由于卧螺离心机可连续工作、能源消耗低、成本投入少、工作环境相对干净等特点，其在城市污水处理行业中得到广泛应用。但由于污水处理行业的工况相对恶劣，处理的污水有一定的腐蚀性，且卧螺离心机原有设计中采用的密封结构针对性不强，污水易透过间隙进入轴承工作腔，造成轴承的损耗，使轴承有效工作时间未达到设计要求，进而影响了机器的正常运作。

1 卧螺离心机的工作原理

污水直接进入离心机的转鼓与螺旋的工作腔体中，根据颗粒物质与水密度的不同，在机器转鼓旋转产生的离心力作用下密度大的颗粒物质沉降到转鼓壁上，使固液分离。通过螺旋的推料作用，使杂质从固相口出料，水通过溢流从液相口流出。

2 卧螺离心机工作时存在的问题及原因分析

卧螺离心机直接与污水接触，如果轴承工作腔密封条件不好，在运行过程中可能使污水渗入轴承的工作腔，润滑油与水接触，导致性质改变，使轴承失去油膜保护，形成干摩擦；同时，污水中的腐蚀性物质对轴承会有很强的破坏性，直接导致轴承的损坏。

根据卧螺离心机的工作环境，结合现场情况分析认为，离心机在正常工作下，由于旋转产生离心力，使污水紧贴转鼓壁，在没有发生堵料以及出水口堵塞的情况下，污水不会与轴承旋转工作部件表面接触，更不可能渗透到轴承工作腔中。但在停机过程中，随着机器转速降低，离心力也降低，可能导致紧贴转鼓壁的未处理污水残留以及清洗水混合液由于重力影响向下掉落，与轴承旋转工作部件表面处接触。

油封由于其固定端也是旋转件，在机器停止工作前，由旋转所产生的离心力也可能使密封唇向外扩张，使唇与轴之间产生间隙，混合液从间隙处进入工作腔体内，与轴承接触，导致轴承失效损坏。

3 卧螺离心机密封结构的改进

3.1 油封的改进

普通油封，以骨架油封为例。普通油封多以孔作为定位面，靠唇与轴的接触达到密封目的，这种结构在定位孔不作旋转运动、轴为旋转件的场合应用十分广泛。

由于卧螺离心机不仅与油封唇接触的轴在旋转，连油封定位处的转鼓也是旋转件，因此普通型油封不能满足密封要求。根据离心机的特点，研制了一种具有针对性的新型孔用油封。

新型孔用油封是以轴进行定位，以唇与孔的结合而达到密封效果。这是根据卧螺离心机螺旋与转鼓都是旋转件的特点设计的，当机器在旋转过程中，产生的离心力会使新型孔用骨架油封唇紧贴转鼓上与之接触的孔，使混合液无法通过该间隙渗入。当机器停止工作，由于新型孔用骨架油封的弹簧力作用，仍然可以使油封唇紧贴孔壁。

采用新型孔用油封，无论是在机器运转过程中还是在停机前的清洗以及停机等待的时间内，混合液都不会通过间隙进入轴承工作腔中。

3.2 密封结构的改进

3.2.1 组合型密封结构的设计

在保留原有密封结构的基础上，采用新型孔用骨架密封来密封轴与孔的间隙，用O型密封圈密封两结合端面，即动静密封相结合的组合型密封结构。

混合液在重力作用下下落到顶盖上，部分飞溅到新型孔用骨架油封，由于自身的弹簧存在的向外张力以及旋转所产生的离心力使密封件的唇口紧贴螺旋壁，使液体无法进入腔体中。即使转鼓旋转所产生的离心力使油封的唇口扩张力超过了其自身弹簧所产生的收缩力，而使唇口脱离螺旋轴，由于腔体中无液体进入，所以不会有液体通过腔体进入轴承工作腔体中，而导致润滑油失效及轴承腐蚀。在顶盖与转鼓的结合面处增加了O型密封圈，可有效地组织液体可能通过不完全密封的两平面直接进入轴承工作腔体中。采用该组合型密封结构，在原有的基础上增加了顶盖与转鼓结合面处的密封性，这样就达到了保持轴承工作环境稳定的效果。

3.2.2 密封组件材料的选择

在没有特殊要求的工作环境下，为节约成本，骨架密封件生产所采用的材料是丁腈橡胶。丁腈橡胶是由丁二烯和丙烯腈共聚制得一种合成橡胶，在一定温度范围内具有良好的耐油和耐腐蚀性能，其对氢氧化物、盐和接近中性的酸具有良好的耐腐蚀性能。但在耐强氧化性介质和氯化碳氢化合物，以及耐酸、耐碱、耐腐蚀的性能上相对不足。氟橡胶是一种含有氟原子的合成橡胶，氟橡胶具有耐高温、耐油、耐侵蚀、耐酸碱性能良好的特性，但制造成本相对较高。

以LW530卧螺离心机为例，其分离因数为2160g，即产生的离心力是2160g，就新型孔用骨架油封而言，其唇口即使在清洗时，LW530开变频频率为15Hz，机器所产生的离心力是324g，足以使唇口紧贴螺旋壁。

当机器逐步停止，离心力无法使混合液停留在转鼓壁上，混合液自由下落，但由于新型孔用油封中的弹簧的张力，唇口仍然紧贴螺旋壁，使液体无法进入轴承工作腔中。螺旋与转鼓的设计理论差速为1～16r/min，实际差速较理论小。

以新型孔用油封的唇口与螺旋孔的相对转速高达16r/min，既原有密封件其唇口与螺旋轴的相对转速高达16r/min，LW530所用新型孔用油封外唇直径约为210mm。

由线速度v=2πrn/60=112mm/s，在无特殊应用要求的情况下，该速度采用丁腈橡胶作为新型油封的材料也能满足要求，且可降低成本。

但由于有些行业的污水中含有一定氯化碳氢化合物以及强氧化性介质，所以根据实际情况，对含有氯离子以及强氧化性介质的污水，应采用氟橡胶作为密封组件的主要材料。

4 结束语

针对卧螺离心机原密封结构针对性不强，污水易透过间隙进入轴承工作腔，造成轴承损坏的问题，采用新型孔用油封和动静密封相结合的组合型密封对原密封结构进行了改进，该新型密封结构下在正常工况下，使用寿命提高1.3倍左右，保证了生产的连续稳定进行。