直縫焊管生產線液壓密封系統改進

  廣州某鋼管有限公司于2000年從美國引進二手UOE直縫焊管生產線。由于設備舊、閑置時間長等原因，幾乎所有的油、氣、液缸均存在問題。尤其是密封結構落后，磨損、泄漏嚴重。UOE生產流程包括：板探(翻板)、刨邊、U成形、O成形、焊接預焊、內焊、外焊、水壓擴徑、修端、超聲波檢測。
       該生產線的油、氣、液缸數量很多，工作形式復雜，臥、立、斜缸均有，壓力＜36MPa，使用介質有液壓油、水-乙二醇、氣等，往復速度＜5m/s，行程10-1500mm，往復頻率不高。其中O機主、輔缸、U機主、輔缸，水壓擴徑動力缸是該生產線的關鍵部分。
       一、O機主缸
       該油缸是O成型工序鋼板的壓下缸，工作介質原為水-乙二醇，現為46#液壓油，缸徑φ1663.7mm，桿徑φ1606.55mm，行程約1.1m，工作壓力28MPa，最大壓力35MPa。原密封件采用V形夾布組合圈，現場檢測發(fā)現原安裝的密封件置呈180°扭轉，已失去唇口密封的意義。油缸本身磨損嚴重，部分拉傷痕跡深達1.5mm。因缸體龐大無法采用鏜缸修復，經補焊、打磨后，油缸內表面質量有較大改善，但仍未恢復到理想的狀況，而V型夾織物組合密封的結構形式除了有抗高壓、密封可靠的優(yōu)點外，對配摩面的要求不像其他密封形式那么苛刻，決定仍采用原來的V形夾織物橡膠組合密封。但在具體結構形式及材料方面有針對性地作了改進。
       1.原件整套密封為5件/套，單件產品高度60mm，而且由于夾織物橡膠材料相對較硬，易造成裝配上的困難。決定在保證其原密封組件安裝溝槽不變的前提下，將單件高度改小，增加組件數量，由原5件/套增至11 件/套。隨著整套組合密封件數增加，密封唇口也相應增多，加強了密封效果，同時由于結構輕巧，裝配質量改善，徹底杜絕了安裝扭轉現象。
       2.原件中密封環(huán)材料全為夾織物橡膠材料，特點是耐高壓，但油缸返程時低壓密封效果不理想。經測算并考慮系統壓力變化等因素，決定采用以夾織物橡膠材料密封環(huán)與純膠材料密封環(huán)交替裝配的密封形式(圖1)，從而保證高、低壓工況下密封效果良好。

圖1

       二、O機輔缸
       該油缸主要起平衡及輔助加壓作用，共兩個，立式，基本工況同$機主缸。現場檢測發(fā)現缸內表面及活塞桿均存在嚴重拉傷，最深處達1-2mm。從原廠家反饋的信息是O機輔缸存在著嚴重外漏和內泄。經分析，造成泄漏的原因是原密封系統結構及材料選擇不合理，潤滑不良等。經補焊修復后，對密封系統進行改進。

圖2

       1.O機輔缸密封結構改進
       活塞缸徑為546.1mm，原采用多道鑄鐵活塞環(huán)，在潤滑不佳或偏心的情況下極易拉傷油缸表面，在不改動原密封溝槽尺寸的同時，采用組合滑環(huán)密封結構，如圖2。滑環(huán)采用填充改性聚四氟乙烯材料，具有自潤滑性，可避免缸運行過程中的爬行現
象，增強強度、耐磨性、導熱性等機械性能。彈性體采用耐油橡膠，根據工況條件確定了恰當的壓縮量，用于提供預緊力，在滑環(huán)磨損時依靠其彈性起補償作用。導向環(huán)采用增強型工程塑料，具有很好的耐磨性和抗擠出性。
       2.活塞桿密封
       活塞桿徑501.65mm，原采用V形夾織物橡膠組合密封，現采用與圖1 相同的結構，由夾織物橡膠與純膠兩種材料的V形密封環(huán)交替裝配，以保證高低壓密封性能均保持良好。另一方面，增加了有效導向長度，可減少油缸的偏心和偏磨情況。
       3.法蘭面密封
       缸體與法蘭面之間原采用O形圈密封，同樣存在著泄漏問題。主要原因是壓縮量偏小耐壓不足，現改為O形圈與尼龍擋圈組合密封形式(圖3)，同時提高橡膠硬度及O形圈壓縮量。

圖3

       三、水壓擴徑動力缸
       該液壓缸用于檢測焊管的焊接質量及消除焊接應力，臥式，常溫工作，介質為乳化液，壓力最大35MPa，行程2m，缸徑＞1m。原密封采用鑄鐵活塞環(huán)，經檢測缸體內表面嚴重拉傷需修復，且活塞溝槽底部加工質量粗糙，桿密封件已遺失，按其安裝溝槽結構分析應為3 形夾織物橡膠組合密封圈。
       改進時采用V形夾織物組合密封（圖4），其優(yōu)點是密封可靠并可補償。考慮到該臥式缸缸徑大、自重大、密封介質粘度低、自潤滑差且工況惡劣，維護時拆卸工作量大、周期長。因此，密封系統必須具有可補償調整的功能，而V形夾織物組合密封的形式恰有此功能。采用了寬大的銅質支承環(huán)，以適應其惡劣工況。
       整個液壓密封系統改進安裝歷時半年，系統運行至今近兩年，密封效果良好。

圖4