采用脂油混合潤滑的臥螺離心機的改造
2012-04-25作者：錢健航 周成蹊 李琛 錢青
（上海離心機械研究所有限公司）
（上海離心機械研究所有限公司）
摘 要：介紹了臥螺離心機基本結構和工作原理，基于脂油混合潤滑方式，對軸承座進行了改造，使得離心機在分離不同分離因數的物料時，可以根據不同的軸承轉速選擇不同的潤滑方式，達到既確保良好的分離效果，同時也降低生產成本的目的。
關鍵詞：臥螺離心機；混合潤滑；脂潤滑；稀油潤滑；軸承座
目前國內大多數臥式螺旋卸料沉降離心機（簡稱臥螺離心機）中軸承潤滑方式都采用單一的潤滑方式——脂潤滑或稀油潤滑。這種單一的潤滑方式往往使得一臺臥螺離心機只能對應一種分離因數物料，降低了設備利用率。而脂油混合式的潤滑方式就能解決這一難題。
1 臥螺離心機的基本結構和工作原理
臥螺離心機主要由高轉速的轉鼓、與轉鼓轉向相同且轉速略高或略低的螺旋和差速器等部件組成，如圖1所示。當要分離的懸浮液進入離心機轉鼓后，高速旋轉的轉鼓產生強大的離心力把比液相密度大的固相顆粒沉降到轉鼓內壁，由于螺旋和轉鼓的轉速不同，兩者存在有相對運動，利用螺旋和轉鼓的相對運動把沉積在轉鼓內壁的固相推向轉鼓小端出口處排出，分離的清液從離心機另一端排出[1]。
關鍵詞：臥螺離心機；混合潤滑；脂潤滑；稀油潤滑；軸承座
目前國內大多數臥式螺旋卸料沉降離心機（簡稱臥螺離心機）中軸承潤滑方式都采用單一的潤滑方式——脂潤滑或稀油潤滑。這種單一的潤滑方式往往使得一臺臥螺離心機只能對應一種分離因數物料，降低了設備利用率。而脂油混合式的潤滑方式就能解決這一難題。
1 臥螺離心機的基本結構和工作原理
臥螺離心機主要由高轉速的轉鼓、與轉鼓轉向相同且轉速略高或略低的螺旋和差速器等部件組成，如圖1所示。當要分離的懸浮液進入離心機轉鼓后，高速旋轉的轉鼓產生強大的離心力把比液相密度大的固相顆粒沉降到轉鼓內壁，由于螺旋和轉鼓的轉速不同，兩者存在有相對運動，利用螺旋和轉鼓的相對運動把沉積在轉鼓內壁的固相推向轉鼓小端出口處排出，分離的清液從離心機另一端排出[1]。
臥螺離心機的主要特點： （1）單位污泥產量的設備占用面積較小；（2）操作方便，運行穩定；（3）密閉性好，無難聞氣味產生；（4）清洗方便；（5）污泥固體回收率高[2]。
臥螺離心機的主要技術參數有轉鼓內徑和有效工作長度、轉鼓半錐角、轉鼓轉速和分離因數、溢流內徑、沉降區長度和干燥區長度、螺旋頭數、轉速差。其中分離因數與轉鼓轉速的平方成正比，轉速越高，分離因數越大，離心機的分離效果亦好[3]。轉鼓直徑與允許的Z大轉速和分離因數的關系見表1。
臥螺離心機的主要技術參數有轉鼓內徑和有效工作長度、轉鼓半錐角、轉鼓轉速和分離因數、溢流內徑、沉降區長度和干燥區長度、螺旋頭數、轉速差。其中分離因數與轉鼓轉速的平方成正比，轉速越高，分離因數越大，離心機的分離效果亦好[3]。轉鼓直徑與允許的Z大轉速和分離因數的關系見表1。
2 臥螺離心機中軸承的潤滑方式
2.1脂潤滑
脂潤滑的優點是潤滑介質更容易保留在軸承裝置中，尤其是在軸垂直或軸傾斜成某角度時；潤滑脂同時還有密封的作用，可以防止污染物、濕氣和水分對軸承的影響。但脂潤滑也存在以下缺陷：
（1）流動性差，內摩擦阻力大，所需工作壓力高，無法形成動壓油膜；（2）潤滑脂難以有效迅速擴散到整個潤滑面；（3）潤滑脂不能回收；（4）更換潤滑脂困難，需拆開機器有關部件才能更換；（5）潤滑脂形成的潤滑膜為一次性潤滑膜，潤滑膜壽命有限。另外，當臥螺離心機用于分離分離因數高的物料時，所需要的轉速必然上升。而一般的潤滑脂散熱能力達不到要求，這會導致臥螺離心機中軸承工作溫度過高，從而降低軸承的使用壽命甚至會造成軸承的損壞，影響分離效果[4]。
