离心式空气压缩机漏油问题分析_英格索兰空压机

发布日期:2018-09-25 16:57:00

  离心压缩机高速齿轮箱轴漏油问题一直困扰着众多制造厂家和使用者。我公司从某研究所采购一批高速齿轮箱,因油封设计问题,一直漏油,设计油封如下图,采用的是阶梯齿式迷宫密封。

英格索兰离心式空气压缩机

  在高速齿轮箱内,齿轮和轴的旋转运动是靠油膜支撑润滑,并通过油带走齿轮和轴承产生的热量。因此,在箱体内会产生大量的油雾,使箱体内压力高于箱体外,通过齿轮箱呼吸器释放一部分正压力,但同时油雾也会随着轴与油封间的缝隙泄漏,从而产生漏油。

离心压缩机高速齿轮箱轴漏油

  如上图,是常用的一种齿轮箱油密封环,这种油密封环漏油的原因,是齿轮箱内大量的油沿着轴泄漏,但回油槽里的油无法完全回流,从而产生漏油。通常改进的方法是在油密封环前的轴上加一个甩油挡板,不仅能把轴上的油甩出去,使其不能沿轴泄漏,还能挡住飞溅到油封的油。在油密封环处泄漏的主要就是油雾,这种油密封环是无法阻止油雾泄漏的。在高速齿轮箱内,高速轴的转速通常在20000rpm以上,在高速轴上增加油挡板,有可能会导致轴振动增大。

  目前行业采用的基本都是挡油、迷宫齿密封油雾相结合的结构,如果设计不好,高速齿轮箱体内的油和油雾,都可能从轴和油密封环间隙泄漏。这种结构会出现如下问题:

1.高速齿轮箱体内油的飞溅不规律,设计时考虑不周,经常出现挡油失败,从而产生漏油。

2.密封间隙随着摩擦或振动不断增加,油雾泄漏越来越严重,有时设计不采用挡油板,直接采用迷宫齿挡油,这种密封随着密封间隙的增大,很快就会发生漏油,使用时间短。

3.不能完全密封油雾。我们知道,迷宫齿是无法密封气体的,高温的油雾也像气体一样,泄漏量会随着密封间隙的增大而增大。油雾泄漏到大气中,眼睛看不见,但是会污染环境。

市场上还有很多其他形式的油密封环,常会出现油密封环使用时间短,更换频繁,每次要拆箱维护等情况,这些都是油密封环设计不全面的原因。

  经过对油密封的研究,分析油密封环的漏油过程,现提出新的改进型油密封环。新型油密封环结构简单,安装拆卸都非常容易,经济实用,基本可以解决目前高速齿轮箱油封漏油的问题。如下图:

离心式空气压缩机新的改进型油密封环

该油密封结构采用的设计方法是利用高速齿轮箱内飞溅到轴和轴封上的油,来密封齿轮箱内的油雾,同时可提高油密封环的使用寿命,达到绿色环保的要求。

如下图,是油密封环的放大图,标识的字母为轴上对应位置的密封齿。

  在高速齿轮箱内的油,通过a位置挡油,因为高速齿轮箱内,特别是上图中2轴承的油,在轴和轴承的间隙流出,有可能直接将油喷射到油密封环上,从而在a处会阻挡大部分油,部分油通过密封间隙泄漏到b。

  泄漏的油在a和b间油槽积满,在轴肩b的旋转作用下,一部分油因轴肩获得径向速度,并且因油的黏性作用,在b处形成完全的油泄漏,从而使油雾无法通过该处泄漏。

  油泄漏到c处后,采用多个迷宫槽进行节流,降低油的泄漏量。通常因箱体内外压差不大,采用1到2个迷宫槽即可。从c处泄漏的油,通过cd间的油槽,再通过回油孔回流到齿轮箱内。

  此处的回油槽设计,既要考虑回油量,还要考虑加工制造。首先,高速齿轮箱内外存在压差,箱体内处于压力高,油要回流进箱体内,需要一定的压力作用,所以在回油槽内设计一定的油液积累空间,通过设计回油孔的大小,使泄漏的油量刚好满足回油孔。回油孔的大小设计要合适,回油孔太小,会使油液积累量不停增加,从而造成漏油,回油孔太大,无法形成油液积累,同时箱体内的油雾会通过回油孔泄漏。

离心式空气压缩机回油槽设计

  其次,该油槽的加工制造,通常因为油密封环孔径小,刀具长度也小,无法加工单边深度超过刀具长度的圆形槽,这时,需要将油密封环分开两半,刀具长度不受限制后,再加工该油槽。

  设计d处轴肩,是防止从c处泄漏的油沿轴泄漏;e处设计防止外部灰尘杂质进入油密封环内污染油质,d和e间的油槽为迷宫密封作用。

  为了售后维护方便,该油密封环设计结构,无需拆卸齿轮箱上盖即可进行更换,如下图。油密封环下半部再完成2、3两步安装,就可以将油密封环安装到位,再拧紧螺栓。

离心式空气压缩机油密封环设计结构

  按照上述方案设计,采用数控车床加工的铝合金油密封环。

  经使用一段时间后,密封效果非常好,在油密封环最外侧油槽,基本没有看到油迹。