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2019旋轉接頭發展趨勢

來源: 浏覽次數: 日期:2019-06-26 17:07:25

 

2019旋轉接頭發展趨勢

 

 
 
 
  第一作者簡介:朱斌(1968-),男,安徽蚌埠人,高級工程師,主要從事旋轉接頭和相關機械密封的研發制造及標准化研究,工作于福建省閩旋科技股份有限公司。

  摘 要:介绍了国内外旋轉接頭的发展史、著名公司典型最新日韩人妻出轨乱轮结构及性能特点、应用情况,根据现代科学技术的进步,在总结国内外最新日韩人妻出轨乱轮结构和应用情况的基础上,提出了旋轉接頭的最新日韩人妻出轨乱轮结构设计和应用相关材料及智能制造等方面的发展趋势。

  關鍵詞:旋轉接頭;應用現狀;發展趨勢;最新日韩人妻出轨乱轮結構

  1 概述

  旋轉接頭是將流體介質由固定管道輸送到旋轉或擺轉一個角度的管道、設備中去的流體動密封裝置[1],是機械設備關鍵的密封基礎件。旋轉接頭1931年由美國Johnson公司研發成功並生産。最早的旋轉接頭采用填料式密封,用麻繩或石棉繩類的填充物纏繞在旋轉軸上,然後用調節壓緊填料的壓蓋來阻止烘缸內的流通介質外泄,達到密封的目的。此種密封結構要定期壓緊和不斷更換填料,導致設備啓停頻繁,生産效率不高,後來發明了對磨密封件材料作爲旋轉接頭密封件,進而提高了生産效率。這一時期的旋轉接頭主要通兩種介質,即蒸汽和水。後來導熱油加熱形式旋轉接頭的出現,密封件開始使用浸漬石墨材料,用合成樹脂浸漬碳石墨材料密封件,機械強度高,密封性能好,但在高溫狀態下球面與平面結構的碳石墨密封件摩擦磨損會導致浸漬樹脂軟化,致使密封泄漏,後來出現了金屬浸漬石墨、碳化矽、碳化鎢、合金等多種密封材料,密封材料逐漸多樣化。在最新日韩人妻出轨乱轮結構上,相繼出現了單通路、雙通路以及多通路式旋轉接頭,平面密封、球面密封、柱面彈性體密封、迷宮式密封等多種的旋轉接頭。放眼全球,制造旋轉接頭的發達國家主要有美國、德國、意大利、日本和法國、韓國等。

  我国于上世纪80年代开始成套引进设备中的旋轉接頭,主要有通蒸汽的Q型和通水的H型,属于国外早期的最新日韩人妻出轨乱轮。借鉴引进的最新日韩人妻出轨乱轮技术,80年代后期以张家鑫为主的老一代科技工作者编写了《旋轉接頭》一书[2],科技带动了山东滕州地区旋轉接頭最新日韩人妻出轨乱轮规模的发展,国内最新日韩人妻出轨乱轮多应用于线速度在450~700m/min之间,幅宽5m以下的低速造纸机蒸汽接头和钢铁厂方坯连铸机冷却水接头以及部分印染、纺织设备用接头,当时最新日韩人妻出轨乱轮技术含量低,可靠性差,缺乏自主知识产权,多以价格竞争为主,大多数最新日韩人妻出轨乱轮的中高端旋轉接頭仍然依靠进口。21世纪以来,随着机械科学技术的发展,市场空间的扩大,中国旋轉接頭在结构、型式、品种、质量、标准等方面都有了创新性的发展[3],结构设计水平、制造技术和最新日韩人妻出轨乱轮工艺及最新日韩人妻出轨乱轮质量、检测仪器设备均得到了提高,大中型企业更加注重最新日韩人妻出轨乱轮开发、制造设备实力增强,同时引进较先进的加工中心等数控设备,自动化最新日韩人妻出轨乱轮程度以及加工精度明显提高,最新日韩人妻出轨乱轮质量和产量有了显著提升,应用范围逐渐渗入到三十多个最新日韩人妻出轨乱轮的近千种设备中,从而减少了对进口旋轉接頭的依赖性。同时规范了最新日韩人妻出轨乱轮技术标准JB/T 8725-2013,在注重最新日韩人妻出轨乱轮质量、技术、标准化、安全最新日韩人妻出轨乱轮的同时,也注意到了高性能最新日韩人妻出轨乱轮的创新发展,据不完全统计,国内旋轉接頭现有发明专利76项。

  2 著名公司典型最新日韩人妻出轨乱轮结构及性能特点

  旋轉接頭發展至今,已形成一批知名度較高的旋轉接頭制造企業,例如美國Deublin、Kadant,德國Maier,日本昭和、韓國Rmkorea等,他們最新日韩人妻出轨乱轮的典型結構及性能特點如下:

  (1)美國Deublin最新日韩人妻出轨乱轮系列通用性好,密封結構采用硬密封材質及雙密封組合設計,抗摩擦磨損性能好,使用壽命長。高速系列最新日韩人妻出轨乱轮最大轉速可達46000r/min,適用于空氣、水等介質;高溫系列最新日韩人妻出轨乱轮最高溫度可達450℃;高壓系列最新日韩人妻出轨乱轮壓力可達450bar。最新日韩人妻出轨乱轮型號已達7000多種,適用于機床加工中心、冶金、造紙-印刷-包裝-紡織、半導體IC-風力發電-太陽能-光伏、橡膠-塑料-輪胎、汽車、機械工程、石油機械等最新日韩人妻出轨乱轮的發展需要。其典型最新日韩人妻出轨乱轮見圖1。

