螺套式螺旋密封在鉆機上的應(yīng)用

姜建建 朱冬鈺

(連云港黃海機械股份有限公司,江蘇 連云港 222062)

螺套式螺旋密封在鉆機上的應(yīng)用

姜建建 朱冬鈺

(連云港黃海機械股份有限公司,江蘇 連云港 222062)

在鉆機離合器和變速箱連接之間應(yīng)用螺套式螺旋密封結(jié)構(gòu),可以實現(xiàn)密封效果,并且此結(jié)構(gòu)制造簡單,本文對螺旋槽旋向的確定、螺旋密封的優(yōu)點等方面進行了簡述。

螺旋密封;螺套式;鉆機;軸套;矩形槽

螺旋密封是最近幾十年來興起的一種利用流體動壓反輸?shù)膹较蚍墙佑|式轉(zhuǎn)軸密封結(jié)構(gòu),其最大特點是密封部件之間即使存在一定的間隙也能有效地起到密封作用。實踐表明螺旋密封的應(yīng)用在很多方面要比其他密封結(jié)構(gòu)占有優(yōu)勢,特別是在空間位置比較小,密封部位壓力要求不高的條件下,螺旋密封不但可靠而且簡單易行。另外在生產(chǎn)加工、裝配等方面也優(yōu)于其他密封,由于螺旋密封存有間隙,不存在摩擦,因此其功率耗損和發(fā)熱都很小。螺旋密封結(jié)構(gòu)通常是在密封部位的軸或孔的表面上(或同時在兩者上)切出螺旋槽[1」。如果只在靜止的孔表面上開有螺旋槽,而旋轉(zhuǎn)的軸表面保持光滑,則稱之為螺套式螺旋密封。由于此類密封在密封部位之間存有一定間隙,因此能消除引起介質(zhì)泄露的壓差而做到無泄露的效果[2」。

要提高鉆機機械設(shè)備工作的穩(wěn)定性,就必須采用一種結(jié)構(gòu)簡單、密封可靠、使用效率高等的密封結(jié)構(gòu)。本文將介紹螺套式螺旋密封在鉆機上的一些應(yīng)用。

1 螺套式螺旋密封在鉆機上的應(yīng)用

圖1

螺套式螺旋密封是在密封部位的軸套(或孔)表面上切出螺旋槽,轉(zhuǎn)軸和軸套之間存有狹小間隙,其間充滿黏性液體。圖1中左側(cè)為離合器部分,右側(cè)為變速箱部分,從圖中左側(cè)看,軸齒輪1為順時針方向旋轉(zhuǎn),軸套2內(nèi)側(cè)開有右旋矩形螺旋槽,左端外側(cè)接大氣,為低壓側(cè),變速箱箱體裝有齒輪油等潤滑油,箱體內(nèi)為高壓側(cè)。齒輪油從箱體底部通過齒輪傳動帶到頂部來,少許油經(jīng)過箱體及軸承流到軸承蓋4那邊,通過軸往外泄漏,當軸按順時針方向旋轉(zhuǎn)時,軸套上的螺旋槽將對油液施加一個推動力,進行能量交換,使軸的旋轉(zhuǎn)動能變成黏性液體的壓力能,從而形成密封壓頭,這就是螺旋密封的泵送效應(yīng),從而形成密封壓力,若該壓力與被密封流體壓力相平衡,便能夠阻止液體泄漏。通過泵送效應(yīng),便把欲向外流失的液體沿著軸承蓋4流到底端,軸承蓋底端開有U型槽,通過U型槽流到變速箱箱體底端開的一個小斜孔里,從而流到變速箱最底端,送回到密封腔內(nèi),這是一個循環(huán)的過程。軸承蓋4和變速箱箱體6的連接處之間加一紙墊并涂上密封膠,此連接處不會出現(xiàn)泄漏,從而能保證整個結(jié)構(gòu)的密封性。

