本发明涉及湿式球磨机设备，特别是一种密封装置及其安装方法。

背景技术：

为了防止磨机内浆液从进料管与螺旋套之间漏出，湿式球磨机一般采取密封垫片密封，如图1所示：这种密封装置连接在进料管14和螺旋套15之间，参见图2所示，包括密封垫片16、密封垫压兰18和密封垫紧固螺栓17，属轴向密封，该密封的原理是通过旋紧密封垫紧固螺栓17推动密封垫压兰18进而将密封垫片16牢固地压紧在螺旋套15上，压紧后的密封垫片16充填于螺旋套内孔与进料管空隙达到密封的目的。

这种密封的主要特点是：适合静密封，如用于动密封，不仅要求密封圆周填充间隙均匀（即进料管与螺旋套内孔之间间隙均匀），而且转动的螺旋套内孔与进料管外壁密封垫接合部位的表面光洁度、圆度误差及同心度误差精度等级要求均较高，这样才能保证相对较好的密封效果。而具体到现场实际情况，首先从磨机进料管来分析：一般湿式球磨机进料管属铸钢浇注成型，外表面未进行机加工处理，表面光洁度较差，导致湿式球磨机运转时，螺旋套旋转时密封垫接触外表面较粗糙的进料管时不仅磨损加剧；同时由于管壁凹凸不平，不停地滴落在进料管外壁上的含固浆液随螺旋套的运转形成“旋转液流”，沿进料管壁的凹处“爬入”密封垫与进料管外壁间隙，爬入的含固浆液加剧了进料管外壁与密封垫的磨损，磨损产生的缝隙导致该部位浆液泄漏越来越大，更换密封垫后又会重复上述过程，并且随着进料管磨损量的加大，密封垫无法填满进料管与螺旋套的缝隙，湿式球磨机磨头漏浆的频次越来越高，不仅影响企业安全文明生产水平，更为严重的是从该部位泄漏的浆液会随着磨机的运转渗入磨头轴瓦的油室，磨头轴颈与轴瓦面临损坏停运的重大设备风险。

为了消除湿式球磨机入口漏浆故障，提高企业设备健康及安全文明生产水平，一些企业对磨机入口漏浆部位零件进行改造，现在有这样几种改造的解决办法：

第一、采用轴向填料密封方式：根据磨机进料管尺寸设计、制造填料室，与水泵、搅拌器类设备填料室不同的是该填料室、填料及压兰均安装在旋转的湿磨螺旋套（或锥形套）上，填料室内无水封环。磨头密封依靠压兰压紧充填于进料管与填料室的填料而达到轴向密封的目的。

第二、采取径向机械密封方式：根据磨机进料管尺寸，设计、制造机械密封，通过机械密封动静环设定的端面比压来达到密封的目的。

第三、采取引流方式：在湿式球磨机进料管与螺旋套接合部位上方安装冲洗水喷头，然后在磨头下方安装接水斗，将湿式球磨机进料口泄漏的浆液冲入接水斗内，通过接水斗下方的引流管外排。

由于一些客观原因，采用第一种方法只能适当延长磨头漏浆的周期，主要原因是该种密封装置与密封垫采用相似的密封方式，即靠挤压消除动静工作面缝隙的方法来达到避免浆液泄漏的目的，而用于动静工作面的挤压密封需要解决的主要问题是有足够的润滑液冷却液（对填料来说一般采用清水作为润滑冷却液）来带走磨擦产生的热量和减少动静工作面的磨损，但由于该填料室与应用于水泵上的填料室不同的是安装于旋转的磨机筒体上，无法在填料与进料管之间接入冷却润滑水，以致这种干磨擦不可避免会加速填料与进料管外壁的磨损，磨损产生的动静工作缝隙被磨机筒体内的含固浆液填充会变得更加粗糙，磨擦系数增大后会更加速工作面的磨损；其次，对于回转运动，动静零件的同心度是保证接触部位减少磨损的必要条件之一，而就湿式球磨机而言，进料管工作在物料不断冲击的工作环境中，其无序的振动导致进料管不停地偏离螺旋管中心，进料管外壁与填料之间因偏心产生的磨损也是该方法无法解决磨头漏浆的主要原因。因此，该方法能适当延长磨头漏浆周期的主要原因是该方法可通过增加填料室厚度，进而增大动静工作面的接触面积，起到“多个密封垫”的密封作用所致。

