CN108087557B - 一种多级机械密封式采煤机内喷雾油水隔离旋转密封系统 - Google Patents

Abstract

一种多级机械密封式采煤机内喷雾油水隔离旋转密封系统，属于采煤机密封系统技术领域，包括壳体、水管、二级密封座以及管轴座，壳体一侧端面上设置有螺纹孔和堵盖，壳体内部设置有入水腔室、旋转水封泄水孔、一级密封动环以及一级密封静环；水管的一端设置有轴头键槽Ⅰ，另一端设置有轴头键槽Ⅱ；旋转水封泄水孔的一端设置有中空螺塞，中空螺塞内部设置有垫片和胶垫；二级密封座与壳体通过密封圈密封连接，二级密封座内部设置有滚针轴承、二级密封静环、二级密封动环、二级顶压弹簧、二级水封以及二级驱动销；本发明采用双端带驱动键槽水管，多级密封单元内置管轴座进行配合使用，将水路由静止变为旋转输送，以增加采煤机的寿命。

Description

一种多级机械密封式采煤机内喷雾油水隔离旋转密封系统

技术领域

本发明属于采煤机密封系统技术领域，特别是涉及到一种多级机械密封式采煤机内喷雾旋转密封系统。

背景技术

煤矿井下粉尘治理是重点工作之一，粉尘超标对作业环境影响较大，预防煤工尘肺病必须粉尘含量达标，

同时煤尘还可导致爆炸等安全事故。煤尘80％以上来自采煤机滚筒截割煤壁时产生，所以《煤矿安全规程》中第六百三十六条规定：“第六百三十六条采煤机必须安装内、外喷雾装置。割煤时必须喷雾降尘，内喷雾工作压力不得小于2MPa，外喷雾工作压力不得小于4MPa，喷雾流量应与机型相匹配。无水或喷雾装置不能正常使用时必须停机”。内喷雾喷嘴布置在滚筒截齿根部，截齿截割煤壁时同步喷雾降尘，同时冷却截齿、灭火花。

目前内喷雾系不能正常使用，原因就是旋转密封系统工作不可靠，寿命不可预期，并且密封失效时压力水进入齿轮、减速组件润滑油中，导致润滑油乳化变质失去作用，继而设备受损，影响生产。

目前国外、国内均采用格莱圈、夹布橡胶等软性材质密封单元摩擦水管外径相对回转轴向密封形式，实践证明此种结构密封形式缺陷较多，无法满足采煤作业需求。

分析如下：

1，内喷雾供水机制

内喷雾密封系统给摇臂上的滚筒供水，因摇臂结构特点决定，压力水管道只能从行星减速器中心穿过，也就是穿越润滑油工作区，因滚筒旋转工作所以水路需要旋转过渡连接即选装水封，同时要求水管与旋转水封、管轴座结合处确保不渗不漏，否则引油水混合润滑失效造成设备受损。内喷雾系统密封组件主要三部分构成：1，旋转水封；2，水管；3，管轴座。1，旋转水封：通常布置在摇臂后端盖(或反向布置在固定滚筒的方头侧)，内置密封单元，将压力水与润滑油隔离，是关键部件，也是容易漏水处。2，水管，布置在旋转水封与管轴座之间，一端接旋转水封，另一端接管轴座。3，管轴座通常布置在摇臂前端方头上(反向时布置在摇臂后端盖)，与旋转水封相对布置。从此引出三通接入滚筒，再从滚筒上喷嘴雾化喷出。

2，运转工况分析：

以上所述结构，理论上旋转水封、水管、管轴座三部件中心线重合，同轴相对旋转。实际上因摇臂各部件加工误差、装配误差、轴承磨损等累积误差，使旋转水封除对管轴座相对旋转运动外，还有径向跳动(多台机组实测数为0.1-2mm区间)，轴向窜动(多台机组实测数为0-3mm区间)，偏心摆动(多台机组实测数为0-0.3°区间)总共4种动态并存。这就要求密封系统必须同时适应这4种动态，并且留有一定冗余，而目前密封系统形式仅能适应旋转动态。

3，水压分析：

采煤工作面情况复杂多变，如含水量较大煤层等其它不适合开内喷雾状况时，供水切断没有水通过密封系统，这就要求密封单元必须适应干磨擦运转，而目前现有系统密封形式需要压力水连续供给，以保证密封唇口结合面润滑冷却，否则短时间内密封单元唇口温度就会积聚升高，导致材料硬化、碳化，失去密封作用。

