一种水冲渣搅笼机水下轴承及其密封装置的制作方法

本实用新型涉及搅笼机技术领域，更具体地说，涉及一种水冲渣搅笼机水下轴承及其密封装置。

背景技术：

冶炼生铁时，明特法高炉水冲渣处理系统具有设备布置紧凑，占地面积小，节能环保的特点，因而在钢铁冶炼企业进行高炉熔渣处理系统中被普遍使用，其核心设备就是搅笼机，搅笼机通过控制倾斜深入放置在水渣池里的螺旋叶片连续旋转，不断把经过水力冲制形成的水渣向上输送，在螺旋上升的过程中实现渣水分离，得到极高经济价值的干渣原料。

搅笼机主轴尾轴承必须沉入水渣池底进行工作，其工作环境恶劣，水汽温度接近100℃，渣池里含有大量粒化渣，主要成分为二氧化硅、氧化钙、氧化镁等硅酸盐和铝酸盐，颗粒细微，硬度极高，一旦进入主轴轴承里，极易被嵌入轴承表面，短时间内就会使锡青铜轴承套和轴颈发生严重磨损；另外，脂润滑轴承的工作条件也不允许有水汽渗入，否则，很快会稀释轴承润滑脂，使轴承无法正常工作。

搅笼机水下轴承一直是关系到高炉水渣搅笼机使用寿命的一大关键难题，尤其是随着人们环保意识的不断加强，高炉水渣搅笼机已越来越多地被钢铁企业广泛采用，高炉水渣搅笼机水下轴承的质量，尤其是使用寿命直接关系到高炉水渣搅笼机的经济效益和社会效益，为此，高炉水渣搅笼机用户都急于寻找一种既经济又耐用的新型水下轴承。

然而，现役设备搅笼机的水下轴承密封结构多采用迷宫密封圈密封，还有一些其他类型的阻隔密封，所谓迷宫密封圈密封即在密封槽里镶嵌2～3道迷宫密封圈，此种密封结构在高炉水渣池里无法保证既耐高温又耐磨损，且不具有跟随性，往往使用1～2个月就会出现传动间隙，而一旦转轴和轴套之间产生间隙，泥沙和水即会渗入轴承内部，加剧内部轴承磨损直到损坏，使得水下轴承最多3～4个月就要更换，设备维修频繁，更换备件成本高，严重影响生产。

经检索，中国专利申请号200920004085.5，申请日为2009年2月1日，发明创造名称为：一种新型水下轴头；该申请案的法兰通过键联接轴和轴套，经过轴承作相对于轴承端盖、轴承座、密封盖和压盖的转动，在密封盖与轴套间隙内装有弹簧，压环、密封环和支承环，弹簧一端作用于压盖，另一端作用于压环，使密封环和支承环始终填满密封盖与轴套间的转动缝隙，有效地阻止高温水渣侵入轴承；该申请案希望通过自动补偿传动间隙的方式，提高水下轴头的使用寿命，但该申请案通过密封环和支承环填满密封盖与轴套间缝隙的方式不可靠，在水下轴承恶劣的工作环境下，仍不能保证泥沙和水不渗入轴承内部，缩短其使用寿命。

中国专利申请号201410244757.5，申请日为2014年5月30日，发明创造名称为：一种轴承座密封装置；该申请案包括定位套、动环、油封座、静环和主轴封套，定位套、动环固定到主轴上，油封座固定在轴承座的端部，静环、主轴封套与油封座固定密封连接；工作时，主轴在设置有密封装置的轴承座中转动，动环随主轴转动，在支撑弹簧的作用下，静环与动环压紧在一起进行转动摩擦，静环与动环在其接触面上保持紧密接触，能够起到优良的密封效果，有效的防止液体外泄。该申请案采用动环、静环密封，重新设计了轴承座密封装置的整体结构，但该申请案仅依靠动环、静环结构实现密封，并不能很好的应对水渣池底恶劣的工作环境，仍有泥沙和水渗入轴承内部的可能，甚至有渣粒嵌入到动环、静环接触面，造成动环、静环磨损的风险，仍需进一步改进。

