合肥中辰優(yōu)化洗瓶機大軸承座密封設(shè)計

上海上儀股份公司針對雙端浸泡噴沖式洗瓶機驅(qū)動軸軸承座短時間內(nèi)密封失效繼而引發(fā)的滴漏和軸承損壞情況，進行分析研究，并提出了改進方案，可供啤酒廠、設(shè)備廠技改時參考。

引言

洗瓶機是啤酒、飲料灌裝生產(chǎn)線的關(guān)鍵設(shè)備，主要用于玻璃新瓶和回收舊瓶的清洗殺菌。利用高溫堿液浸泡，通過預(yù)清洗、堿液浸泡、噴淋清洗、清水終洗等過程，將玻璃瓶的內(nèi)部雜物、灰塵等臟物以及瓶身的標紙清洗干凈、殺菌合格，用于后續(xù)灌裝機。洗瓶機的連續(xù)穩(wěn)定運行將對包裝生產(chǎn)線的效率、廠家的經(jīng)濟效益有著重要的影響。近年，啤酒、飲料生產(chǎn)廠經(jīng)常反饋洗瓶機驅(qū)動軸軸承座位置出現(xiàn)滴漏，維修更換時發(fā)現(xiàn)不僅密封件碳化、粉化，而且驅(qū)動軸上昂貴的進口軸承也因為密封失效一并損壞，造成故障停機。維修難度大，更換成本非常高，嚴重影響整線生產(chǎn)效率。合肥中辰輕工業(yè)機械有限公司專門成立了課題攻關(guān)小組，進行大量調(diào)研和分析，經(jīng)過多次試驗，較好解決了問題。

1 密封結(jié)構(gòu)及失效分析

1.1 驅(qū)動軸軸承座密封結(jié)構(gòu)

洗瓶機驅(qū)動軸位于堿液槽上方，磁翻板液位計控制液位，在正常生產(chǎn)中驅(qū)動軸高于堿液液位。常見的洗瓶機驅(qū)動軸軸承座密封結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。驅(qū)動軸處的旋轉(zhuǎn)動密封采用背靠背的骨架油封密封。與堿液側(cè)板相連的靜密封采用 O 型密封圈密封。

1.2 骨架油封的密封原理

在自由狀態(tài)下，骨架油封唇口的內(nèi)徑比旋轉(zhuǎn)軸的外徑小，即使無彈簧收緊，也對軸頸外表面形成一定的徑向壓力。當軸旋轉(zhuǎn)時，在油封唇口與軸頸之間形成一條 0.3 ～0.5mm 寬的密封帶，在該環(huán)形密封帶內(nèi)保持一層厚約0.003mm 的油膜，此油膜具有流體潤滑特性。這層油膜使油封唇口與軸頸表面之間在接近“液體摩擦”的工作條件下工作，起到潤滑軸頸、減少油封唇口磨損的作用。唇口與軸頸之間保持薄而均勻的油膜，是油封工作的非常佳狀態(tài)。

1.3 密封失效原因分析

現(xiàn)場調(diào)研和圖紙分析認為軸承座密封短時間內(nèi)失效主要原因有：

1、軸承座內(nèi)背靠背雙油封靠近堿槽側(cè)板的油封一直處于無油的干摩擦工作狀態(tài)。長期的干摩擦不僅使油封密封性能大打折扣，還會大幅度的降低油封的使用壽命；

2、密封環(huán)境惡劣，洗瓶機正常生產(chǎn)時個別堿槽的溫度可以達到 85℃，堿液濃度可以達到 3%，這就對油封的材質(zhì)有著嚴苛的要求，必須有耐高溫、耐堿腐蝕、耐磨的性質(zhì)；

3、設(shè)備停機時，在軸承座與側(cè)板間殘留的堿液會凝固、析出微小白色顆粒晶體，而這些殘留物在下次洗瓶機啟動時，又加快了油封與驅(qū)動軸的磨損；

4、驅(qū)動軸軸頸表面的粗糙度和光潔度不合格。油封裝配區(qū)軸頸的粗糙度 Ra 應(yīng)當處于 0.4 ～ 0.8μm，如果軸頸表面太粗糙，油封的唇口很容易被磨壞。

2 軸承座密封的優(yōu)化設(shè)計

基于以上的原因分析，我們重新設(shè)計優(yōu)化了驅(qū)動軸軸承座密封結(jié)構(gòu)，我們把軸承座設(shè)計一個具有通油回路的結(jié)構(gòu)，在原先背靠背相連的油封中間放置一個帶通油槽的隔圈。在洗瓶機運轉(zhuǎn)時，我們在進油嘴（件 9）定期加注適合的潤滑油，因為帶通油槽的隔圈（件 7）存在，潤滑油從出油嘴（件 10）排出，兩個背靠背的骨架油封與改進后的軸承座因為通油槽的隔圈形成一個油封隔離腔，油封隔離腔的存在，使內(nèi)外兩側(cè)的骨架油封都能形成薄而均勻的油膜，不再處于以往的干摩擦，極大的延長了油封的使用壽命。在正常生產(chǎn)中，通過定期檢查軸承座出油嘴（10）排油情況（色澤、稀釋度），必要時可借助化學(xué)試劑（酚酞試劑）檢測是否有堿液滲漏入油封隔離腔內(nèi)部。由此可以判斷軸承座內(nèi)部靠近堿槽側(cè)板的油封是否失效，防止以往因為密封失效不能及時發(fā)現(xiàn)，進而損壞了驅(qū)動軸軸承。

除了更改軸承座結(jié)構(gòu)，我們還做了以下的優(yōu)化設(shè)計：

1、堿槽側(cè)板內(nèi)側(cè)焊接了弧形阻流環(huán)（件 11），阻止因為噴淋、激蕩而在側(cè)板上附著的堿液流入驅(qū)動軸軸承座內(nèi)；

2、在軸承座內(nèi)側(cè)與驅(qū)動軸連接處，設(shè)置了一種旋轉(zhuǎn)軸端面水封（件 12），可防止堿液槽體內(nèi)形成的高位泡沫隨著旋轉(zhuǎn)軸和載瓶架的轉(zhuǎn)動，鉆入軸承座內(nèi)部；

結(jié)語

2018 年初實施技術(shù)改進以來，我們連續(xù)跟蹤發(fā)往印尼、緬甸等地十多臺洗瓶機。均運轉(zhuǎn)良好，該位置無滲漏現(xiàn)象，從排油嘴出油情況可以判斷，內(nèi)部骨架油封能有效密封。同時，油封作為一個易損密封件，本身有著自己的密封壽命，從目前跟蹤情況來看 , 新結(jié)構(gòu)能將該油封有效密封壽命延長到洗瓶機大修，旺季保障生產(chǎn)線連續(xù)工作。生產(chǎn)線效率提高，維修難度和頻率降低，維修檢查更加方便，上海上儀股份公司創(chuàng)造了較好的社會效益，也使公司的洗瓶機提升了一個檔次，鞏固了市場占有率。