旋轉(zhuǎn)接頭的安裝使用和故障-騰旋科技

1、旋轉(zhuǎn)接頭的安裝使用和故障分析關(guān)鍵字： 旋轉(zhuǎn)接頭 機(jī)械密封 安裝規(guī)范 故障分析1.1 旋轉(zhuǎn)接頭的介紹旋轉(zhuǎn)接頭， 是一種旋轉(zhuǎn)的機(jī)械密封裝置， 它是將介質(zhì)由固定供應(yīng) 管路輸入到旋轉(zhuǎn)滾筒中去的過(guò)渡部件。應(yīng)用旋轉(zhuǎn)接頭的介質(zhì)包括蒸 汽、水、導(dǎo)熱油、液壓油、空氣和冷卻液等。旋轉(zhuǎn)接頭作為機(jī)械設(shè)備 轉(zhuǎn)動(dòng)部件和非旋轉(zhuǎn)部件的連接體， 在各類機(jī)械設(shè)備中使用廣泛。 隨著 我國(guó)工業(yè)的迅速發(fā)展，旋轉(zhuǎn)接頭將得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。1.2 旋轉(zhuǎn)接頭的工作原理 普通旋轉(zhuǎn)接頭的彈簧式機(jī)械密封可在液體與氣體介質(zhì)間或介質(zhì) 與周圍空氣間進(jìn)行提供密封隔離。 旋轉(zhuǎn)接頭的彈簧是用以提供最初的 內(nèi)部密封壓力， 接頭一旦開始運(yùn)作就呈壓力密封狀態(tài)，

2、彈簧起補(bǔ)償密 封磨損作用。 低氣壓或真空環(huán)境依靠彈簧推力來(lái)進(jìn)行密封。 旋轉(zhuǎn)接頭 一般有三種密封形式，平面密封、球面密封和彈性體回轉(zhuǎn)面密封。隨著旋轉(zhuǎn)接頭技術(shù)改進(jìn)， 旋轉(zhuǎn)接頭在平面密封一塊引用了平衡式 密封。平衡式密封旋轉(zhuǎn)接頭， 通常用于液體介質(zhì) （如：水，冷卻液等）， 也可用于傳導(dǎo)水蒸汽或其它氣體介質(zhì)。 平衡密封技術(shù)使介質(zhì)壓力、 推 力載荷和密封面接觸壓力保持在最低限度。 這樣即降低磨損又延長(zhǎng)了 密封壽命。用彈簧對(duì)密封面進(jìn)行加載固定， 使其不能產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)和攢動(dòng)， 正是這種旋轉(zhuǎn)和攢動(dòng)使輔助密封過(guò)早老化，進(jìn)而使旋轉(zhuǎn)接頭產(chǎn)生泄 漏。平衡式密封通常由球軸承支撐。球面密封是旋轉(zhuǎn)接頭通常采用的一種密封結(jié)構(gòu)。

3、基本原理是通過(guò) 球面和錐面相互擠壓的接觸面來(lái)實(shí)現(xiàn)密封， 具有密封性能好、 拆裝方 便等特點(diǎn)。 在球面密封結(jié)構(gòu)中， 影響它的密封性能的主要因素有兩個(gè) 方面：一是球面和錐面的加工質(zhì)量；二是球面和錐面的研磨精度。彈性圓柱體密封的密封面是窄帶圓柱面， 靠彈性體補(bǔ)償磨損。 這 種密封機(jī)構(gòu)對(duì)圓柱體加工要求比較高，槽底加工尺寸、表面粗糙度、 圓度、同軸度等都要得到嚴(yán)格保證。密封環(huán)是旋轉(zhuǎn)接頭的主要易損件， 在運(yùn)行時(shí)， 密封環(huán)不僅承受內(nèi) 部流體介質(zhì)的壓力而且還要承受來(lái)自外管運(yùn)轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)扭力。 因 此車速、溫度及介質(zhì)等工況條件因素會(huì)影響密封環(huán)的使用壽命。 在相 當(dāng)大的程度上， 旋轉(zhuǎn)接頭實(shí)際只是一個(gè)密封外殼。