圖2

圖2為圖1中的軸套,軸套內(nèi)側(cè)開有螺旋槽,由于矩形螺旋槽便于加工,封液能力強,因此人們對其研究和使用較多,其應(yīng)用也最為普遍。因此,軸套采用矩形螺旋槽結(jié)構(gòu)。螺旋密封的螺紋旋向決定著泵送方向,因此螺旋的趕油方向必須要與油的泄露方向相反,否則,不但不能實現(xiàn)密封,反而會導(dǎo)致泄露量的增加。圖中靜止軸套螺紋旋向的確定,可采用以下方法判別：四指指向轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)方向(此時轉(zhuǎn)軸為順指針方向,只有一個轉(zhuǎn)向),拇指指向高壓側(cè)(即變速箱箱體側(cè)),通過判斷,右手滿足以上條件,因此螺紋為右旋。從理論上講,螺旋密封的間隙越小對密封越有利,在軸和軸套之間留有一定間隙,并給出螺距、槽深、槽寬、螺旋長度等參數(shù),便可實現(xiàn)螺套式螺旋密封結(jié)構(gòu)的應(yīng)用。

在密封條件相同的情況下,螺套式螺旋密封不僅可以獲得與螺桿式螺旋密封同樣的封液能力,而且還具有以下優(yōu)點：在靜止殼體(或套)上開槽,其壓力流將因離心作用而受阻,因此,在套上開槽的螺旋密封能提高“密封破壞”速度。這兩種形式的螺旋密封,其間封液受到的攪拌作用不同,在套上開槽可大大減少“吸氣”現(xiàn)象的發(fā)生,提高高速工作條件下螺旋密封的穩(wěn)定性。在套上開螺旋槽,既不破壞轉(zhuǎn)軸,又有利于螺旋密封的安裝、拆卸和維修。

2 螺旋密封的優(yōu)缺點

螺旋密封與其他密封相比具有以下優(yōu)點：①結(jié)構(gòu)簡單,制造容易,精度要求相對不高；②安裝、維護方便；③適應(yīng)范圍廣,對操作波動等不敏感；④密封能力強,可達到零泄漏,使用效率高；⑤該密封屬非接觸性密封,不需要特殊的材料,因此對材料的要求不高且使用壽命長；⑥封液不需要循環(huán)冷卻；⑦整體經(jīng)濟效益可觀。

缺點：①螺旋密封不適合在高壓條件下(壓力不宜大于2.5～3.5MPa)；②轉(zhuǎn)軸只能按一個方向旋轉(zhuǎn)；③停車時,密封性能較差。

3 結(jié)語

通過現(xiàn)場多次實踐檢驗,在鉆機離合器和變速箱之間通過在軸套上開有螺旋槽,應(yīng)用螺套式螺旋密封結(jié)構(gòu)不會出現(xiàn)泄漏,可以實現(xiàn)良好的密封效果,使用方便可靠。

［1］張彩云,騰文銳,周志安.螺旋密封封液能力的研究［J］.鄭州工業(yè)大學(xué)學(xué)報,1993(3):31一34.

［2］周志安.螺旋密封的封液能力及其優(yōu)化［J］.化工裝備技術(shù),1991(5):1一8.

[欄目責任編輯 邵冰欣]

APPlication of Screw Sleeve TyPe SPiral Seal in Drilling

Jiang Jianjian Zhu Dongyu
(Lianyungang Yellow River Machinery Limited by Share,Lianyungang Jiangsu 222062)

The application of screw sleeve type spiral sealing structure in the connection between the drill clutch and gearbox,can achieve the sealing effect and the structure has simple manufacture,and the determination of the spiral groove rotation and the advantages of spiral seal were briefly introduced.

spiral seal;screw sleeve type;drill;bushings;rectangular groove

TH112

A

1003一5168(2015)07一0068一2

2015一6一20

姜建建(1985一),男,本科,研究方向:立軸式巖心鉆機及塔機一體鉆機研究。