密相干塔烟气脱硫除尘系统机械传动轴密封结构设计王涛①马飞（北京科技大学土木与环境工程学院北京100083）传动轴密封结构失效原因，通过分析原结构，设计出了新的密封结构，最终达到了预期的效果。
SO2充分接触反应生成硬质矿物来达到脱硫除尘的目的。
机械传动系统结构如所示。
随着近两年钢铁行业的大规模建设，钢铁生产在其热加工过程中消耗大量的燃料和矿石，同时排放大量的空气污染物。烧结工艺过程产生的SO2排放量约占钢铁企业年排放量40% 1矿粉泄漏原因及其密封失效分析泄露是机械设备中常发生的故障之一。造成泄露的原因主要是两个方面：一是由于机械加工的结果，机械产品的表面存在各种缺陷和形状及尺寸偏差，因此在机械连接处不可避免的会产60%目前我国在烧结烟气SO2脱硫方面基本上还处于空白，仅有几个小型烧结厂上了脱硫设施，而长期采用国外产品，投资量大，维修消耗费用高，综合起来不经济。根据本国企业的实际情况，给某钢铁公司设计了的一套低成本，高效益的搅拌机械传动脱硫设备。
该脱硫除尘设备机械传动部分工作原理如下：搅拌传动轴旋转带动链条旋转，通过链条旋转以使来自箱体上方的石灰粉与来自烧结厂的①：王涛，男，1982年出生，北京科技大学车辆工程专业在读博士，主要从事机械故障诊断研究生间隙；二是密封两侧存在压力差，工作介质就会通过间隙而泄露。消除或减少任一因素都可以阻止或减少泄露。对于脱硫除尘这个系统，就其设备而言，减少和消除间隙是阻止泄露的主要途径。
轴与箱体的密封设计原采用填料密封结构，填料以一定的作用力抱紧轴的表面且处于静止状态，转动的轴颈处就与矿粉直接磨损，使得轴与填料之间出现间隙，矿粉最终从磨损的轴颈处漏出。由于矿粉受到的这种挤压是连续性的，这样，矿粉就会不断地随着转动轴从密封处向外泄漏。即使换上新填料，使用一段时间后，其密封处还会发生粉尘向外泄漏的现象。由于机械传动系统置于16m到34m的空中，外泄的矿粉弥漫，不仅给操作工人的身体健康带来严重伤害，且每日清除泄漏的大量矿粉也增加了操作工人的劳动强度，给轴承润滑环境造成了一定的污染。为此，就其中一个系统（电机功率为15kW，轴转速为269rmin）对其密封结构进行技术改造，其余七个系统结构与其类似。
2原密封结构选用原因及实际使用情况分析21初选填料密封的原因它是一种接触式密封，利用纤维填塞在泄露通道内来阻止泄露，在机械行业应用很广，填料密封主要用作动密封。
主要考虑到它有下列优点：有一定的塑性，在压紧力作用下能产生一定的径向力并紧密与轴接触；有足够的化学稳定性，填料中的浸渍剂不被介质溶解，填料本身不腐蚀密封面；轴存在偏心时，填料有足够的浮动弹性；填料采用油浸石棉填料，浸渍矿物油中混以石墨粉或者二硫化钼润滑脂，能防止渗透泄漏，并保持良好的润滑性，填料装入填料腔后，填料中浸渍的润滑油被挤出，在接触面之间形成油膜。2 2原设计填料密封结构原设计填料密封结构如所示。
23实际使用情况及原因分析不能保持良好的润滑。石棉纤维与轴长时间与轴直接接触使油膜中断，造成填料与轴之间干摩擦，导致烧轴。粉尘直接和轴表面接触并随着轴的转动而相互磨擦，由于反应后生成硫酸钙质地比较硬，极容易造成轴过早报废，最后出现严重磨损。