4、質(zhì)量差的密封環(huán)磨 損較快，導(dǎo)致增加維護(hù)時(shí)間、停機(jī)時(shí)間、維修成本。如果密封失效， 那么介質(zhì)泄漏會(huì)影響到設(shè)備的加熱或冷卻效率， 更換一個(gè)密封環(huán)的費(fèi) 用相比密封失效后總經(jīng)濟(jì)損失小得多。1.3 旋轉(zhuǎn)接頭的安裝和使用按安裝結(jié)構(gòu)分可分為自支撐式和外支撐式。自支撐式接頭有兩種內(nèi)部支撐形式：無(wú)油軸承和球軸承。外支撐式接頭采用外部支撐裝置，女口：用支桿撐起接頭上的止轉(zhuǎn) 支撐孔，并將支桿固定在支座上，或用支架撐起接頭，并將支架固定 在支座上。1.31自支撐式接頭中的球軸承一般是平面式密封，球軸承起支撐作用，如圖13所示；%圖1 （單通路平面密封旋轉(zhuǎn)接頭）圖2 （雙通路平面密封旋轉(zhuǎn)接頭）圖3 （雙通路雙平面密封旋轉(zhuǎn)

5、接頭）自支撐式接頭中含有的碳軸承一般是球面密圭寸，碳軸承起支撐作用，如圖45;P遂17圖4 （單通路球面擁封旋轉(zhuǎn)接頭）圖5 （雙通路球面密封旋轉(zhuǎn)接頭）外支撐旋轉(zhuǎn)接頭較適用于對(duì)接頭剛度、位置及同軸度要求高的條 件。如圖6、7。圖6 （雙通路雙球面密封旋轉(zhuǎn)接頭）旋轉(zhuǎn)接頭812mmAL壞堂支架石墨財(cái)卜L表示壓縮雖呂二 12 m圖7外支撐旋轉(zhuǎn)接頭1.32旋轉(zhuǎn)接頭在安裝過(guò)程中容易被忽視的是旋轉(zhuǎn)接頭的止轉(zhuǎn)和承重機(jī)構(gòu)的設(shè)置。旋轉(zhuǎn)接頭的外管即空心軸與旋轉(zhuǎn)體剛性連接、同步運(yùn)轉(zhuǎn)，而殼體相對(duì)靜止，但殼體受內(nèi)部所通介質(zhì)壓力及密封的摩擦扭 矩的作用有轉(zhuǎn)動(dòng)的趨勢(shì)，若不加止轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，這個(gè)扭矩將作用到金屬軟 管上。實(shí)踐證明，當(dāng)

6、金屬軟管充當(dāng)止轉(zhuǎn)受彎曲應(yīng)力的作用，久而久之 就會(huì)導(dǎo)致破裂。如圖；圖8無(wú)止轉(zhuǎn)承重裝置軟管1.33對(duì)于自支撐式接頭來(lái)說(shuō)，多數(shù)旋轉(zhuǎn)接頭使用廠家將旋轉(zhuǎn)接 頭的止轉(zhuǎn)和承重吊裝機(jī)構(gòu)合二為一，根據(jù)設(shè)備布置的需要，旋轉(zhuǎn)接頭 殼體上的止轉(zhuǎn)承重孔或?qū)蚧砜冢?可以是軸向的也可以是徑向的。常 見的止轉(zhuǎn)和承重機(jī)構(gòu)如圖。應(yīng)特別注意的是，止轉(zhuǎn)和承重機(jī)構(gòu)只可止 轉(zhuǎn)和承重，絕對(duì)不能限制旋轉(zhuǎn)接頭的軸向移動(dòng)， 也不要限制接頭的沿 圓周的擺動(dòng)。浮動(dòng)式球面密封旋轉(zhuǎn)接頭的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖46所示。摩擦副磨損以后，由自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)予以補(bǔ)償，旋轉(zhuǎn)接頭內(nèi)裝式密封設(shè) 計(jì)在殼體的前端，磨損后只有殼體后退方可補(bǔ)償，一般設(shè)計(jì)補(bǔ)償量在 10mn左右，若殼體

