真空干燥循環(huán)風(fēng)機(jī)磁流體密封的改進(jìn)

張 偉，陳華鋒，段成君，汪雪濤

(合肥通用機(jī)械研究院，安徽 合肥 230031)

真空干燥浸漬罐是電力電容器等電器元器件生產(chǎn)過程中的脫水除濕關(guān)鍵設(shè)備，其主要目的是讓處在罐內(nèi)的電容器等產(chǎn)品在高溫（芯溫約100℃，罐溫約120℃）和真空狀態(tài)下脫除水分。該過程中產(chǎn)品加熱溫度的均勻性是提高生產(chǎn)效率及產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵因素。為此在真空浸漬罐內(nèi)增加了循環(huán)風(fēng)機(jī)，在加熱狀態(tài)下（未抽真空時(shí)）打開風(fēng)機(jī)，增加罐內(nèi)空氣的流動(dòng)，使罐內(nèi)產(chǎn)品溫度均勻。

由于罐體要求在高溫和真空狀態(tài)下工作，因此要求風(fēng)機(jī)的密封性良好，以保證罐體的真空泄漏率不超過20Pa·1/s；我國大多數(shù)電容器生產(chǎn)廠家在配置循環(huán)風(fēng)機(jī)時(shí)采用在真空罐體外安裝一個(gè)密封罩來解決泄漏問題。隨著技術(shù)的進(jìn)步，磁流體密封逐漸被應(yīng)用，2002年該技術(shù)被首次應(yīng)用在合肥通用機(jī)械研究院罐體的頂部循環(huán)風(fēng)機(jī)葉輪與電機(jī)之間，密封效果良好。由于在特定的環(huán)境溫度條件下（-40℃～100℃）磁流體才能起到密封效果，當(dāng)時(shí)的使用工況可能會(huì)超過100℃。為了解決該問題，在磁流體密封的外側(cè)設(shè)計(jì)了冷卻水套來維持密封的溫度條件。該結(jié)構(gòu)在北方雖正常使用多年，但在南方使用時(shí)壽命卻大大縮短。

一、故障分析及解決方案

2002年以來，研究院先后給西安數(shù)家大型電力電容器廠制造安裝了近20套真空干燥系統(tǒng)，其真空罐內(nèi)的熱風(fēng)循環(huán)風(fēng)機(jī)均使用原有的磁流體密封結(jié)構(gòu)（見圖1），至今使用正常。但是2007年為桂林某大型電力電容器廠制造、安裝了15套真空干燥系統(tǒng)，同樣使用了該結(jié)構(gòu)的循環(huán)風(fēng)機(jī)，卻在不到1年相繼出現(xiàn)磁流體密封失效，導(dǎo)致循環(huán)風(fēng)機(jī)不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

打開在南方現(xiàn)場(chǎng)密封失效的磁流體封蓋，發(fā)現(xiàn)內(nèi)部有水跡，取下軸承發(fā)現(xiàn)環(huán)形空隙內(nèi)的磁流體已經(jīng)被水污染，磁流體密封失效。經(jīng)檢查外側(cè)的冷卻水套完好無損，無任何滲漏。經(jīng)分析南北方氣候的差異，初步確定是因?yàn)槟戏娇諝鉂穸却?，循環(huán)風(fēng)機(jī)停止工作后，磁流體密封外側(cè)的冷卻水套內(nèi)的低溫冷卻水（＜10℃）將磁流體密封裝置附近環(huán)境內(nèi)的水汽冷凝后附著在磁流體密封件表面，在罐體抽真空時(shí)滲到磁流體內(nèi)部，從而污染了磁流體，導(dǎo)致其密封失效。

圖1 改進(jìn)前磁流體密封結(jié)構(gòu)圖

通過以上分析，對(duì)原有磁流體密封結(jié)構(gòu)做了改進(jìn)，見圖2。

1.將冷卻水套內(nèi)的冷凍水改為常溫循環(huán)水，在進(jìn)水管路上增加一個(gè)電磁閥，當(dāng)罐體溫度＜60℃時(shí)關(guān)閉水閥，以防止因磁流體裝置冷卻水套內(nèi)的低溫將附近環(huán)境的水汽冷凝；當(dāng)罐體溫度≥60℃時(shí)開啟水閥，通過循環(huán)水對(duì)磁流體進(jìn)行冷卻，以防止高溫下失磁。

圖2 改進(jìn)后磁流體密封結(jié)構(gòu)圖

2.在磁流體密封裝置的封蓋與傳動(dòng)軸間增加一個(gè)內(nèi)包骨架旋轉(zhuǎn)軸唇形密封圈，以防止液態(tài)物質(zhì)滲入。

二、效果

1.改進(jìn)后的磁流體密封循環(huán)風(fēng)機(jī)已經(jīng)在電工行業(yè)的真空環(huán)境下安全穩(wěn)定地運(yùn)行了多年，沒有出現(xiàn)密封失效情況。

2.真空罐內(nèi)循環(huán)風(fēng)機(jī)使用改進(jìn)后的磁流體密封傳動(dòng)，大大延長(zhǎng)了使用壽命，減少了維護(hù)、檢修時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率。

[1]徐振石，樊軍等.現(xiàn)代密封技術(shù)介紹[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2010(1)7-9.

[2]汪雪濤等.電容器真空干燥用磁力風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)[J].電力電容器與無功補(bǔ)償，2008，29(4).

[3]葛仕福，吳金平，施明恒等.離心風(fēng)機(jī)軸端采用磁流體密封的研究[J].流體機(jī)械，2006(2)19-21.