2.2稀油潤滑
在軸承處于重載荷或高轉速，或有外部熱量傳入時，可能會有較高的散熱要求。一般會利用油泵將潤滑油強制噴射到軸承工作表面，保證軸承潤滑充分，并將軸承內熱量帶走，從而達到有效散熱的目的。稀油潤滑成本相對較低，其流動、散熱性能較好，有利于潤滑油膜的局部修復。但如果對軸承各潤滑點的流量控制不好，易污染環境。
稀油潤滑對軸承既有較好的潤滑作用，又有很好的冷卻作用，但是采用稀油潤滑方式必然要增加液壓站等配套設施，設備投資成本大大增加[5]。
3 脂油混合潤滑軸承座的設計
3.1脂油混合潤滑方式的提出
臥螺離心機分離不同物料的時候，由于物料的分離因數不同則臥螺離心機所要達到的轉速也不同，故需要選擇不同的潤滑方式。若將軸承座設計成為可根據軸承的工況，即可選擇潤滑脂潤滑又可以選擇稀油潤滑的多用式軸承座，則可達到既降低成本，又達到分離效果的目的。
脂油混合潤滑方式兼顧了稀油潤滑和脂潤滑的優點，當臥螺離心機用于分離分離因數不高的物料時，可以選擇潤滑脂進行潤滑，達到即不影響分離效果，又減少生產成本的目的。而當要分離分離因數高的物料時，需要相應地提升離心機轉速時，則可選擇稀油潤滑，再配上相應的液壓站等配套設施，這樣可確保軸承的潤滑和冷卻，并保證較好的分離效果。
3.2脂油混合潤滑軸承座的設計
脂潤滑的軸承座和稀油潤滑的軸承座相比有許多不同之處，與脂潤滑軸承座相比，稀油潤滑軸承座結構更復雜一些，其中包括噴嘴、儲油環、軸承座密封環等。因此，脂油混合潤滑軸承座的設計在稀油潤滑軸承座上進行改進，這樣即可以保證稀油潤滑軸承座本身的密封性，同時也保證了如噴嘴、儲油環、軸承座密封環等零件有足夠的空間可以安裝。
潤滑脂的添加和取出，可采用直接打開軸承座上蓋的方法。但是作為2種潤滑方式共存的軸承座，為了滿足稀油潤滑時的密封性，必須在上下軸承蓋接觸面上涂上硅膠進行密封，因此這種方法過于繁瑣不適宜選用。
因此對原有的稀油潤滑軸承座的上下蓋［見圖2 （a）］進行了改造。首先在軸承上蓋處增加添加潤滑脂的油杯，如圖2（b）所示，然后在軸承下蓋處開個長圓形的槽作為取出潤滑脂的出脂口，如圖2 （c）所示。
2.1脂潤滑
脂潤滑的優點是潤滑介質更容易保留在軸承裝置中，尤其是在軸垂直或軸傾斜成某角度時；潤滑脂同時還有密封的作用，可以防止污染物、濕氣和水分對軸承的影響。但脂潤滑也存在以下缺陷：
（1）流動性差，內摩擦阻力大，所需工作壓力高，無法形成動壓油膜；（2）潤滑脂難以有效迅速擴散到整個潤滑面；（3）潤滑脂不能回收；（4）更換潤滑脂困難，需拆開機器有關部件才能更換；（5）潤滑脂形成的潤滑膜為一次性潤滑膜，潤滑膜壽命有限。另外，當臥螺離心機用于分離分離因數高的物料時，所需要的轉速必然上升。而一般的潤滑脂散熱能力達不到要求，這會導致臥螺離心機中軸承工作溫度過高，從而降低軸承的使用壽命甚至會造成軸承的損壞，影響分離效果[4]。
2.2稀油潤滑
在軸承處于重載荷或高轉速，或有外部熱量傳入時，可能會有較高的散熱要求。一般會利用油泵將潤滑油強制噴射到軸承工作表面，保證軸承潤滑充分，并將軸承內熱量帶走，從而達到有效散熱的目的。稀油潤滑成本相對較低，其流動、散熱性能較好，有利于潤滑油膜的局部修復。但如果對軸承各潤滑點的流量控制不好，易污染環境。
稀油潤滑對軸承既有較好的潤滑作用，又有很好的冷卻作用，但是采用稀油潤滑方式必然要增加液壓站等配套設施，設備投資成本大大增加[5]。
3 脂油混合潤滑軸承座的設計
3.1脂油混合潤滑方式的提出