而第二种方法，从使用效果来看，虽然改造费用较大，但无法达到预期使用效果，主要原因首先是磨机静环座需现场定位后安装，动静环端面平行度误差很难控制在较低水平；其次由于磨机进料管工作在物料不断冲击的工作环境中，其无序的振动导致进料管不停地偏离螺旋管中心，也即动静环端面无序地工作在下部张角-闭合-再张角、再闭合……的环境中，动静环出现下张角就说明机械密封失效，同时这种无序的闭合振动会导致动静环破损；再次机械密封要求轴向窜动量一般要求在0.3mm之内，而对于湿式球磨机，为了补偿由于温度影响使磨机筒体长度发生变化而控制的轴向窜动量远远大于0.3mm，因此机封动静环端面比压变化幅度较大，动静环持续工作在端面比压较大-无端面比压的环境中，也即动静环端面工作在加压磨损-密封失效的状态中，也就无法达到预期的密封效果；再加上该机械密封直径一般都大于400mm，致使改造费用较高。

第三种引流方法，实际上没有从根本上解决磨头进料端泄漏密封问题，而仅仅是对泄漏出来的浆液进行疏导引流，未对该缺陷进行彻底根治。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种湿式球磨机进料密封装置、密封系统及其安装方法，要解决传统密封装置密封效果差、使用寿命短、而且对机器有磨损的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种湿式球磨机进料密封装置，轴向上依次包括射流座、密封垫、射流体和迷宫压兰；所述射流座固定连接在进料管上；所述射流体通过连接件与射流座连接、且两者之间形成的环形空腔为集流室；所述密封垫连接在射流座与射流体之间；所述迷宫压兰套接在射流体的端部、且两者之间连接有至少两道轴向O型密封圈。

所述迷宫压兰是环形平板，其内圈上沿其轴向上开有环形凹槽，每个环形凹槽中对应连接一道轴向O型密封圈，且两者间隙配合。

所述射流座为整体机加工构件、包括环形板和垂直位于环形板外边缘的环向设置的连接凸缘，所述连接凸缘的顶端与环形板上表面平齐、底端超过环形板的下表面，连接凸缘上均匀间隔环向开有射流座法兰孔；所述环形板上开有射流座进水孔。

所述射流座进水孔至少有两个、均匀设置在环形板的上，所述进水孔为螺纹孔、且与进水管接头螺纹连接。

所述射流体包括环形板、垂直位于环形板外边缘的环向设置的连接凸边和垂直位于环形板内边缘的环形颈圈，所述连接凸边和环形颈圈分别位于环形板的两侧，其中连接凸边的顶端超过环形板的上表面、末端与环形板的下表面平齐，环形颈圈的顶端与环形板的上表面平齐、末端超过环形板的下表面；所述连接凸边上均匀间隔环向开有射流体法兰孔，所述射流体法兰孔和射流座法兰孔对应设置并通过连接件连接。

所述连接凸缘还开有两个射流座销孔、且每两个射流座销孔为一组相对设置在连接凸缘的对侧，且每个射流座销孔位于两个射流座法兰孔之间；所述连接凸边上还开有射流体销孔，所述射流体销孔与射流座销孔对应设置，两者通过销轴连接。

所述轴向O型密封圈紧密套接在射流体的环形颈圈末端、对应迷宫压兰位置。

一种应用所述的湿式球磨机进料密封装置的密封系统，包括螺旋套、进料管和连接在两者之间的密封装置，其中射流座固定连接在进料管的外壁上；所述射流体的环形颈圈的末端位于螺旋套内孔中、且不超过螺旋套的内表面；所述迷宫压兰位于螺旋套的外表面、且两者通过紧固件连接；所述射流座的环形板、射流座的连接凸缘、射流体的连接凸边、射流体的环形板以及进料管的外壁之间形成集流室。

