TC84 圆锥破碎机防尘密封系统的改造

原 鹏

（北方铜业铜矿峪矿，山西运城 043706）

0 引言

铜矿峪矿选矿厂碎矿二段共有6 台TC84 圆锥破碎机，破碎筛分流程采用三段一闭路的形式，TC84 圆锥破碎机在破碎物料的过程中产生大量粉尘。原设计的防尘密封方式采用迷宫及填料双重密封，填料材料为润滑脂。用于隔绝破碎腔与机腔之间空气及粉尘的相互流通，避免润滑油污染，保证传动系统正常运行。生产运行过程中发现，破碎机的润滑油被粉尘污染速度快，润滑油污染程度严重。

1 TC84 圆锥破碎机工作原理

TC84 圆锥破碎机为多缸液压圆锥破碎机，主要部件有动锥躯体部、调整套、支撑环、锁紧环、偏心套部、水平轴部及机体部等。动锥躯体部装配有破碎壁，调整套装配有轧臼壁，其装配面需灌满环氧树脂，起背衬保护作用。

圆锥破碎机工作时，其水平轴由电机通过三角皮带和皮带轮来驱动，水平轴通过大、小伞齿轮带动偏心套旋转，动锥躯体部在偏心套带动作用下做旋摆运动，使得破碎壁表面时而靠近轧臼壁表面，时而远离轧臼壁表面，从而对破碎壁与轧臼壁之间的物料进行挤压、搓碾，根据层压理论，物料受到多个方向的作用力，根据自身纹理破碎并被打磨，形成稳定的石料颗粒，符合出料要求的从破碎壁旋摆间隙处下落，其余物料继续破碎，直至达到要求。

其自带的保险缸在设备正常运行时将支撑环与机体部拉紧，当设备过铁或有大块物料进入设备时保险缸将支撑环顶起，起到清腔释放的效果。锁紧环与支撑环中间安装有锁紧缸，当设备运行时，锁紧缸顶起，将锁紧环、支撑环与调整套牢牢地锁紧，确保调整套不会自动松紧，当设备检修或调整破碎间隙时，锁紧缸泄压，液压马达驱动小齿轮，小齿轮驱动调整套的大齿圈，带动调整套旋转。

2 防尘密封结构及防尘效果较差的原因分析

在实际生产过程中，因为防尘密封效果较差，造成粉尘进入圆锥破碎机内部润滑系统的现象严重，引发一系列的设备故障，破碎机动锥主轴折断、下机体开裂严重、偏心套内衬套及外衬套磨损严重、碗形瓦磨损严重，改造前的防尘密封结构如图1所示。

图1 改造前的防尘密封结构

该设备核心备件价格高，给选矿厂生产成本带来很大压力，针对粉尘进入润滑系统的主要原因进行分析，发现有以下4 方面原因。

（1）防尘密封环内部填料（润滑脂）不能有效在防尘密封环的唇口部位以及动锥躯体部下沿的密封唇口之间形成密封。主要原因为以下两点：①圆锥破碎机运行过程中，当动锥躯体部运转至松边排料口部位时，动锥躯体下沿的密封唇口会离开由润滑脂填料构成的密封区，从而形成气流通道。为保证生产，润滑脂填料在一套衬板的使用周期内无法补充加注，且缺少旧填料排除装置，随着运行时间的不断延长，填料会逐步损失；②粉尘从动锥躯体与碗形瓦架上部的密封环之间的间隙进入填料密封腔后，粉尘会与密封填料混合，致使填料变质、硬化失去流动性，并形成比较通畅的气流通道，失去填料密封作用，进而导致粉尘进入机腔内部加速润滑油变质、污染。

（2）破碎机运行过程中，由于主轴及躯体部做圆周及摆动运动。密封腔的容积在紧边排料口时达到最大，在松边排料口时达到最小，躯体在做高速摆动运动及旋转运动过程中，会形成较强的呼吸作用。在呼吸作用下大量粉尘会进入密封腔，并有部分粉尘会吸入破碎机腔体内部、污染润滑油，造成破碎机内部偏心套内衬套、偏心套外衬套、碗形瓦等磨损严重。当密封环内的填料失效时，粉尘进入破碎机腔体内部的量会成倍增长，加速润滑油的污染。另外破碎机运转时，偏心部产生的气流作用会加重呼吸效应。粉尘进入机腔后会与润滑油混合，污染润滑油。粉尘在润滑系统只进不出，不断积累。随着油质不断劣化，导致润滑油温度升高，核心部件损坏。