7、不可后移，即止轉(zhuǎn)卡住殼體，如圖 8。密封件雖沒(méi) 失效，但旋轉(zhuǎn)接頭密封副磨損得不到補(bǔ)償將泄漏。 對(duì)于型號(hào)偏大的接 頭，由于自身重量的原因，隨著機(jī)器的運(yùn)行會(huì)下垂，密封環(huán)會(huì)形成橢 圓形磨損，所以這時(shí)候附加的止轉(zhuǎn)裝置還起到承重的作用， 因?yàn)榻宇^ 有向下趨勢(shì)時(shí)會(huì)被支撐裝置反向作用，如圖 9。所以機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的不合 理也會(huì)導(dǎo)致接頭不正常泄漏。圖9止轉(zhuǎn)實(shí)例圖10支撐承重實(shí)例1.34 配置的金屬軟管應(yīng)具有耐壓、耐高溫、減震功能，利于管 道和旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)接口有偏移時(shí)安裝， 同時(shí)金屬軟管連接應(yīng)適應(yīng)旋轉(zhuǎn)接頭 的殼體位移要求。所以，金屬軟管要有合適的長(zhǎng)度，保證金屬軟管安 裝后金屬軟管應(yīng)處于松弛微彎狀態(tài)， 絕不能對(duì)接頭產(chǎn)生拉力

8、， 如果是 剛性連接則會(huì)限制旋轉(zhuǎn)接頭在運(yùn)行過(guò)程中的自補(bǔ)償能力。1.35 對(duì)于外支撐結(jié)構(gòu)，首要保證的是安裝的旋轉(zhuǎn)接頭與設(shè)備的 同軸度。如圖是外支撐結(jié)構(gòu)的典型例子，在安裝此接頭之前，對(duì)于和 環(huán)形支架相連接的安裝基準(zhǔn)面來(lái)說(shuō)， 它們所配合的面必須是光滑平整 的，保證整個(gè)旋轉(zhuǎn)接頭在安裝完畢后和設(shè)備有很好的同軸度， 對(duì)接頭 的使用功能和壽命來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。 當(dāng)然，在此類旋轉(zhuǎn)接頭的密封組 件中，例如：圖 12 安裝球形端蓋時(shí)需要注意幾點(diǎn)。一是螺絲對(duì)角 的擰緊，二是對(duì)于擰螺絲的力矩不能太大， 經(jīng)試驗(yàn)得出M12的螺絲扭 矩是60N/m M16的螺絲扭矩是160N/m。因?yàn)榍蛐味松w屬于密封組件 的一部分， 如果在安

9、裝過(guò)程中擰螺絲的力道過(guò)大， 在設(shè)備升溫以后容 易產(chǎn)生形變，使密封面不能完全貼合，出現(xiàn)泄漏的狀況。圖12對(duì)于此種旋轉(zhuǎn)接頭來(lái)說(shuō)，還有特殊的一方面是彈簧補(bǔ)償機(jī)構(gòu)裸露 在外面。因?yàn)楝F(xiàn)階段國(guó)內(nèi)的設(shè)備參數(shù)的整體統(tǒng)一度不高， 如果只按理 想狀態(tài)安裝，彈簧的壓縮量往往會(huì)有大約10mnt勺出入，而多出的10mm 對(duì)于石墨的壓力會(huì)很大，由于旋轉(zhuǎn)扭力對(duì)石墨環(huán)過(guò)大的作用力加上流 體壓力，石墨密封環(huán)容易破損或者是超正常狀態(tài)磨損，具體表現(xiàn)為外 圓龜裂和剝落現(xiàn)象，所以有時(shí)需要在安裝過(guò)程中調(diào)節(jié)彈簧的壓縮量， 使壓縮量控制在理想設(shè)計(jì)的壓縮量 812mm范圍內(nèi)。如果壓縮量過(guò) 小，甚至石墨環(huán)與密封端面脫開，我們需要增加調(diào)節(jié)墊片在球