所述迷宫压兰和螺旋套的外表面之间连接有径向密封垫。

一种如所述的密封系统的安装方法，具体步骤如下：

步骤一，根据磨机工况负荷运行时螺旋套轴向位移量，对射流座进行轴向定位、并与进料管的外壁固定连接。

步骤二，将轴向O型密封圈嵌进迷宫压兰的环形凹槽内。

步骤三，将安装有轴向O型密封圈的迷宫压兰安装在射流体上。

步骤四，在射流体与射流座之间加装密封垫后；将装有迷宫压兰的射流体连接在射流座上。

步骤五，安装进料管。

步骤六，沿轴向推动迷宫压兰和径向O型密封圈贴紧至螺旋套端面、通过紧固件紧固。

步骤七，连接密封水管路，通过进水口接头接入射流座上的进水口，两路水源管路上应分别加装阀门，至此，完成密封装置的安装，开始投入使用。

与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果：

与湿磨机浆液接触区域设计射流体和射流座，两者配合，在进料管与螺旋套之间形成集流室和喷射流道，利用喷射流道出射的高速水流将磨机滴落在进料管外壁上的浆液冲入磨机内部，同时利用喷射流道处高速水流产生的真空，将螺旋套内孔与射流柱体外壁缝隙间的流体吸入射流区域内，与射流一起流入磨机筒体内。而在螺旋套的外端面设计了迷宫压兰、径向密封垫和轴向O型密封圈可对未彻底进入真空区域的流体进行密封，三重密封有效地保证了湿式球磨机磨头密封装置的零泄漏，实现磨头进料管部位无泄漏，保证了湿式球磨机的键康稳定运转与工厂的安全文明生产水平。

本发明与现有的湿式球磨机磨头密封技术比较，有如下优点：

1、充分利用湿式球磨机内部可引入水流的特点，在磨头水料配比的水量计量表后引入射流密封水，在不破坏原磨机系统水料平衡的基础上设计磨头密封装置。

2、利用喷射流道高速水流及水流附近产生的真空对磨头浆液进行非接触式密封，设备零件无磨损，使用寿命长。

3、充分利用进料管受物料冲击振动的特点，有效地消除了射流体与进料管缝隙间结垢堵塞、异物堵塞的可能。

4、设计的迷宫压兰和轴向O型密封圈，最大限度地保证了未进入射流负压区域内的水流沿射流枪外壁泄漏。

综上，本发明对浆液部分采取的射流式非接触密封方案可起到较好的磨头密封效果，同时该方案在原系统上改造简单、改造费用较低，能满足工厂设备健康运转及安全文明生产要求，易于在湿法球磨机上推广应用。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

图1是现有密封装置的结构示意图。

图2是图1的I部的局部放大结构示意图。

图3是本发明的结构示意图。

图4是图3的II部的局部放大结构示意图。

图5是本发明的射流座的结构示意图。

图6是本发明的射流座的剖面结构示意图。

图7是本发明的射流体的结构示意图。

图8是本发明的射流体的剖面结构示意图。

图9是本发明迷宫压兰的结构示意图。

图10是本发明迷宫压兰的剖面结构示意图。

图11是图10中III部的局部放大结构示意图。

附图标记：1-螺旋套、2-迷宫压兰、3-径向密封垫、4-第一轴向O型密封圈、5-第二轴向O型密封圈、6-射流体、61-射流体法兰孔、62-射流体销孔、7-紧固件、8-射流座、81-射流座法兰孔、82-射流座销孔、83-射流座进水孔、9-连接件、10-进水管接头、11-进料管、12-集流室、13-密封垫、14-进料管、15-螺旋套、16-密封垫片、17-密封垫紧固螺栓、18-密封垫压兰。