（3）破碎机主轴与偏心套内衬套之间存在运行间隙。动锥躯体部的球面与碗形瓦配合将整个动锥托举，破碎机运行过程中，主轴处于消除间隙状态运行，而非理论状态运行。主轴锥面与偏心套内衬套之间会始终处于贴合受力一面运行。导致密封面的理论结合状态和实际状态有差异。从而导致破碎机实际运行过程中，密封环处于抖动状态，加剧密封腔内的呼吸作用。

（4）密封环使用过程中，密封面不均匀磨损后未及时进行更换、密封腔填料加注不合适、缓冲胶管弹性失效不能起到密封补偿作用等因素都会造成粉尘进入量倍增。

3 防尘密封改造方案

3.1 更换碗形瓦架及密封环

碗形瓦架与主机架连接不变，确保装配形式及结构与现有相同。新密封环与新碗形瓦架采用钢性连接，采用内六角螺栓将两个部件连接在一起。新形瓦架设计有环形气道和6 个进气孔，进气孔沿气腔圆周均匀分布。气腔内外侧均设置密封槽，槽内安装O 形圈，达到端面密封的作用。新密封环上与碗形瓦架气腔对应位置设计20 个气孔，将碗形瓦架气腔内的压缩空气均匀引入密封环的密封腔内，密封腔内源源不断补充的正压风能将粉尘隔离在气腔外部，保证内部润滑油不会被污染变质。

3.2 重新设计碗型瓦架密封环唇口及间隙

（1）外唇口小圆处的设计间隙为3 mm，大圆处的设计间隙为5 mm。设计不同间隙的目的：当躯体运行至紧边排料口时，躯体密封环与瓦架密封环之间的密封面配合长度变小、密封性能变差。增大间隙后会增大通气断面，增加正压除尘排气流量。达到抵御粉尘进入的效果。相反，躯体运行到松边排料口位置时，由于密封面较长，自身密封效果改善，选取小配合间隙，气量主要用于消除密封腔的呼吸作用。间隙缩小后有助于减小耗气量，并达到较好的正压除尘效果。

（2）内唇口。瓦架密封环与躯体密封环之间的间隙为3 mm，在碗形瓦架内唇口大圆处设计柔性接触式密封与躯体密封环该部位接触，当密封环内部压缩空气进入后，压缩空气压力确保瓦架密封环上的柔性密封与躯体密封环之间的密封可靠，从而减少压缩空气进入主机内部的气量。减少压缩空气对润滑油压及油量产生影响。

3.3 增加调整垫片

新形瓦架与密封环之间的端面上安装调整垫片，用于弥补因碗形瓦磨损后动锥体下降造成的密封环间隙消除。初始安装6 mm 调整垫，当碗形瓦磨损量达到1.5 mm 时更换为4 mm 调整垫。磨损量达到3 mm 时更换为2 mm 调整垫。磨损量达到5 mm 时取消调整垫。磨损量达到6 mm 时，碗形瓦架达到报废标准，更换新碗形瓦。

3.4 正压除尘采用罗茨风机供风

风机进口带空气过滤装置，风机出口管径DN100。正压除尘风机出口管道为DN100，连接到机腔的3 条DN40 主进气管路上，并分配至碗形瓦架的6 条DN25 的进气支路上，均匀进入碗形瓦架的气腔内，从气腔通过密封环20 个气孔进入密封正压腔内。达到正压除尘的效果，正压密封改造后的局部结构如图2所示。碗形瓦架的气腔内安装终端压力探头，监控终端压力值，并将数据引入主控室电脑，检测正压除尘效果。终端压力标定值为0.05 MPa。

图2 正压密封改造后的局部

4 结语

TC84 圆锥破碎机防尘密封系统改造后，较原密封系统优势明显，自2020 年11 月改造完成后投入运行，至今该系统运行平稳，防尘密封效果良好，润滑油使用寿命得到有效延长，同时碗形瓦、偏心套内衬套、偏心套外衬套等部件使用寿命均有效延长，设备故障率明显降低，大大降低设备维修和运行成本，降低工人的劳动强度，切实保证设备的安全稳定运行，对于润滑脂密封形式的设备改造具有借鉴意义。