可”。填料材料的耐磨性、通用性对密封效果影响很大‘∽。设计概念评估后选择填料的设计概念为：增加填料压紧力、提高材料的通用性、选用合理规格的填料、减少填料圈数。2．3填料密封结构设计QFD(QualityFunctionDeployment)图l为填料密封结构设计QFD，密封结构和密封填料是设计的两项重