具体实施方式

实施例参见图1所示，这种湿式球磨机磨头射流密封装置，包括射流座8、射流体6、迷宫压兰2、供水系统以及密封圈、密封垫等密封件。

参见图3所示，所述射流座8为整体机加工构件、套接在进料管11的外侧，参见图6所示，所述射流座8包括环形板和垂直位于环形板外边缘的环向设置的连接凸缘，所述连接凸缘的顶端与环形板上表面平齐、底端超过环形板的下表面，参见图5所示，连接凸缘上均匀间隔环向开有射流座法兰孔81；连接凸缘上还开有射流座销孔82，所述射流座销孔82有两个、相对设置在连接凸缘的对侧，且每个射流座销孔82位于两个射流座法兰孔81之间；所述环形板上开有射流座进水孔83，所述射流座进水孔83有两个或更多、均匀设置在环形板的的分度圆上，所述进水孔为螺纹孔，与进水管接头10螺纹连接，并通过进水管接头10与进水管连接。

参见图3所示，所述射流体6为整体机加工构件、套接在进料管11的外侧、并与射流座8通过连接件9连接，其中连接件9为法兰连接螺栓，参见图8所示，所述射流体6包括环形板、垂直位于环形板外边缘的环向设置的连接凸边和垂直位于环形板内边缘的环形颈圈，所述连接凸边和环形颈圈分别位于环形板的两侧，其中连接凸边的顶端超过环形板的上表面、末端与环形板的下表面平齐，环形颈圈的顶端与环形板的上表面平齐、末端超过环形板的下表面，所述环形颈圈的末端位于螺旋套1内孔位置、且不超过螺旋套1的内表面，环形颈圈的末端还套接有迷宫压兰2。

所述迷宫压兰2位于螺旋套的外表面一侧、两者通过紧固件7连接，所述紧固件7为紧固螺栓，参见图9所示，迷宫压兰2上环向开有一圈穿过紧固件7的连接孔，参见图10、图11所示，所述迷宫压兰2的内圈上沿其轴向至少平行开有两道环形凹槽，每个环形凹槽中对应连接一道轴向O型密封圈，本例中，迷宫压兰2的内圈上平行连接了第一轴向O型密封圈4和第二轴向O型密封圈5，其中第一轴向O型密封圈4和第二轴向O型密封圈均与环形凹槽间隙配合，因此多道轴向O型密封圈在工作时形成迷宫密封，有效地防止流体沿射流体6外壁与螺旋套1内孔缝隙泄漏，同时在迷宫压兰2与螺旋套之间还连接有密封垫3，可有效地防止流体沿螺旋套外表面泄漏。

参见图7所示，连接凸边上均匀间隔环向开有射流体法兰孔61，所述射流体法兰孔61和射流座法兰孔81对应设置并通过连接件9连接；连接凸边上还开有射流体销孔62，所述射流体销孔62与射流座销孔82对应设置，两者通过销轴连接，起到定位的作用，之后依靠连接件9将射流座8和射流体6固定连接。

参见图3所示，所述射流座8的连接凸缘和射流体6的连接凸边对接、且两者之间连接有密封垫13，射流座8的连接凸缘和射流体6的连接凸边对接之后，射流座8的环形板、射流座8的连接凸缘、射流体6的连接凸边、射流体6的环形板以及进料管11的外壁之间形成集流室12，集流室12的主要作用是保证射流体出口流量和压力的稳定。

参见图4所示，本发明的工作原理为：射流密封水通过进水管进入集流室12，射流密封水在集流室12稳压后，进入射流体6的环形颈圈与进料管11形成的喷射流道，参见箭头方向，在螺旋套1内孔处发生喷射，射流密封水将湿式球磨机运转时滴落在进料管11外壁上的含固浆液冲洗入磨机筒体内；同时由于射流体6出口处的高速水流会在水流侧附近产生负压，使沿螺旋套1的内表面k溅落滑落在螺旋套1内孔的内壁c与射流体6外壁之间的缝隙m附近的流体被吸入到射流区域内，与射流一起流入磨机筒体内，为消除未被负压区域抽吸干净的流体沿射流体6的外壁与螺旋套内孔的内壁c的缝隙m泄漏，在螺旋套1的外表面安装了迷宫压兰2，该迷宫压兰2的内孔设置多道环形凹槽用于对应连接轴向O型密封圈，由于环形凹槽与 轴向O型密封圈设计为间隙配合，因此环形凹槽与紧束在射流体6外壁的轴向O型密封圈在工作时，轴向O型密封圈之间交错运动、形成迷宫密封，有效地防止流体沿射流体6外壁与螺旋套内孔的缝隙m泄漏。

