作者：王德忠（zhōng）[1]；季玉茹[2]
[1]吉林化工學院機電工程學院； [2]吉林化工（gōng）學院信息與控製工程學院
摘 要（yào）：本（běn）文分析了擠壓式（shì）造粒機中輥輪迷宮密封的失效原因，介（jiè）紹了梯（tī）形迷（mí）宮密封的改造方案與（yǔ）改造後的生產運（yùn）行結果。
關鍵詞：輥輪；迷（mí）宮密封；擠壓造粒；失效
擠壓造粒機廣泛應（yīng）用於化肥、飼料及化工行業，輥輪是造粒（lì）機的關鍵（jiàn）部件。由於（yú）輥（gǔn）輪（lún）的軸（zhóu）承經常損壞，不得不（bú）經常檢修更換，嚴重影（yǐng）響了（le）企業的正常生產。
1 輥輪的密封（fēng）
輥輪（lún）的密封如（rú）圖1所示是一組合密封，即由一次密封的迷宮密封和二次密封的唇形密（mì）封共同組合而成。
迷宮密封廣泛（fàn）應用於完成高速運轉的具有極大的速度差的汽輪機、離心機等流體機械的密封，但（dàn）也可應用（yòng）於造粒機和中速煤機上。其主要作用是利用曲折的直角線及運動的離心力增大阻力（lì）阻止（zhǐ）粉（fěn）體顆（kē）粒的進入，從而保護唇（chún）形密封。唇形密封利用彈簧壓力使橡膠與軸緊密接觸而形成（chéng）對份體顆粒的密封（fēng）。
1.1 大粒徑粉體的密封（fēng）
由密封的動盤與靜盤形成狹窄（zhǎi）的縫隙（xì），一般為軸向間（jiān）隙為0.3mm，徑向間隙為（wéi）1.5mm這樣可以阻止d>0.3mm粉體顆粒進入迷宮密封室。
1.2 小粒徑粉體的密封
由於動盤以300～400r/min轉動，形成α=γω2的離心力場，進入迷宮密封室的d<0.3mm體顆粒（lì）物料（liào）則會產生離心力f =m·γω2，方向是離心的（de），所以可以阻止小直徑的顆粒（lì）進入，這樣就形成了對唇形密封的保護，實現迷宮密封的作用。唇形密封則（zé）可以（yǐ）阻止（zhǐ）進入迷（mí）宮密封的小（xiǎo）直徑的顆粒進入軸承。迷宮密封與（yǔ）唇形密封聯合作用實現（xiàn）了輥輪的密封，保（bǎo）護了（le）軸承。
2 軸承失效原（yuán）因分析
觀（guān）察失效的軸承圖2，可（kě）以看到在失效軸承的內外（wài）圈之間有大量（liàng）粉體物料存（cún）在。從圖（tú）3看到唇形密封（fēng）槽內也有大量（liàng）粉體物料存在而且唇形密封已完全失效（xiào）。正是由於（yú）唇（chún）形密封的失（shī）效使得粉體物（wù）料進入到軸承的內外圈之間造成軸承的內外圈的磨損並Z終導致軸承失效。
可見引起軸承失效的主要原因是密封失效，密封失效（xiào）是承擔主要密（mì）封作用的二次密封即唇形密封的（de）失效，而造成唇形密封失（shī）效的根本原因是一次密封的（de）迷宮密封的失效或（huò）效果不理想。
3 迷（mí）宮密封失效的原因分析
圖4為失效的迷宮密封，在直線形迷宮槽內存有大量的粉體（tǐ）物（wù）料（liào）且很硬幾乎將槽（cáo）塞滿，導致該迷宮密封完全失效。 其原因分析如下：
(1) 粉體具有壓力，其表達式可以（yǐ）使用Jans-sen公式（shì）求得，
Janssen公式：
由此式可知其粉體（tǐ）壓力（lì）P正比於粉體的深度，由於輥輪浸於粉體物料顆粒（lì）之（zhī）中，這樣（yàng）就會有（yǒu）一些顆粒在粉（fěn）體的壓力作用下（xià）克服離心力及縫隙阻（zǔ）力進入迷宮密封（fēng）室（shì）並對唇形密封形成威脅。
(2) 由於布料器為四爪（zhǎo）單層的（de）結構，存在著布料缺陷（xiàn），使得粉（fěn）體顆粒（lì）物料分布不（bú）均勻（yún）並（bìng）呈波浪形，由Janssen公式可知其粉體會形成脈動的壓力，過大的脈動壓（yā）力使（shǐ）得一部（bù）分顆粒（lì）進入密封室，對唇形密封形成威脅。
(3) 開停（tíng）車的影響。 在正常狀態（tài）下，顆粒受離心力f=m.γω2的影響很難進入密（mì）封室，但在開停車時其離心力場不存在（zài）或很（hěn）小，而粉體靜（jìng）壓仍存在（zài），所以（yǐ）使（shǐ）得部分粉體顆粒進入密（mì）封室，對（duì）唇形密封構成威脅。
(4) 直線形迷宮密封（fēng）的結構存在缺陷（xiàn）。由於上述原因而（ér）進入的粉體顆粒在離心力f=m.γω2的作用下（xià）使顆粒作離心運動而（ér）實現密封，但由於環形迷宮密封的內環麵與離心力f=m.γω2的（de）方向成直角，而粉體顆粒存在安息角則必然形成顆粒的堆積。隨（suí）時間推移粉體顆粒必然向內侵入，Z終（zhōng）導致唇形密封失效。
4 迷宮密封的改造
4.1 結（jié）構改造
由（yóu）上述分（fèn）析（xī）可知（zhī），直（zhí）角折線型（xíng）迷宮密封雖可有效地阻止d>0.3e 的粉體顆粒的進入，但隻能（néng）阻止部分d<0.3e粉體顆粒的進入，而且長期使用會形成顆粒堆積，從而造成密（mì）封失效而（ér）導致軸承失效。
基於上述原因對迷宮密封的結構進行了改進，如圖（tú）5所示，即將直角形迷宮密封改為梯形迷宮密封，同時改變迷宮密封內表麵的光潔度或加塗層以減少其摩擦力，使物料的脫出更容易。
迷宮密封的（de）梯形角根據物料的不同而不同，也就是依據（jù）其（qí）安息角加以設計，一般為π/6～π/3.6。粉體細小顆（kē）粒的進入，客觀上無法（fǎ）完全防止，但通過（guò）梯形角的設立（lì）改（gǎi）變了安息角，可以使進入的顆粒難以形（xíng）成堆（duī）積，同（tóng）時（shí）離心力f的方向與梯（tī）形麵（miàn）形成π/3～π/4.5角，加大了離心力對堆積顆粒的剪切作用，使其堆積（jī）更難以形成，從（cóng）而使（shǐ）密封室內的顆粒在離心力f的作用下向外作離心運動，保證了唇形密封（fēng）的（de）安全。
將四（sì）爪單層的（de）布料器改為四爪雙層的（de）結構，減少布（bù）料（liào）的波動，防止布料不均勻（yún）形成過（guò）大的粉體靜壓。
4.2 操作規程的改進
(1) 開（kāi）車程（chéng）序： 開車空運轉，運轉（zhuǎn）正常後進料；
(2) 停車程序：停止進料，物（wù）料擠出幹淨後停車。
5 改進後的結果
改進(e=0.25mm，f=1.0mm梯型（xíng）角為π/4)的迷宮密封應用於輥輪（lún）後，其檢修周期由2～3周延（yán）長為5～6周，即延長壽命2倍以上。
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