螺纹式密封在垃圾焚烧项目上的应用

1、摘 要：本文对螺纹式密封的原理进行了介绍，并对螺纹式密封在垃圾焚烧项目应用的技术特点进行讨论，由此建议相关飞灰输送设备可以将这种密封方式直接应用到产品设计上。关键词：螺纹式；密封；粉尘；垃圾焚烧1 螺紋式密封螺纹式密封，是一种动态密封，其原理如下图：螺纹式密封是利用螺纹槽（2）的推力作用工作的。在旋转轴需要密封的位置，加工出螺纹来，当旋转轴转动起来，螺纹槽的作用将工作介质推回密封腔内，形成阻流密封效应，实现对该腔室内介质的密封。螺纹轴的旋向与螺纹推力方向相关，原理图图1（为了简洁直观，未显示静态密封结构）中，旋转轴（1）按照图示方向做顺时针旋转时，螺纹槽（2）形成向右侧泵料的效应，在螺纹两端形

2、成由左侧向右侧渐高的压力梯度，当螺纹旋转产生的泵料压力大于右侧的液体自身压力时，就实现对相应压力的液体密封。所以在应用于低压液体介质密封时，由于螺纹的存在，静态的密封可以做得很简单，我们在做一个转轴冷却槽的密封时，实际上仅在密封螺纹根部的轴肩加装一个O型圈，机器设备的密封效果非常良好。螺纹密封，也可以应用于细颗粒的粉体介质。我们最早是在铸造工厂，在给砂处理设备冷提机下轴做维修时尝试使用螺纹密封的。冷提机是一种在提升过程中使得沙料同步得到冷却设备，其提吊过程允许高温沙料不断下落，再由后面的料斗提起，沙料在不断的提起再扬撒的过程中，将热量传递给环境空气，并由除尘抽风设备将热量带走，实现沙料的冷却。

3、冷提机的这种工作方式，导致其的下轴几乎是埋在沙尘内部工作。在这种工况下，由于沙料粉体的弥散性，冷提机的下轴与下轴承常常磨损严重，为此我们利用轴承内侧填料函中的一段轴颈上装上了两个螺纹套，并对轴承安装座进行了改进，就这样简单的处理，带来的效果是，冷提机下轴承的故障维修周期延长了5倍以上。2 螺纹式密封在垃圾焚烧烟气净化系统中的应用2.1 螺纹密封可以用在低压液态介质的旋转轴伸出端在垃圾焚烧项目，螺纹密封可以应用在液体槽罐与外接旋转部件间的密封，例如侧装式搅拌器的轴承内侧就可以采用螺纹密封+O型圈组合方式，其原理如上面所述。但是在液体介质中应用时，螺纹密封不宜应用高压差或者高转速的工况下，例如在压

4、差超过2.5MPa的工况，因为这种工况下静态密封的结构就已经和复杂了，螺纹密封会导致密封位置尺寸很大，高速转轴又会导致局部发热严重。2.2 螺纹密封可以应用在粉尘类介质输送设备上螺纹密封在垃圾焚烧项目上，最具有应用意义的是在粉尘类介质中的应用，在飞灰、消石灰、活性炭等粉体给料设备（包括螺旋机、刮板机、斗提机等）上的应用，具有良好的动态密封保护效果。垃圾焚烧烟气处理系统的螺旋机、刮板机、斗提机、卸料器等设备的运行工况，与冷提机相同。螺旋输送机和斗提机下轴、回转卸料器都是半埋或者全埋在粉料介质内运行，刮板机在正常运行条件下，两端的主动轴和从动轴以及中间改向轴等，倒不容易埋在飞灰里面，但是由于刮板的

5、带动，飞灰转动甩向轴承安装位置。这些都需要良好的防尘密封，传统的做法是采用毛毡再加唇形密封，或者用填料函加强密封。运行中表现出来的弱点是：（1）密封效果差，设备外侧溢灰现象明显；（2）运行维护繁琐，极端状态下，每班巡检都需要对填料函的盘根进行调节；（3）轴和轴承损坏严重，往往运行几个班次，防尘轴承内部就可以看到灰渣，在润滑油的混合下，形成泥浆状态，粘性很强，淤积在轴承等结构的间隙中，导致轴承滚珠架很快就会磨烂，填料函内盘根的润滑油和上粉尘之后，对主轴的磨损也非常严重。在维修过程中，根据设备轴承位置的结构，有的可以采用螺纹密封，添加螺纹套实现动态密封，设备运行状态就会达到明显的改善。螺纹密封的工