本发明射流座、射流体的设计方法，具体步骤如下：

步骤一，对进料管11水平部分的外径的圆度进行检查，如进料管11圆度误差超过0.1mm，需对进料管水平部分外径进行机加工达到该技术指标。然后按照进料管的外径加工制作射流座8和射流体6，制造时需要注意的几个技术问题：

第一、为保证射流座、射流体安装强度，环形板的厚度不小于8mm。

第二、射流座、射流体法兰孔需配钻机加工。

第三、射流座、射流体的销孔需配对刮销，且宜对称布置。

第四、射流座环形板的内径（进料管外径E）按间隙配合公差（H）加工。

第五、射流体环形孔圈的内径D需大于进料管外径E的0.5mm～0.8mm。

第六、射流体环形孔圈的外径C需小于螺旋套内孔内径c的0.8mm～1mm。

第七、射流座上加工的进水孔宜加工成标准管螺纹，以通过对丝与进水管接头相连。为保证进水量在集流室内均衡与稳定，最好加工2个或更多的进水孔且对称布置。进水孔直径根据“各进水管内径截面积之和大于射流体内径D与进料管外径E构成的圆环截面积之差”确定。进水孔的径向位置应确保进水孔截面积能全部进入集流室12且应预留螺纹与进料管的安装尺寸。

第八、射流体长度应控制在螺旋套内孔厚度+迷宫压兰2厚度之和的基础上，再加上200mm的安装尺寸。

本发明的迷宫压兰2设计方法：首先测绘磨机螺旋套原进料密封压兰孔距、孔径，根据该孔距加工迷宫压兰2的孔径孔距，结合现场实际情况确该迷宫压兰2的厚度、环形凹槽的数量、槽宽和槽深，本实施例中迷宫压兰2的厚度为20mm、有两道环形凹槽、每个环形凹槽的槽宽和槽深均按4mm设计。

本发明的密封装置的安装方法，具体步骤如下：

步骤一，根据磨机工况负荷运行时螺旋套轴向位移量n，对射流座8进行轴向定位：首先查阅说明书或通过测量磨机工况负荷运行时螺旋套轴向位移量n，射流座轴向定位尺寸以螺旋套1的内表面k为基准，在螺旋套轴向位移量n的基础上，加上射流体高度和射流体与射流座之间密封垫片的厚度，即为射流座内侧端面在进料管的轴向位置，射流座通过焊接方式或其它方式固定在进料管的外壁上，焊接时注意控制射流座的侧端面与进料管的中心线的垂直度误差不小于0.1mm。

步骤二，将轴向O型密封圈嵌进迷宫压兰2 的环形凹槽内。

步骤三，用塞尺或其它薄片类工具次序将安装有轴向O型密封圈的迷宫压兰安装在射流体6上：其中O型密封圈选择时应小于射流体颈圈外径C，以保证安装后的轴向O型密封圈能紧束在射流体的外壁上。

步骤四，安装射流体6，将装有迷宫压兰的射流体通过与射流座配销的两个圆柱销径向定位后通过螺栓连接，为防止集流室12内的水从接合面泄漏，安装时在射流体与射流座之间加装密封垫13。

步骤五，安装进料管11，对进料管进行安装找正，找正精度应满足射流体外径C与螺旋套1内孔的内壁c的缝隙m圆周误差小于0.3m。

步骤六，固定迷宫压兰2，沿轴向推动迷宫压兰2和径向O型密封圈3贴紧至螺旋套端面，安装法兰螺栓后紧固。

步骤七，连接密封水管路，在磨头供水计量表后取两路水源，通过进水口接头10接入射流座上的进水口，两路水源管路上应分别加装阀门，至此，完成密封装置的安装，开始投入使用。

磨机投运前，打开两路水源密封水阀门；由于该密封水源取于磨头供水计量表计后，所以，该水量对原磨制系统水平衡不产生影响；磨机停运后，关闭二路水源密封水阀门。