4，水质分析

煤矿井下水源多样性，有市政自来水、煤矿自建水井、矿井渗出水、河水、废水回收循环利用等情况，所以水中泥沙，锈蚀杂质、偏酸偏碱、硬度过高情况常见，这就要求密封单元对较差水质适应性要好。而现有密封形式属于软对硬回转摩擦配合，密封唇口结合面积聚杂质后处于研磨状态，磨损加剧导致密封失效。

综上分析，新密封系统性能与原有相比要具有如下特点：

因此现有技术当中亟需要一种新型的技术方案来解决相关问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种多级机械密封式采煤机内喷雾油水隔离旋转密封系统，主要密封形式由原来软对硬回转摩擦轴向密封形式改为端面硬对硬相对旋转摩擦密封形式，由双端带键槽水管驱动，管轴座同时内置多级密封单元进行配合使用，以保障采煤机内喷雾正常工作。

一种多级机械密封式采煤机内喷雾油水隔离旋转密封系统，包括壳体、水管、二级密封座以及管轴座，其特征是：所述壳体一侧端面上设置有螺纹孔和堵盖，壳体内部设置有入水腔室、旋转水封泄水孔、一级密封动环以及一级密封静环，所述旋转水封泄水孔的一端设置有中空螺塞，中空螺塞内部设置有垫片和胶垫；所述一级密封静环与一级密封动环形成摩擦副密封；所述内联轴套与一级密封动环通过密封圈密封，与水管通过销连接，且通过密封圈密封，内联轴套与壳体通过轴套轴承和端面轴承连接；所述外联轴套与内联轴套通过一级驱动销连接，外联轴套上设置有三个以上一级顶压弹簧；

所述水管的一端设置有轴头键槽Ⅰ，另一端设置有轴头键槽Ⅱ；

所述二级密封座与壳体通过密封圈密封连接，二级密封座内部设置有轴承、二级密封静环、二级密封动环、二级顶压弹簧、以及二级驱动销，所述二级密封动环与二级密封静环形成摩擦副密封，二级密封动环与二级顶压弹簧连接；所述二级密封静环与二级密封座通过橡胶封连接；所述二级密封动环外部设置有二级驱动套；所述二级驱动套与二级驱动销连接，二级驱动销设置在轴头键槽Ⅱ内；

所述管轴座通过管轴座驱动销和密封圈与水管连接，所述管轴座驱动销设置在轴头键槽Ⅰ内；管轴座的端面处设置有外牙快接，所述外牙快接内腔通过管轴座内腔与水管内腔连接；所述导向环设置在水管外侧，导向环与导向环泄水环槽连接；管轴座内腔设置有水管轴向力保持弹簧。

所述堵盖与壳体通过密封圈连接。

所述二级密封座设置有螺钉、滚针轴承以及压力轴承，压力轴承上设置有轴承垫片。

所述管轴座上设置有管轴座泄水孔和泄水孔。

通过上述设计方案，本发明可以带来如下有益效果：一种多级机械密封式采煤机内喷雾油水隔离旋转密封系统，采用旋转水封多级端面摩擦密封形式，形成独立2个腔室，即一级供水腔室，二级保险腔室，二级保险腔室带泄水孔，二级保险腔室平时注满润滑油，给一级、二级摩擦副冷却润滑，一旦一级摩擦副漏水进入二级腔室，由泄水孔排出不会进入摇臂内部，端面摩擦副密封天然具有径向跳动适应性。内联轴套轴承连接壳体，相对独立运转，给一级摩擦副提供稳定运转环境，提高一级摩擦副安全性和寿命，内联轴套与水管胶圈连接、销钉驱动属于柔性连接不会将水管摆动、轴向窜动传递给一级摩擦副。二级摩擦副不承压只起到防渗漏作用。水管两端端带驱动键槽，键槽十字对置，相当于十字轴传动，不会将管轴座摆动，径向跳动传递给内联轴套。管轴座的密封结构含有二级或二级以上的多级结构，可达到一级防尘、二级承压以及三级防漏水的功能，二级三级之间设有泄水孔，一旦一级、二级漏水由泄水孔排出机外，不会进入摇臂内部，三级不承压只起到保险作用，弹簧提供保持力，确保轴向窜动发生在管轴座内部。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明：