6、程实践结构，示意如下图：输送机轴承端螺纹密封装配示意图2，右侧为机器内腔，左侧为主轴的输出端，密封件的任务，是保证右侧的粉体不能泄漏到左侧，防止对轴承损害、对环境污染或者粉体物料的损失浪费。实际维修改造设备的原始安装结构是，主轴两端拉长，轴承离开机器壳体独立安装，螺纹段的位置是填料函密封。在取消填料函之后，图中机器设备的密封结构，从左向右依次由O型圈（5）、螺纹段（3）、毛毡（在内腔端盖2上）组成，其中O型圈和毛毡为静密封结构，螺纹段和O型圈为动密封结构。我们知道O型圈具有良好的静止与动态的密封效果，但是它是一种接触式密封，密封压力与其涨紧状态有关，在干态环境应用时还需要适当的润滑，导致O型圈

7、位置容易粘灰磨损泄漏；毛毡的密封效果是最差的，仅能防止灰尘大规模进入的防尘作用。在他们中间存在一段螺纹密封，可以减小O型圈的涨紧量，阻止并且动态清除O型圈位置的粉尘。实际维修工作中毛毡是可以取消的，或者说螺纹密封应该是第一级密封，其向腔体那一侧一般不应该再设置接触式密封。这里保留毛毡，是因为毛毡密封对右侧（腔体内）无外力的自然流动的粉尘，阻拦效果强于螺纹（3）在旋转起来后推动粉尘往回的运动，具有单向防护特点，有助于螺纹段内部自清洁状态的保持。螺纹密封是一种动态的、非接触式的密封方式，在工程实践上，表现出良好的应用特点：（1）螺纹密封结构简单，密封部位加工与安装精度要求不高；（2）螺纹和相应的轴

8、颈不易磨损，故障率低，维修简单，使用寿命长；（3）相比填料密封，螺纹密封减少了密封填料在轴上的涨紧摩擦附加力，降低润滑需求，并具有节能的倾向；（4）螺纹段的存在有利于降低O型圈的预涨紧，延长O型圈的使用寿命，更重要的是与填料函密封相比，可以节约大量的盘根填料。2.3 螺纹密封在垃圾焚烧项目应用的技术要点螺纹密封独特的特点，可以实现其在粉体环境下对设备轴承位置的密封保护，但是，螺纹密封也因此有其独特的技术要求，需要在实际应用中给予足够注意，否则不容易达到密封效果，甚至出现密封无效的可能。主要的注意点简列如下：（1）螺纹密封可以使得轴端的密封结构得到简化，密封效果得到增强，但是螺纹密封不具有静态密

9、封的特点，不能够单独应用，必须与静态密封联合应用；（2）螺纹密封可以应用在液体介质工况，也可以应用在粉体介质工况，但是不能应用在高粘性的含湿飞灰等泥浆态介质工况条件，否则由于淤积结垢等原因，导致密封失效。当然，螺纹密封对气体类高流动性的可压缩介质，也是不适用的；（3）螺纹密封应用在液体介质时，螺纹牙顶与轴毂的间隙宜小，应用在粉体介质时，螺纹牙顶与轴毂的间隙可以适当放大，有利于物料的流动；（4）两端螺纹旋向是相反的，并且与转轴的旋转方向相关。密封螺纹的旋向应该保证在轴旋转起来后，具有向需要密封的腔体内侧推料的效应；（5）螺纹的牙型一般采用三角形或梯形牙型， 牙槽宽度尺寸不宜小于最大不可破碎颗粒的尺寸的2倍（当然，对于细颗粒料和粉料，一般螺纹均能够满足）；（6）在粉体类介质条件下，除了内侧毛毡允许有较大间隙外，靠近轴承端不能有泄漏点，否者会形成泵料效应，使得这些泄漏点的泄漏效应会放大；（7）设备运行方面，对于粉体输送设备，设备启动顺序应该是下游先于上游设备启动，停机的顺序正好相反，在上游设备停止运后，下游设备应该延迟12分钟停机，使得螺纹先于设备受料的条件下产生密封效应。当然，这种运行特点实际上也符合物料传递类设备的一般操作规程。3 结论螺纹密封应用在粉尘介质工况下，具有良好的动态密封效果，对轴承和轴颈具有保护作用，比