10、形端蓋 的后方（通常旋轉(zhuǎn)接頭廠家提供），否則會(huì)產(chǎn)生非接頭質(zhì)量原因的泄 漏或者是短時(shí)間接頭失去補(bǔ)償能力。這種外支撐的旋轉(zhuǎn)接頭通常是帶 內(nèi)部懸臂固定式虹吸器的。如圖7,是旋轉(zhuǎn)接頭安裝完畢的效果。我們要在保證旋轉(zhuǎn)接頭虹吸口盡量貼近烘缸內(nèi)壁的同時(shí)還要保證不擦缸壁。因?yàn)槲覀冇?jì)算得出1.6mm的冷凝水和25mm勺鑄鐵傳導(dǎo) 熱性能相當(dāng)，也就意味著我們?cè)劫N近缸壁1mn節(jié)約的能量越多，為用 戶節(jié)約的成本也越多； 但前提是， 我們必須保證烘缸在運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中 不與接頭上的部件想摩擦。 我們可以想象， 高速運(yùn)轉(zhuǎn)中的烘缸擦到接 頭部件將導(dǎo)致虹吸器甚至是烘缸外部接頭何種程度的損壞， 所以我們 要確認(rèn)吸嘴與烘缸內(nèi)壁最高處的

11、距離是我們要求的5mm旋轉(zhuǎn)接頭生產(chǎn)廠家會(huì)提供調(diào)整塊吸在吸嘴下方，手動(dòng)調(diào)節(jié)沿烘缸內(nèi)壁旋轉(zhuǎn)一周， 調(diào)整塊剛好擦到缸壁為佳。同時(shí)，我們也要將螺絲擰緊，在設(shè)備長(zhǎng)年 累月的運(yùn)行中， 設(shè)備的震動(dòng)與偏移會(huì)影響這個(gè)安全距離， 所以螺絲的 松緊顯得十分重要。1.4 前面我們提到的幾點(diǎn)是用戶容易忽視或者容易出錯(cuò)的地方，當(dāng)然 我們的安裝必須從第一步就規(guī)范起來(lái)。1.41 安裝前的準(zhǔn)備工作旋轉(zhuǎn)接頭空心軸采用螺紋聯(lián)接時(shí)， 應(yīng)檢查螺紋的旋向是否與配裝 旋轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)方向相反，尺寸是否相同。對(duì)配置有滾動(dòng)軸承的旋轉(zhuǎn)接頭， 應(yīng)檢查出廠日期， 若因時(shí)間長(zhǎng)原 加潤(rùn)滑脂已失效，安裝前需通過(guò)注油孔向軸承注油。安裝前需清理與旋轉(zhuǎn)接頭相連接的安

12、裝面， 保證無(wú)雜質(zhì)及殘留物 存留在表面， 同時(shí)清理設(shè)備內(nèi)部， 以便正常使用后通過(guò)旋轉(zhuǎn)接頭的流 體不會(huì)對(duì)接頭內(nèi)部的密封部件產(chǎn)生破壞。1.42 安裝時(shí)當(dāng)外管與連接旋轉(zhuǎn)體采用螺紋連接時(shí)， 一般在螺紋處涂抹密封膠或生 料帶，用工具夾緊外管（一般都設(shè)計(jì)有使用扳手夾口平面）對(duì)正旋轉(zhuǎn) 體螺紋聯(lián)接孔中心旋入， 直至旋緊為止。 當(dāng)外管與連接旋轉(zhuǎn)體采用法 蘭連接時(shí)， 應(yīng)在軸端的止口臺(tái)階上加一厚薄均勻的紫墊圈， 然后對(duì)正 配用旋轉(zhuǎn)體端部配合部分和螺孔，用螺栓固定，應(yīng)對(duì)角旋緊，力矩應(yīng) 該相同。 如果有內(nèi)管， 內(nèi)管與旋轉(zhuǎn)接頭的殼體尾部或外管底部的連接 方式一般采用螺紋和滑動(dòng)套連接， 螺紋式連接與配用旋轉(zhuǎn)體的旋向相 反，