臥螺離心機分離不同物料的時候，由于物料的分離因數不同則臥螺離心機所要達到的轉速也不同，故需要選擇不同的潤滑方式。若將軸承座設計成為可根據軸承的工況，即可選擇潤滑脂潤滑又可以選擇稀油潤滑的多用式軸承座，則可達到既降低成本，又達到分離效果的目的。
脂油混合潤滑方式兼顧了稀油潤滑和脂潤滑的優點，當臥螺離心機用于分離分離因數不高的物料時，可以選擇潤滑脂進行潤滑，達到即不影響分離效果，又減少生產成本的目的。而當要分離分離因數高的物料時，需要相應地提升離心機轉速時，則可選擇稀油潤滑，再配上相應的液壓站等配套設施，這樣可確保軸承的潤滑和冷卻，并保證較好的分離效果。
3.2脂油混合潤滑軸承座的設計
脂潤滑的軸承座和稀油潤滑的軸承座相比有許多不同之處，與脂潤滑軸承座相比，稀油潤滑軸承座結構更復雜一些，其中包括噴嘴、儲油環、軸承座密封環等。因此，脂油混合潤滑軸承座的設計在稀油潤滑軸承座上進行改進，這樣即可以保證稀油潤滑軸承座本身的密封性，同時也保證了如噴嘴、儲油環、軸承座密封環等零件有足夠的空間可以安裝。
潤滑脂的添加和取出，可采用直接打開軸承座上蓋的方法。但是作為2種潤滑方式共存的軸承座，為了滿足稀油潤滑時的密封性，必須在上下軸承蓋接觸面上涂上硅膠進行密封，因此這種方法過于繁瑣不適宜選用。
因此對原有的稀油潤滑軸承座的上下蓋［見圖2 （a）］進行了改造。首先在軸承上蓋處增加添加潤滑脂的油杯，如圖2（b）所示，然后在軸承下蓋處開個長圓形的槽作為取出潤滑脂的出脂口，如圖2 （c）所示。
稀油潤滑軸承座本身具有良好的密封性，但是對稀油潤滑軸承座進行改造后破壞了其整體的密封性。因此為確保整個軸承座的密封性，在油杯位置處必須采用O形圈進行密封，如圖3（a）所示，在軸承座下蓋的出脂口安裝堵頭之類的零件，如圖3 （b）所示。
另外，若改造后的脂油混合潤滑軸承座內部還有足夠的空間，亦可以增加甩油環，從而使軸承座成為一種三潤滑方式的多用式軸承座。
4 結論
通過對臥螺離心機軸承座的改進，采用脂油混合潤滑方式，使得離心機在分離不同分離因數的物料時，可以根據不同的軸承轉速選擇不同的潤滑方式，達到既確保良好的分離效果，同時也降低生產成本的目的。
參考文獻
【1】卡洛里斯.沉降式臥螺離心機技術原理及其應用[J].機電信息，2002，34:24-26.
【2】金兆豐，徐竟成，余志榮，等.城市污水回用技術手冊[M].北京:化學工業出版社，2004:334.
【3】施震榮，姚公弼，劉長星，等.工業離心機選用手冊[M].北京:化學工業出版社，1999:153-156.
【4】杜紅世，孟永鋼，溫詩鑄.脂潤滑滾動軸承潤滑機理探討[J].軸承，1997(8):2-5.
【5】陳蓉，王子君.滾動軸承的潤滑[J].現代零部件， 2005(6):85-87.
4 結論
通過對臥螺離心機軸承座的改進，采用脂油混合潤滑方式，使得離心機在分離不同分離因數的物料時，可以根據不同的軸承轉速選擇不同的潤滑方式，達到既確保良好的分離效果，同時也降低生產成本的目的。
參考文獻
【1】卡洛里斯.沉降式臥螺離心機技術原理及其應用[J].機電信息，2002，34:24-26.
【2】金兆豐，徐竟成，余志榮，等.城市污水回用技術手冊[M].北京:化學工業出版社，2004:334.
【3】施震榮，姚公弼，劉長星，等.工業離心機選用手冊[M].北京:化學工業出版社，1999:153-156.
【4】杜紅世，孟永鋼，溫詩鑄.脂潤滑滾動軸承潤滑機理探討[J].軸承，1997(8):2-5.
【5】陳蓉，王子君.滾動軸承的潤滑[J].現代零部件， 2005(6):85-87.