图1为本发明一种多级机械密封式采煤机内喷雾油水隔离旋转密封系统示意图。

图中1-壳体、3-堵盖、4-外联轴套、5-一级驱动销、6-内联轴套、7-孔用卡簧、9-一级顶压弹簧、10-一级密封动环、11-一级密封静环、13-中空螺塞、14-垫片、15-胶垫、16-螺纹孔、18-二级密封座、19-螺钉、20-压力轴承、21-轴承垫片、22-滚针轴承、23-二级驱动销、24-二级驱动套、25-二级密封动环、28-水管、29-管轴座驱动销、30-管轴座、31-防尘密封圈、32-一级密封圈、33-导向环、34-二级密封圈、37-外牙快接、38-二级密封静环、39-二级顶压弹簧、40-水管轴向力保持弹簧、41-入水腔室、42-内联轴套腔、43-水管内腔、44-管轴座内腔、45-外牙快接内腔、46-二级腔室、47-旋转水封泄水孔、48-导向环泄水环槽、49-管轴座泄水孔、50-泄水孔、51-轴头键槽Ⅰ、52-轴头键槽Ⅱ。

具体实施方式

一种多级机械密封式采煤机内喷雾旋转密封系统，包括壳体1、水管28、以及管轴座30，其特征是：所述壳体1一侧端面上设置有螺纹孔16和堵盖3，壳体1内部设置有入水腔室41、旋转水封泄水孔47、一级密封动环10以及一级密封静环11，所述旋转水封泄水孔47的一端设置有中空螺塞13，中空螺塞13内部设置有垫片14和胶垫15；所述一级密封静环11与一级密封动环10形成摩擦副密封；

所述内联轴套6与一级密封动环10通过密封圈连接并由外联轴套4内牙驱动，内联轴套6与水管28通过密封圈连接密封，与水管28通过二级驱动销23与轴头键槽Ⅱ52连接驱动，内联轴套与壳体通过滚针轴承22和压力轴承20连接；所述外联轴套4与内联轴套6通过一级驱动销5连接，外联轴套4上设置有三个以上一级顶压弹簧9，给一级摩擦副提供初始压力；

所述水管28的一端设置有轴头键槽Ⅰ51，另一端设置有轴头键槽Ⅱ52；

所述二级密封座18与壳体1通过密封圈密封连接，二级密封座18内部设置有滚针轴承22、二级密封静环38、二级密封动环25、二级顶压弹簧39、二级腔室46以及二级驱动销23，所述二级密封动环25与二级密封静环38形成摩擦副密封，二级密封动环25与二级顶压弹簧39连接；所述二级密封静环38与二级密封座18通过橡胶封53连接；所述二级密封动环25外部设置有二级驱动套24；所述二级驱动套24与二级驱动销23连接，二级驱动销23设置在轴头键槽Ⅱ52内；

所述管轴座30通过管轴座驱动销29和密封圈与水管28连接，管轴座驱动销29与水管28轴头键槽Ⅰ51结合驱动，所述管轴座驱动销29设置在轴头键槽Ⅰ51内；管轴座30的端面处设置有外牙快接37，所述外牙快接内腔45通过管轴座内腔44与水管内腔43连接；所述导向环33设置在水管28外侧，导向环泄水环槽48与管轴座泄水孔49连接；管轴座内腔44设置有水管轴向力保持弹簧40。

所述堵盖3与壳体1通过密封圈连接。

所述二级密封座设置有螺钉19、滚针轴承22以及压力轴承20，压力轴承20上设置有轴承垫片21。

所述管轴座30上设置有泄水孔50。

所述管轴座30与水管28之间的密封圈设置为三个，为一级密封圈32、二级密封圈34以及防尘密封圈31。

本发明由入水腔室41、内联动轴套腔42、水管内腔43、管轴座内腔44以及外牙快接内腔45组成输水腔室，并且由外牙快接37接入滚筒。在采煤机工作时，滚筒连接管轴座30，带动水管28同步相对于旋转水封旋转运行，一级旋转密封由一级密封动环10和一级密封静环11的端面摩擦旋转完成，一级顶压弹簧9为一级密封动环10提供初始压力，实现密封，

管轴座驱动销30驱动水管28由轴头键槽Ⅰ51传输到轴头键槽Ⅱ52，由于轴头键槽Ⅱ52与二级驱动销23连接，将力传输到二级驱动销23，二级驱动销23与内联轴套6连接，将力传送到内联轴套6，通过一级驱动销5，传输至外联轴套4，外联轴套4将动力传输至一级密封动环10，进而实现扭力传动；其中一级密封动环10和一级密封静环11相邻静止接触面，均有密封圈密封，一级密封摩擦副一旦密封失效渗漏就会进入二级腔室46由旋转水封泄水孔47经胶垫15爆破排出壳体1外胶垫爆破喷水起到警示作用，胶垫作用相当于安全阀，二级腔室46平时注满润滑油，给一级、二级摩擦副、轴承冷却润滑，实现无水干摩擦功能。旋转水封泄水孔47外侧通过设置胶垫15、垫片14以及中空螺塞13，使旋转水封泄水孔47在无压力是自然闭合，可防止煤尘、岩尘等堵塞旋转水封泄水孔47，使之失去作用；水管28的两端设置的轴头键槽Ⅰ51和轴头键槽Ⅱ52分别与管轴座驱动销29和二级驱动销23采用十字轴传动方式，实现偏心摆动适应性。