13、與外管采用螺紋或配用旋轉(zhuǎn)體連接的旋向相同。 外管采用法蘭連 接時(shí)，內(nèi)管與殼體尾部采用螺紋連接后， 有時(shí)用螺母將內(nèi)管端部鎖緊 于殼體尾部。安裝時(shí)將內(nèi)管由外管接口向內(nèi)對(duì)正旋轉(zhuǎn)接頭殼體尾部螺 孔，旋緊固定，然后將內(nèi)管送入配用旋轉(zhuǎn)體的內(nèi)腔，若采用虹吸式， 應(yīng)調(diào)整虹吸管吸水口向下，然后將外管與安裝面連接。當(dāng)內(nèi)、外管之 間采用填料密封時(shí)，應(yīng)將填料壓蓋、止轉(zhuǎn)銷（有的旋轉(zhuǎn)接頭設(shè)計(jì)有此 零件）拆下，試情況不同松動(dòng)填料，或取出填料，然后將內(nèi)管對(duì)正外 管中心裝入， 將外管與配用旋轉(zhuǎn)體固定連接。 然后按原拆開的順序反 向?qū)?nèi)管填料壓蓋、端蓋等裝配好。需要注意的是，在將接頭與軸頭連接之前， 應(yīng)將金屬軟管與旋轉(zhuǎn)接頭先連接

14、好， 這樣做是為了保護(hù)旋 轉(zhuǎn)接口螺紋和旋轉(zhuǎn)接頭內(nèi)部精密件。1.43 安裝后用手或工具扳動(dòng)旋轉(zhuǎn)接頭殼體， 檢查是否轉(zhuǎn)動(dòng)靈活， 否則需查找原因， 調(diào)整。配有滾珠軸承且設(shè)計(jì)有潤(rùn)滑油脂加入和泄放孔時(shí)， 應(yīng)檢查是否是加油 孔向上，泄放孔在下，并檢查直通注油杯在搬運(yùn)過(guò)程中是否碰壞、堵 塞。檢查并調(diào)正流體進(jìn)入或引出管道位置是否與旋轉(zhuǎn)接頭相應(yīng)孔道對(duì)應(yīng) 并符合設(shè)計(jì)要求。裝配旋轉(zhuǎn)接頭的止轉(zhuǎn)和承重吊裝結(jié)構(gòu)零件， 并調(diào)整其殼體與空心軸同 心度一致。根據(jù)旋轉(zhuǎn)接頭安裝使用說(shuō)明書裝配連接金屬撓性軟管 (或其他撓性軟 管)及其他有關(guān)管件，并與輸送流體的管道連接固定。 旋轉(zhuǎn)接頭與輸送流體的管道之間的連接，中間均配一段金屬撓性軟

15、 管，其配用撓性軟管長(zhǎng)度推薦選用下面數(shù)值： lin(25mm) 以下(指公稱英制、公制管徑)取400-500mm; lin(25mm)以上取500-700mm配置金屬軟管的目的這里將其歸納如下：1、彌補(bǔ)流體輸送管道與旋轉(zhuǎn)接頭連接之間的同心度、位移、偏斜等 偏差。2、補(bǔ)償安裝、使用過(guò)程中由于旋轉(zhuǎn)接頭摩擦副的磨損所造成的軸向位移和溫度引起的熱脹冷縮位移 3、用以降低和減弱輸送流體壓力脈動(dòng)所引起的振動(dòng)和配用設(shè)備在運(yùn) 轉(zhuǎn)過(guò)程中所引起的振動(dòng)。配裝金屬軟管以減少或消除旋轉(zhuǎn)接頭在安裝、使用過(guò)程中由于同心 度、垂直度、設(shè)備振動(dòng)、偏擺等因素對(duì)它密封性能和壽命的影響。 二、旋轉(zhuǎn)接頭密封的故障及原因2.1 磨損失效