技术实现要素：

1.实用新型要解决的技术问题

为解决现有水下轴承不能可靠密封的问题，本实用新型提供了一种水冲渣搅笼机水下轴承及其密封装置；本实用新型采用了组合密封和改进型机械密封相结合的三级密封方式对水下轴承进行密封，使得轴承使用寿命由三个月提高至一年以上，极大减轻了设备维修量，降低了生产成本，显著提高了生产效率，可适用于冶炼、化工等领域类似工况的水下密封。

2.技术方案

为达到上述目的，本实用新型提供的技术方案为：

本实用新型的一种水冲渣搅笼机水下轴承的密封装置，包括三级密封结构，其中：

第一级为组合型迷宫密封，包括倒扣密封杯、迷宫密封圈和密封座，密封座固定于轴承座上，倒扣密封杯固定于轴套上；倒扣密封杯杯口内壁设置密封槽，所述的迷宫密封圈嵌于该密封槽内，通过迷宫密封圈将倒扣密封杯与密封座间缝隙密封；

第二级为机械密封，包括静环、动环、动环支座、弹簧、静环支座和传动销，动环固定于动环支座内，动环支座受压于弹簧，且动环支座设置于倒扣密封杯内；静环固定于静环支座内，静环支座设置于密封座内，搅笼机主轴通过轴套、倒扣密封杯和传动销带动动环支座旋转，进而带动动环相对于静环旋转；

第三级为组合骨架油封，包括多层组合的双唇骨架油封，该双唇骨架油封设置于轴套和密封座之间。

更进一步地，该密封装置还包括一外供油路，所述外供油路为机械密封的静环和动环接触面提供润滑液，外供油路包括液压空气滤清器和润滑液罐，液压空气滤清器设置于润滑液罐上部，润滑液罐通过管道与密封装置内部油路连通。

更进一步地，所述的动环支座和倒扣密封杯的接触面嵌有一级O型密封圈。

更进一步地，所述的静环支座和密封座的接触面嵌有二级O型密封圈。

更进一步地，所述的静环支座与密封座之间的防转配合面设置为球面。

更进一步地，所述的防转配合面的弧面半径R为300mm。

更进一步地，所述的静环和动环的接触面粗糙度均在Ra0.4以下。

更进一步地，所述的静环和动环采用YG硬质合金材料。

更进一步地，所述的迷宫密封圈、双唇骨架油封、一级O型密封圈、二级O型密封圈均采用氟胶材料。

本实用新型的一种水冲渣搅笼机水下轴承，包括轴承、搅笼机主轴、轴承座、轴承座提升拉杆和轴承油杯，搅笼机主轴倾斜插入水渣池，沉入水渣池底部工作的轴承内部设置上文所述的密封装置，该轴承的轴承座外接轴承座提升拉杆；所述的轴承油杯通过管道与轴承内部油路连通。

3.有益效果

采用本实用新型提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：

(1)本实用新型的一种水冲渣搅笼机水下轴承的密封装置，完全摈弃了现有密封结构，对密封方式进行了根本性改变，采用三级密封结构，即第一级采用组合型迷宫密封，第二级采用机械密封，第三级采用组合骨架油封，使得轴承使用寿命由三个月提高至一年以上，极大减轻了设备维修量，降低了生产成本，显著提高了生产效率，并且由于采用了机械密封，在其他部件工作条件许可情况下，设备的转速可大幅度提高，可广泛适用于冶炼、化工等领域类似工况的中低速及重载荷的水下密封；

