摘要：螺旋输送机广泛应用于粮食工业、建筑材料工业、化学工业、机械制造业、交通运输业等国民经济各部门中。螺旋输送机主要用于输送各种粉状、粒状、小块状物料，所输送的散粒物料有谷物、面粉等粮食产品，水泥、砂子等建筑材料，盐类、碱类等化学品，及煤、焦炭、矿石等大宗散货。现有普通螺旋输送机使用的环境基本没有压力要求，当输送过程中伴有高压密封要求时，现有输送机由于没有密封性能，无法正常使用。
关键词：高压密封；螺旋输送机；设计应用
引言
螺旋输送机主要用于输送各种粉状、粒状、小块状等散状物料，常用于食品、化工、煤炭、建筑及冶炼等工业。随着新工艺新技术的发展，在化工及冶炼行业常伴有高压有毒有害气体，对螺旋输送机性能提出新要求。为满足市场需求研发出一种适用于输送过程中伴有高压及密封要求的高压密封螺旋输送机。本文介绍该高压密封螺旋输送机的主要参数、输送工艺和结构技术特点。
一、设计条件及主要参数
输送物料为块煤、焦丁、溶剂；物料粒度为0～60mm；要求设备承受温度按200℃考虑；物料输送过程伴有带压力高纯度高炉煤气，要求设备密封能力为0.3MPa；物料输送量5～25m3/h；物料综合密度为1.08g/cm3；要求设备驱动装置安全系数<3。
针对设备的使用工况，本设备设计时要能满足以下要求。
（1）设备结构尽量简单，需要方便安装、检修维护。
（2）保证设备长时间在200℃环境中稳定工作，螺旋叶片需耐磨损、易更换。
（3）保证在不拆卸设备的情况下方便各润滑点的润滑，使设备正常运转。
（4）因输送过程伴有带压力高纯度高炉煤气，需要保证设备的密封能力。
二、结构介绍及工作情况
高压密封螺旋输送机主要由头部装配、装料口、机壳装配、中间轴承、螺旋轴、卸料口、尾部装配和驱动装置组成。
设备工作时，首先由物料输送量确定变频调速电动机的输出转速，满足输送量的要求。设备由电动减速机驱动，带动螺旋轴旋转，旋转的螺旋轴推动物料由装料口向卸料口移动，完成物料输送。
三、设计特点
3.1针对特殊工作情况设计分段式螺旋轴
此螺旋轴由三段螺旋实体通过中间轴承连接组成。每段螺旋实体都是螺旋叶片焊接在中心轴上制造而成。螺旋叶片采用耐磨材质制作，叶片边缘堆焊耐磨合金，使叶片的使用寿命大大提高。头节螺旋实体前部叶片设计成带锥度形式，同时进料口处设置挡料板控制料流。这种结构可使装料口处的物料流动更合理，不至于形成局部堆料卡料现象，影响设备正常运行。中心轴为空心结构，采用优质钢制造，做螺旋实体的承力轴传递扭矩。
由于螺旋轴为三段螺旋实体连接组成，当某段实体叶片损坏，只需要松开前后连接点，就可以将单段实体取出修理，不用将整根螺旋轴取出，也不用移动拆卸驱动装置。当中间轴承损坏，同样松开前后连接点就可单独取出轴承更换。这种设计方便了设备的安装与维护，提高了安装与维护的效率。
考虑设备中间轴承需经常润滑，但经常拆装上盖板很不方便，为此单独设计有良好密封性能的外置注油点。在不拆卸料槽和盖板的状态下可以润滑中间轴承，而且不会影响设备的密封性能。
3.2针对工作时螺旋轴的特殊受力情况设计轴承布置形式
高压密封螺旋输送机的螺旋轴是通过首、末端轴承和中间轴承而安装于料槽内。首端是指物料运移前方的一端。首端轴承应采用止推轴承，以承受由物料运动阻力所引起的轴向力，且使螺旋轴全长仅受拉伸作用。末端轴承只受径向载荷作用，采用径向轴承。中间轴承通过对螺旋轴的支撑，减小螺旋轴中间部位下挠，使螺旋轴可以沿轴线水平旋转。通过首、末端轴承和中间轴承的配合使用，满足设备对轴向力和径向力的要求，使设备可平稳工作。
3.3针对特殊密封要求设计动/静两套密封结构
（1）静密封设计：机壳形状为半圆形底面与平直的顶、侧面，在机壳外侧的沿轴向加焊角钢及钢板，以增强机壳刚度；顶面有加厚的凸缘法兰，有利于机壳与盖子、中间轴承座的连接及各节距之间的连接。上盖采用厚钢板并加焊筋板，料槽与上盖为法兰式连接，密布螺栓并加耐高温密封垫，以实现机壳良好的密封性能。
（2）动密封设计：在端部机架上设计一种气体动密封装置，如下图所示，主要由填料密封箱、挡环、密封圈、填料环、油杯、封液环、唇形密封圈、压盖等组成。
图一 新型气体动密封装置
密封装置主体为焊接式填料密封箱，通过挡环对密封圈和填料环进行保护，在挡环后是石墨填料环与耐高温柔性密封圈按一定顺序组合的第1道密封，此道密封可以有效的密封气体并防止热量由腔内窜出。第一道密封后为对开式封液环，为了防止气体渗漏，填料密封箱开有油孔和油杯，通过油杯可向封液环注耐高温润滑油，从而在封液环处形成密闭的环型，封住可能渗漏的气体。为防止油品漏出，在封液环后设置由密封圈石墨密封环及唇形密封圈组成的最后一道密封。通过控制压盖的压紧力，将密封相互贴实。
本气体动密封装置采用特制斜切口纯石墨密封环、硅橡胶密封圈和唇形密封圈组合使用，耐高温高压且压力范围在0.1～0.7MPa。利用封液环将密封油液充满轴与密封环的间隙，不仅为轴润滑，而且形成油膜辅助密封，并利用硅橡胶变形量大的特点对磨损量进行补偿，达到长期密封的效果。采用简单的结构，与机械密封等密封方式相比，对被密封设备的同轴度、轴的表面粗糙度及端面等制造和安装精度要求低，方便安装和维护。
结束语
本文所介绍的高压密封螺旋输送机是自主开发研制的螺旋输送机，该设备自行设计、加工制造，调试后设备可以很好满足用户对设备的要求，气体密封处打压后密封性能良好，现设备已发往用户现场，完成现场安装调试和空载试车，得到用户肯定，只等项目全线热试。本非标设备的研制成功，填补我国在此领域的技术空白。
参考文献
[1]王振华.运输机械设计选用与标准实用手册[M].合肥：安徽文化音像出版社，2010.
[2]周济.输送机选型设计与制造、维修实用全书[M].石家庄：北方工业出版社，2010.
论文作者:吴隆文
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第33期
论文发表时间:2018/4/23
标签：螺旋论文; 设备论文; 轴承论文; 物料论文; 密封圈论文; 高压论文; 螺旋输送机论文; 《建筑学研究前沿》2017年第33期论文;