所述壳体1与二级密封座18通过密封圈连接，所述二级密封动环25与水管28的压力通过二级顶压弹簧39提供，二级密封动环25与二级密封静环38端面摩擦旋转密封，二级密封的作用可进一步防漏；二级密封动环25的动力通过二级驱动销23通过二级驱动套24连接驱动二级密封动环25实现。

采煤机工作时，在水管28和管轴座30之间产生轴向窜动，水管轴向力保持弹簧40缓冲保持弹力，水管28和轴承座30同步旋转，仅产生轴向窜动，因此水管28与轴承座30之间可选用活塞类密封单元适应以轴向窜动，水管28和管轴座30之间设置的三个密封圈一级密封圈32、二级密封圈34以及防尘密封圈31，其一预防水中杂质，其二承压，其三防漏，

其中导向环33的设计可以使水管28悬浮在中间；一旦压力水越过防尘密封圈31、一级密封圈32可通过导向环泄水环槽48、管轴座泄水孔49以及泄水孔50排出机外，实现保险示警功能。

Claims (4)

1.一种多级机械密封式采煤机内喷雾油水隔离旋转密封系统，包括壳体(1)、水管(28)、二级密封座(18)以及管轴座(30)，其特征是：所述壳体(1)一侧端面上设置有螺纹孔(16)和堵盖(3)，壳体(1)内部设置有入水腔室(41)、旋转水封泄水孔(47)、一级密封动环(10)以及一级密封静环(11)，所述旋转水封泄水孔(47)的一端设置有中空螺塞(13)，中空螺塞(13)内部设置有垫片(14)和胶垫(15)；所述一级密封静环(11)与一级密封动环(10)形成摩擦副密封；内联轴套(6)与一级密封动环(10)通过密封圈密封，与水管(28)通过销连接，且通过密封圈密封，内联轴套(6)与壳体(1)通过轴套轴承和端面轴承连接；外联轴套(4)与内联轴套(6)通过一级驱动销(5)连接，外联轴套(4)上设置有三个以上一级顶压弹簧(9)；

所述水管(28)的一端设置有轴头键槽Ⅰ(51)，另一端设置有轴头键槽Ⅱ(52)；

所述二级密封座(18)与壳体(1)通过密封圈密封连接，二级密封座(18)内部设置有滚针轴承(22)、二级密封静环(38)、二级密封动环(25)、二级顶压弹簧(39)、二级腔室(46)以及二级驱动销(23)，所述二级密封动环(25)与二级密封静环(38)形成摩擦副密封，二级密封动环(25)与二级顶压弹簧(39)连接；所述二级密封静环(38)与二级密封座(18)通过橡胶封(53)连接；所述二级密封动环(25)外部设置有二级驱动套(24)；所述二级驱动套(24)与二级驱动销(23)连接，二级驱动销(23)设置在轴头键槽Ⅱ(52)内；

所述管轴座(30)通过管轴座驱动销(29)和密封圈与水管(28)连接，所述管轴座驱动销(29)设置在轴头键槽Ⅰ(51)内；管轴座(30)的端面处设置有外牙快接(37)，外牙快接内腔(45)通过管轴座内腔(44)与水管内腔(43)连接；导向环(33)设置在水管(28)外侧，导向环(33)与导向环泄水环槽(48)连接；管轴座内腔(44)设置有水管轴向力保持弹簧(40)。

2.根据权利要求1所述的一种多级机械密封式采煤机内喷雾油水隔离旋转密封系统，其特征是：所述堵盖(3)与壳体(1)通过密封圈连接。

3.根据权利要求1所述的一种多级机械密封式采煤机内喷雾油水隔离旋转密封系统，其特征是：所述二级密封座设置有螺钉(19)、滚针轴承(22)以及压力轴承(20)，压力轴承(20)上设置有轴承垫片(21)。

4.根据权利要求1所述的一种多级机械密封式采煤机内喷雾油水隔离旋转密封系统，其特征是：所述管轴座(30)上设置有管轴座泄水孔(49)和泄水孔(50)。

Images