(2)本实用新型的一种水冲渣搅笼机水下轴承的密封装置，利用主轴系统倾斜安装的特点，在主轴最外层设置一随主轴旋转的杯状密封壳体----倒扣密封杯，倒扣密封杯杯口倾斜向下，杯口内壁设置多层迷宫密封圈，此设计可利用渣粒自身的重力沉降作用，对水渣进行第一道拦截过滤，颗粒大的渣粒被完全阻挡在迷宫密封圈外；

(3)本实用新型的一种水冲渣搅笼机水下轴承的密封装置，利用静环和动环组成第二道机械密封，随着主轴旋转的动环端面以一定的压力始终紧压在固定的静环端面上，两端面充分光滑耐磨，且具有极高的硬度，渣粒很难嵌入，能较长期阻挡水渣的进一步渗漏；

(4)本实用新型的一种水冲渣搅笼机水下轴承的密封装置，鉴于主轴和轴承之间会有微量的摆动，将静环支座与密封座的一部分接触面(即图2所示的防转配合面)设计为球面，同时在动环支座和倒扣密封杯的接触面嵌入一级O型密封圈，在静环支座和密封座的接触面嵌入二级O型密封圈，如此设计增加了静环对主轴与轴承之间振摆的适应性，使得动、静环始终处于有效工作状态；

(5)本实用新型的一种水冲渣搅笼机水下轴承的密封装置，最后一级采用多层组合的氟胶骨架油封，既担当了对外供润滑油的密封作用，又起着对水渣的最后拦截作用，延长了整个密封装置的使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型中水冲渣搅笼机水下轴承的结构示意图；

图2为图1中K部的局部放大图。

示意图中的标号说明：

1、液压空气滤清器；2、润滑液罐；3、油位镜；4、轴承油杯；5、倒扣密封杯；6、迷宫密封圈；7、双唇骨架油封；8、静环；9、动环；10、动环支座；11、弹簧；12、静环支座；13、传动销；14、一级O型密封圈；15、二级O型密封圈；16、轴承；17、搅笼机主轴；18、轴套；19、防转配合面；20、密封座；21、轴承座；22、轴端压盖；23、轴承座提升拉杆；24、水渣池。

具体实施方式

为进一步了解本实用新型的内容，结合附图和实施例对本实用新型作详细描述。

实施例1

结合图1和图2，本实施例的一种水冲渣搅笼机水下轴承的密封装置，包括三级密封结构和外供油路，其中：

第一级为组合型迷宫密封，包括倒扣密封杯5、迷宫密封圈6和密封座20，密封座20固定于轴承座21上，倒扣密封杯5固定于轴套18上；轴套18随搅笼机主轴17一起旋转，密封座20表面经过防腐和硬化处理。倒扣密封杯5杯口内壁设置密封槽，所述的迷宫密封圈6嵌于该密封槽内，本实施例在杯口处设置3层氟胶材料迷宫密封圈6，通过迷宫密封圈6将倒扣密封杯5与密封座20间缝隙密封。

第二级为机械密封，包括静环8、动环9、动环支座10、弹簧11、静环支座12、传动销13、一级O型密封圈14和二级O型密封圈15，动环9固定于动环支座10内，动环支座10受压于弹簧11，且动环支座10和倒扣密封杯5的接触面嵌有一级O型密封圈14，动环支座10通过氟胶材料制成的一级O型密封圈14支承于倒扣密封杯5内。所述的静环8固定于静环支座12内，静环支座12和密封座20的接触面嵌有二级O型密封圈15，静环支座12通过二级O型密封圈15支承于密封座20内。搅笼机主轴17通过轴套18、倒扣密封杯5和传动销13带动动环支座10旋转，进而带动动环9相对于静环8旋转。静环8和动环9使用耐磨硬质合金材料YG8制成，且静环8和动环9的接触面粗糙度均在Ra0.4以下。

值得说明的是，本实施例将静环支座12与密封座20之间的防转配合面19设置为球面，该防转配合面19的弧面半径R为300mm。静环支座12通过二级O型密封圈15和该防转配合面19支承于密封座20内，使得搅笼机主轴17和锡青铜轴承16之间有微量摆动的情况下，静环8仍能相对动环9固定。