不能保持适当的压紧。装填料时，若压盖压得过紧则轴磨损严重，过松又达不到密封效果，故压盖的压紧程度难以把握。一般情况下为防止泄漏，压盖始终处于偏紧状态，然而压紧的填料沿轴向受力是不均匀的，靠近压盖端的受力最大，此处的填料抱轴最紧，极易造成该处的轴颈很快被磨损；需要定期更换填料。当填料体积减小、压紧力下降时，需要经常挤压填料，会使浸渍剂枯竭，因此需经常更换造成成本较大，而且会产生界面泄露和渗透泄漏。
轴表面发生电化学腐蚀造成磨损，不锈钢轴采用石墨润滑的填料时，石墨为阴极，不锈钢轴成为阳极，产生电化学腐蚀，对轴的磨损比碳纤维高50倍。从而轴表面的金属被溶解，变成非常粗糙的表面，加速轴与填料的磨损，造成泄漏。
填料密封结构长，而且填料盒是安装在机壳外的，其外侧还有轴承座，现场检修很不方便；最后是机械加工和安装造成的，以及轴的弯曲或严重偏心是也是造成泄漏的主要原因。
通过以上分析可知，对于输送矿粉一类的物料，采用填料密封结构的效果很不理想，使用不长时间后就会出现粉尘泄漏，以至只有通过不断更换填料和调整压盖的松紧程度来保证密封，这实际上是以轴的磨损为代价来实现密封矿粉的效果。因此这种结构存在着设计选型的不合理性。
3新密封结构设计31设计思路考虑到输送的矿粉很细和轴一旦有少量磨损就会出现粉尘泄漏现象，因此，在设计新密封结构时基于以下几个方面的考虑：避免粉尘与轴的密封面接触，减少轴的磨损；使轴颈周围的矿粉不受压力或尽量减少压力，使矿粉失去或减小沿轴向向机壳移动的动力；改进后的密封结构要简单，必须适应现有的安装空间，且能达到期望的密封效果。
32新结构的特点及密封原理新密封结构如所示，它同时利用了螺旋密封与迷宫密封的原理。
321迷宫密封原理在转轴周围设若干个依次排列的环形密封齿，齿与齿之间形成一系列节流间隙与膨胀空腔，被密封介质在通过曲折迷宫时产生节流效应而达到阻漏的目的。
322螺旋密封原理在密封的轴表面开有螺旋槽，而密封的孔为光表面，其齿是连续的，通过齿的介质的流动状态发生变化，螺旋槽作为推进装置与介质发生能量变换，产生所谓的“泵送作用”，并产生泵送压头，与被密封介质的压力相平衡。
螺旋密封的间隙越小，对密封越好，为避免产生密封金属偶件的摩擦与磨损，在孔壁上涂上一层石墨。
本设计采用迷宫密封中的特点，采用的密封片是用不锈钢丝嵌在压盖的狭槽中，机壳上无密封片，利用螺旋密封轴上开有螺旋槽，形成迷宫螺旋密封。
3.23新密封结构的优点结构紧凑，尤其对于轴向空间较小的场合也可以较好地安装使用；结构简单，有利于机械加工，材料采用普通的Q-235即可；压盖通过紧定螺钉随轴转动，压盖中的填料（羊毛毡）与从动轴表面接触，两者处于相对静止状态，当矿粉渗入压盖后，必须经过填料与轴之间的间隙方可泄出，由于轴与填料不发生相对运动，故矿粉不会从其间泄出，轴表面也不会受到矿粉的磨损；压盖与填料盒之间的填料压紧程度可以通过紧定螺钉方便地加以调整，矿粉在外泄的过程中，只是使槽面和填料受到少许磨损；压盖的螺旋部分置于填料盒的圆筒端内，当压盖随轴转动时，可将挤入螺旋的矿粉朝反方向抛出，只有极少量的矿粉经过螺旋渗到填料处，从而使外泄的矿粉大大减少。
4结束语通过对原密封结构实施技术改造，解决了机械传动系统不能长周期连续运行的难题，同时也大大地改善了操作、检修环境，减少了安全隐患和对员工身体健康的伤害；降低了生产成本，提高了设备利用率。近一年来的使用情况充分说明了新设计的密封结构远优于原密封结构，产生了显著的经济效益，可作为一种新的密封类型加以推广，目前此系统结构已获得国家专利。
