旋轉(zhuǎn)接頭的安裝使用和故障分析 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 我國工業(yè)的迅速發(fā)展，旋轉(zhuǎn)接頭將得到越來越廣泛的應(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了 密封壽命。用彈簧對密封面進(jìn)行加載固定， 使其不能產(chǎn)生轉(zhuǎn)動和攢動， 正是這種旋轉(zhuǎn)和攢動使輔助密封過早老化，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 球面和錐面相互擠壓的接觸面來實(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 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， 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)時間、停機(jī)時間、維修成本。如果密封失效， 那么介質(zhì)泄漏會影響到設(shè)備的加熱或冷卻效率， 更換一個密封環(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16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)動的趨勢，若不加止轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，這個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 就會導(dǎo)致破裂。如圖；圖8無止轉(zhuǎn)承重裝置軟管1.33對于自支撐式接頭來說，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，絕對不能限制旋轉(zhuǎn)接頭的軸向移動， 也不要限制接頭的沿 圓周的擺動。浮動式球面密封旋轉(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 失效，但旋轉(zhuǎn)接頭密封副磨損得不到補(bǔ)償將泄漏。 對于型號偏大的接 頭，由于自身重量的原因，隨著機(jī)器的運(yùn)行會下垂，密封環(huán)會形成橢 圓形磨損，所以這時候附加的止轉(zhuǎn)裝置還起到承重的作用， 因?yàn)榻宇^ 有向下趨勢時會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)接口有偏移時安裝， 同時金屬軟管連接應(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)， 絕不能對接頭產(chǎn)生拉力

8、， 如果是 剛性連接則會限制旋轉(zhuǎn)接頭在運(yùn)行過程中的自補(bǔ)償能力。1.35 對于外支撐結(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，對于和 環(huán)形支架相連接的安裝基準(zhǔn)面來說， 它們所配合的面必須是光滑平整 的，保證整個旋轉(zhuǎn)接頭在安裝完畢后和設(shè)備有很好的同軸度， 對接頭 的使用功能和壽命來說至關(guān)重要。 當(dāng)然，在此類旋轉(zhuǎn)接頭的密封組 件中，例如：圖 12 安裝球形端蓋時需要注意幾點(diǎn)。一是螺絲對角 的擰緊，二是對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、裝過程中擰螺絲的力道過大， 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對于此種旋轉(zhuǎn)接頭來說，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有大約10mnt勺出入，而多出的10mm 對于石墨的壓力會很大，由于旋轉(zhuǎn)扭力對石墨環(huán)過大的作用力加上流 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，所以有時需要在安裝過程中調(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 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），否則會產(chǎn)生非接頭質(zhì)量原因的泄 漏或者是短時間接頭失去補(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)，也就意味著我們越貼近缸壁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)廠家會提供調(diào)整塊吸在吸嘴下方，手動調(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，我們也要將螺絲擰緊，在設(shè)備長年 累月的運(yùn)行中， 設(shè)備的震動與偏移會影響這個安全距離， 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的地方，當(dāng)然 我們的安裝必須從第一步就規(guī)范起來。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， 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。對配置有滾動軸承的旋轉(zhuǎn)接頭， 應(yīng)檢查出廠日期， 若因時間長原 加潤滑脂已失效，安裝前需通過注油孔向軸承注油。安裝前需清理與旋轉(zhuǎn)接頭相連接的安

12、裝面， 保證無雜質(zhì)及殘留物 存留在表面， 同時清理設(shè)備內(nèi)部， 以便正常使用后通過旋轉(zhuǎn)接頭的流 體不會對接頭內(nèi)部的密封部件產(chǎn)生破壞。1.42 安裝時當(dāng)外管與連接旋轉(zhuǎn)體采用螺紋連接時， 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， 應(yīng)在軸端的止口臺階上加一厚薄均勻的紫墊圈， 然后對正 配用旋轉(zhuǎn)體端部配合部分和螺孔，用螺栓固定，應(yīng)對角旋緊，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，內(nèi)管與殼體尾部采用螺紋連接后， 有時用螺母將內(nèi)管端部鎖緊 于殼體尾部。安裝時將內(nèi)管由外管接口向內(nèi)對正旋轉(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，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，試情況不同松動填料，或取出填料，然后將內(nèi)管對正外 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

14、接好， 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旋轉(zhuǎn)接頭殼體， 檢查是否轉(zhuǎn)動靈活， 否則需查找原因， 調(diào)整。配有滾珠軸承且設(shè)計(jì)有潤滑油脂加入和泄放孔時， 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

15、軟 管，其配用撓性軟管長度推薦選用下面數(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所引起的振動和配用設(shè)備在運(yùn) 轉(zhuǎn)過程中所引起的振動。配裝金屬軟管以減少或消除旋轉(zhuǎn)接頭在安裝、使用過程中由于同心 度、垂直度、設(shè)備振動、偏擺等因素對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

16、效機(jī)械密封的在旋轉(zhuǎn)設(shè)備的運(yùn)行當(dāng)中， 密封面經(jīng)常會出現(xiàn)磨損、 熱 裂、變形、破損等情況，彈簧用久了也會松弛、斷裂和腐蝕。輔助密 封圈也會出現(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，及時更換零配件有助解決泄漏問題。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，給密封端面一個推 力，旋轉(zhuǎn)起來使密封面產(chǎn)生密封所需要的比壓。為了保證這個比壓， 旋轉(zhuǎn)接頭要求轉(zhuǎn)軸不能有太大的竄動，一般要保證在 0.15mm 以內(nèi)。 否則外管會有大的竄動，就會發(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）過大等，都會縮短旋轉(zhuǎn)接頭密封的使用壽命；密封材料有缺陷或者設(shè)計(jì)時沒有針對適應(yīng)不同介質(zhì)而改變密封 材質(zhì)都會引起泄漏；密封機(jī)構(gòu)零件沒有去應(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，還包括外管振動引起的泄漏，傳動、緊定和止推零件 質(zhì)量不好或松動引起泄漏， 機(jī)械密封輔助機(jī)構(gòu)引起的泄漏， 由于介質(zhì) 的問題引起的經(jīng)常性泄漏等。2.3 旋轉(zhuǎn)接頭振動偏大。設(shè)備旋轉(zhuǎn)過程中，會使動靜環(huán)貼合端面 粗糙，動靜環(huán)與密封腔的間隙太小， 由于振擺引起碰撞從而引起振動。 有時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 裝時夾有顆粒雜質(zhì)，也會引起機(jī)械密封的振

18、動和發(fā)熱。機(jī)械密封振動偏大， 最終導(dǎo)致失去密封效果。 但機(jī)械密封振動偏 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、同心度差會引起密封失效， 密封所需要的壓縮量過大過小也會對密封質(zhì)量起很大作用；金屬軟管對旋轉(zhuǎn)接頭起補(bǔ)償位移和連接管道的作用， 如對接頭有 拉力，或別住旋轉(zhuǎn)接頭， 都會對密封結(jié)構(gòu)的長期穩(wěn)定運(yùn)行起不好的作 用。2.5 通過旋轉(zhuǎn)接頭的流體異常。如果流體混有異物、雜質(zhì)、有晶體析出都會對旋轉(zhuǎn)接頭的密封面產(chǎn)生破壞