第三级为组合骨架油封，包括3层组合设置的双唇骨架油封7，该双唇骨架油封7由氟胶材料制成，设置于轴套18和密封座20之间。

所述外供油路为机械密封的静环8和动环9接触面提供润滑液，外供油路包括液压空气滤清器1和润滑液罐2，液压空气滤清器1设置于润滑液罐2上部，润滑液罐2通过管道与密封装置内部油路连通，润滑液罐2的侧部设置有油位镜3，通过油位镜3观察，定期加注润滑油，保证机械密封的静环8和动环9正常运转。

本实施例的一种水冲渣搅笼机水下轴承，包括轴承16、搅笼机主轴17、轴承座21、轴端压盖22、轴承座提升拉杆23和轴承油杯4，搅笼机主轴17倾斜插入水渣池24，沉入水渣池24底部工作的轴承16内部设置上文所述的密封装置，该轴承16的轴承座21的一端固定轴端压盖22，通过轴端压盖22密封，轴承座21外接轴承座提升拉杆23；所述的轴承油杯4通过管道与轴承内部油路连通，定期向轴承16内加注润滑脂。

为有效解决水下轴承密封问题，本实施例采用了组合密封和改进型机械密封相结合的三级密封方式对水下轴承进行密封。首先，利用搅笼机主轴17倾斜安装的特点，在搅笼机主轴17最外层设置一随搅笼机主轴17旋转的杯状密封壳体----倒扣密封杯5，倒扣密封杯5杯口倾斜向下，杯口内壁设置组合型迷宫密封圈6，利用渣粒自身的重力沉降作用，渣粒只能聚积于倒扣密封杯5下部杯口处，而不易上浮进入倒扣密封杯5内部，对水渣进行第一道拦截过滤，颗粒大的渣粒被完全阻挡在迷宫密封圈6外。

即使有少量渗透过迷宫密封圈6的更为细微的渣粒和水进入倒扣密封杯5，也可以通过第二道机械密封过滤，该第二道机械密封是密封装置的关键部位，采用高度耐磨的端面摩擦幅(静环8和动环9)密封，随着主轴旋转的动环9端面以一定的压力始终紧压在固定的静环8端面上，两端面的粗糙度均在Ra0.4以下，充分光滑耐磨，且均采用YG8硬质合金材料制作，具有极高的硬度，渣粒很难嵌入，能较长期阻挡水渣的进一步渗漏。静环8和动环9摩擦端面通过外供润滑油形成混合边界摩擦润滑，由于主轴转速较低，没有设置油液循环冷却系统。

此外，由于所述的水下轴承为滑动轴承，搅笼机主轴17和轴承16之间会有微量的摆动，该微量的摆动如放之不管，则极易因导致静环8和动环9在相对转动过程中出现间隙，水渣进入静环8和动环9接触面，而导致静环8和动环9磨损，影响水下轴承的密封效果。本实施例将静环支座12与密封座20的一部分接触面(即图2所示的防转配合面19)设计为球面，静环支座12与密封座20光滑球面接触，增加了静环8对搅笼机主轴17与轴承16之间振摆的适应性，使得静环8和动环9始终处于有效工作状态。而最后一级采用多层组合的氟胶骨架油封，既担当对外供润滑油的密封作用，又起着对水渣最后拦截作用，延长整个密封装置的使用寿命。

本实施例的一种水冲渣搅笼机水下轴承的密封装置，完全摈弃了现有密封结构，对密封方式进行了根本性改变，采用三级密封结构，使得轴承使用寿命由三个月提高至一年以上，极大减轻了设备维修量，降低了生产成本，显著提高了生产效率，可广泛适用于冶炼、化工等领域类似工况的水下密封。

以上示意性的对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。