真空正壓轉(zhuǎn)軸密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析
本文重點(diǎn)介紹了作者在實(shí)際應(yīng)用過程中設(shè)計(jì)的兩種真空正壓轉(zhuǎn)軸密封結(jié)構(gòu)、性能及特點(diǎn)。利用膠芯彈性盤根作為密封材料設(shè)計(jì)的新型填料轉(zhuǎn)軸密封結(jié)構(gòu)，在1.3×10- 4 Pa~2.5 MPa 較寬的壓力范圍內(nèi)具有極佳的密封性能，結(jié)構(gòu)具有低摩擦、低漏率、無污染的特性，自潤(rùn)滑性能良好，密封效果持久可靠。
真空氣氛熱處理、真空高壓氣淬等真空熱處理設(shè)備中用到將運(yùn)動(dòng)引入真空室的轉(zhuǎn)軸密封結(jié)構(gòu)。這種密封結(jié)構(gòu)要求具有雙向密封性能，即設(shè)備抽真空時(shí)，轉(zhuǎn)軸密封結(jié)構(gòu)要求按真空容器承受0.1 MPa 的外壓，有較低的漏氣率，保證設(shè)備達(dá)到所需要的真空度。同時(shí)，在抽空結(jié)束向真空室體內(nèi)充入保護(hù)氣體或淬火氣體時(shí)，轉(zhuǎn)軸密封結(jié)構(gòu)要求按壓力容器承受一定的內(nèi)壓，保證設(shè)備內(nèi)的氣體不發(fā)生泄漏。
這種雙向密封結(jié)構(gòu)是真空轉(zhuǎn)軸密封結(jié)構(gòu)與壓力轉(zhuǎn)軸密封結(jié)構(gòu)的技術(shù)結(jié)合，是一種綜合性轉(zhuǎn)軸密封技術(shù)，作者在實(shí)際應(yīng)用中對(duì)這種密封技術(shù)及結(jié)構(gòu)進(jìn)行了一些研究，本文作以分析介紹。
1、真空轉(zhuǎn)軸密封介紹
真空轉(zhuǎn)軸密封具有代表性的結(jié)構(gòu)是真空橡膠密封和磁流體密封。其性能特點(diǎn)如表1 所示。從表1 可以看出，對(duì)于軸徑在200 mm 以上，耐壓1.0 MPa 以上的真空正壓雙向轉(zhuǎn)軸密封結(jié)構(gòu)介紹較少。
表1 常用真空轉(zhuǎn)軸密封結(jié)構(gòu)的性能特點(diǎn)
2、成型填料密封
作者在設(shè)計(jì)主軸直徑大于200 mm，轉(zhuǎn)速在0 r/min ~3 r/min 之間柔性可調(diào)的轉(zhuǎn)軸密封結(jié)構(gòu)時(shí)，采用成型填料密封結(jié)構(gòu)來滿足1.3×10- 3 Pa~1.0 MPa 范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)軸的密封性能。其結(jié)構(gòu)見圖1 所示。
(1) 密封圈的的選用
該結(jié)構(gòu)的密封圈選用U 形聚四氟乙烯，聚四氟乙烯有很低的摩擦系數(shù)， 良好的自潤(rùn)滑性、耐水性、抗老化性以及加工性能好的特點(diǎn)。由于存在耐磨性不高、剛性差、彈性小、唇口容易翻轉(zhuǎn)等缺點(diǎn)， 采用銅壓環(huán)來克服聚四氟乙烯不足之處， 且使U 形密封圈的彈性分布趨于均勻。
(2) 密封圈的受力分析
該結(jié)構(gòu)采用填料壓蓋自緊式， 是利用氣體壓力Pi 直接作用于填料壓蓋前端上，以提高在介質(zhì)端部的U 型密封圈受的壓緊力，也使壓緊力Pg 沿軸向分布更趨于合理，當(dāng)介質(zhì)壓力Pi 增高時(shí)，這種作用將更強(qiáng)。采用正反3 組密封圈， 即能降低每只圈的負(fù)荷又能提高其耐壓能力。即使一組圈壞了， 另一組還可以工作， 從而提高了密封的可靠性， 延長(zhǎng)了壽命。
經(jīng)試驗(yàn)檢測(cè)，該結(jié)構(gòu)滿足了1.3×10- 3 Pa~1.0MPa范圍內(nèi)轉(zhuǎn)軸的密封要求。由于聚四氟乙烯自身的缺點(diǎn)，彈性和壓縮性不如橡膠，當(dāng)壓力低于1.3×10- 3 Pa 時(shí)，該結(jié)構(gòu)的密封效果明顯降低。
結(jié)論
通過對(duì)填料密封裝置進(jìn)行改進(jìn)，滿足了大型主軸旋轉(zhuǎn)真空正壓的雙向密封性能和要求。采用膠芯彈性盤根作為密封材料的新型填料轉(zhuǎn)軸密封結(jié)構(gòu)，在1.3×10- 4 Pa 至2.5 MPa 較寬的壓力范圍內(nèi)具有極佳的密封性能，結(jié)構(gòu)具有低摩擦、低漏率、無污染的特性，自潤(rùn)滑性能良好，密封效果持久可靠。跟磁流體轉(zhuǎn)軸密封結(jié)構(gòu)相比，降低了真空熱處理設(shè)備的使用和維護(hù)成本。
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