16、機(jī)械密封的在旋轉(zhuǎn)設(shè)備的運(yùn)行當(dāng)中， 密封面經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)磨損、 熱 裂、變形、破損等情況，彈簧用久了也會(huì)松弛、斷裂和腐蝕。輔助密 封圈也會(huì)出現(xiàn)裂口、扭曲和變形、破裂等情況。通常這類密封失效都 發(fā)生在旋轉(zhuǎn)接頭保質(zhì)期外，及時(shí)更換零配件有助解決泄漏問(wèn)題。2.2 旋轉(zhuǎn)接頭自身設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)接頭的密封面要有一定的比壓， 這樣才能起到密封作用， 這 就要求機(jī)械密封的彈簧一定要有一定的壓縮量，給密封端面一個(gè)推 力，旋轉(zhuǎn)起來(lái)使密封面產(chǎn)生密封所需要的比壓。為了保證這個(gè)比壓， 旋轉(zhuǎn)接頭要求轉(zhuǎn)軸不能有太大的竄動(dòng)，一般要保證在 0.15mm 以內(nèi)。 否則外管會(huì)有大的竄動(dòng)，就會(huì)發(fā)生周期性或陣發(fā)性的泄漏；摩擦副所使用的材料耐磨性差、

17、摩擦系數(shù)大、斷面比壓（包括彈 簧比壓）過(guò)大等，都會(huì)縮短旋轉(zhuǎn)接頭密封的使用壽命；密封材料有缺陷或者設(shè)計(jì)時(shí)沒(méi)有針對(duì)適應(yīng)不同介質(zhì)而改變密封 材質(zhì)都會(huì)引起泄漏；密封機(jī)構(gòu)零件沒(méi)有去應(yīng)力處理， 在溫度升高后， 產(chǎn)生形變而導(dǎo)致泄漏；其他方面，還包括外管振動(dòng)引起的泄漏，傳動(dòng)、緊定和止推零件 質(zhì)量不好或松動(dòng)引起泄漏， 機(jī)械密封輔助機(jī)構(gòu)引起的泄漏， 由于介質(zhì) 的問(wèn)題引起的經(jīng)常性泄漏等。2.3 旋轉(zhuǎn)接頭振動(dòng)偏大。設(shè)備旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，會(huì)使動(dòng)靜環(huán)貼合端面 粗糙，動(dòng)靜環(huán)與密封腔的間隙太小， 由于振擺引起碰撞從而引起振動(dòng)。 有時(shí)由于密封端耐腐蝕和耐溫性能不良， 或是冷卻水不足或端面在安 裝時(shí)夾有顆粒雜質(zhì)，也會(huì)引起機(jī)械密封的振動(dòng)

18、和發(fā)熱。機(jī)械密封振動(dòng)偏大， 最終導(dǎo)致失去密封效果。 但機(jī)械密封振動(dòng)偏 大的原因往往不僅僅是機(jī)械密封本身的原因，還有如轉(zhuǎn)軸設(shè)計(jì)不合 理、加工原因、軸承精度不夠、外部連接設(shè)備平行度不保證、徑向力 大、內(nèi)管偏心等原因。2.4 旋轉(zhuǎn)接頭安裝所引起的密封失效。 連接的配管、止轉(zhuǎn)不適當(dāng)。 如果采用剛性管和接頭相連接、 將其他連接設(shè)備的重量直接加在旋轉(zhuǎn) 接頭上、止轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)約束旋轉(zhuǎn)接頭， 都會(huì)限制旋轉(zhuǎn)接頭的補(bǔ)償作用及影 響旋轉(zhuǎn)接頭的正常磨損；密封結(jié)構(gòu)裸露的旋轉(zhuǎn)接頭，同軸度、同心度差會(huì)引起密封失效， 密封所需要的壓縮量過(guò)大過(guò)小也會(huì)對(duì)密封質(zhì)量起很大作用；金屬軟管對(duì)旋轉(zhuǎn)接頭起補(bǔ)償位移和連接管道的作用， 如對(duì)接頭有 拉力，或別住旋轉(zhuǎn)接頭， 都會(huì)對(duì)密封結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行起不好的作 用。2.5 通過(guò)旋轉(zhuǎn)接頭的流體異常。如果流體混有異物、雜質(zhì)、有晶體析出都會(huì)對(duì)旋轉(zhuǎn)接頭的密封面產(chǎn)生破壞