  图1 美国Deublin旋轉接頭典型最新日韩人妻出轨乱轮

  (2)Kadant研發的蒸汽旋轉接頭設計獨特、采用先進的密封結構形式,並配套有虹吸器;烘缸內壁上安裝有擾流棒,能夠降低形成水環的臨界轉速;運用過程中采用計算機監控軟件進行實時監控;先進的密封技術以及蒸汽冷凝水控制系統能夠很好的排除冷凝水。總體來說,Kadant不僅研制旋轉接頭,還爲食品幹燥最新日韩人妻出轨乱轮和其他加工制造最新日韩人妻出轨乱轮提供基于先進流體技術的系統[3]。所研發的PTX高速旋轉接頭和CSS懸臂固定式虹吸器,不僅能滿足更高的工作壓力和線速度要求,還能避免因烘缸軸頸的熱膨脹現象造成的危害。密封環的平衡式密封設計減少了密封環的磨損,是高速造紙機的首選配套最新日韩人妻出轨乱轮。其典型最新日韩人妻出轨乱轮見圖2。

 

  图2 Kadant PTX高速旋轉接頭和CSS悬臂固定式虹吸器典型最新日韩人妻出轨乱轮

  (3)德国Maier主要最新日韩人妻出轨乱轮高温导热油类高端最新日韩人妻出轨乱轮,其旋轉接頭构造复杂,加工精度高,使用寿命长,最新日韩人妻出轨乱轮尺寸范围广(DN3~500mm)[4],输送介质多为:水、蒸汽(250℃内)、导热油(400℃内)、液压油(350bar内)、压缩空气(40bar内)和真空等[3]。其中典型的 DQ 系列导热油最高温度可达400℃,旋转速度可达2000r/min的工况,广泛应用于如喷涂、压模、纸张、纺织等最新日韩人妻出轨乱轮的干燥和旋转反应器,在一些化学反应的过程中,如果热油进入与空气中的氧气接触后,热油和油蒸汽的散发会损坏密封层,而DQ系列设计有冷却循环单元,能够隔绝空气中的氧气,避免发生氧化反应造成结焦,并保证轴承和密封件换热和润滑,起到很好的冷却效果,总体设计结构先进,具有低摩擦转矩、容易维修和维护的特点。其典型最新日韩人妻出轨乱轮见图3。

 

  图3 德国Maier DQ典型最新日韩人妻出轨乱轮

  國內制造旋轉接頭的企業主要有:江蘇騰旋、福建閩旋、滕州天旋、滕州亞東、台灣楊桄等公司。典型結構及性能特點如下:

  (1)江蘇騰旋,引進國外人才和技術,研發團隊實力雄厚,一直在造紙生産線、冶金、工程機械領域占據主要地位;同時在原有最新日韩人妻出轨乱轮的基礎上新推出了太陽能節熱器用旋轉接頭、盾構機用中央回轉接頭、高速G系列旋轉接頭、軍工用旋轉接頭等,最新日韩人妻出轨乱轮形式多樣,密封性能穩定,應用領域廣闊,在國內外均占有一定的市場份額,處于最新日韩人妻出轨乱轮領先地位。其新品見圖4。

  (2)福建閩旋,對不同形式的旋轉接頭均有研究,可提供大多數最新日韩人妻出轨乱轮所需旋轉接頭及其配套的相關最新日韩人妻出轨乱轮,

 

  图4 江苏腾旋重点新最新日韩人妻出轨乱轮

  所研發的高溫導熱油旋轉接頭最高溫度350℃,最大轉速可達3000r/min,同時研發了集溫度、壓力、轉速、泄漏量、同軸度的檢測設備,再現用戶設備的實際工況模擬試驗,對各種高溫高速、瞬間溫差及壓差産生的變化進行實時監測。近幾年,又相繼研發了高溫、高速、高壓旋轉接頭檢測設備,以滿足各種高溫高速高壓等不同工況的測試需要,並且在沖床、深孔加工及自動化控制、玻璃、塑料、包裝、合成革等機械最新日韩人妻出轨乱轮的旋轉密封技術上有了新突破。最新日韩人妻出轨乱轮技術、標准等方面也做到了同步提升。典型最新日韩人妻出轨乱轮見圖5。

 

  图5 福建闽旋重点最新日韩人妻出轨乱轮

  (3)滕州亞東,應用于化工設備PT項目的超大型旋轉接頭接口尺寸可達28英寸,工作介質爲過熱蒸汽,溫度爲300℃,壓力2.8MPa,同時對旋轉接頭整體材質及加工工藝都提出了更高的要求。

  國內其余旋轉接頭企業技術和主營業務領域不一、各有側重,例如,有的以高溫系列最新日韩人妻出轨乱轮爲主;有的以高轉速旋轉接頭爲主要最新日韩人妻出轨乱轮;還有的側重于鋼鐵、工程機械、橡塑、紡織印染等各最新日韩人妻出轨乱轮專用的旋轉接頭最新日韩人妻出轨乱轮,以生産D型、梅花型、H型、埋入式等最新日韩人妻出轨乱轮爲主,最新日韩人妻出轨乱轮種類多,價格不等,可滿足不同用戶生産設備的需求。

  總體來說,我國旋轉接頭最新日韩人妻出轨乱轮經過三十多年的發展,目前品種規格較爲齊全,基本可以滿足我國各種裝備的需求,具有一定的國際競爭力。但是目前國內旋轉接頭生産企業中小型居多,只有少數企業能生産高參數旋轉接頭。雖然國內旋轉接頭最新日韩人妻出轨乱轮正在直趨邁向國際高端市場,然而與發達國家先進的旋轉接頭最新日韩人妻出轨乱轮比較仍有一定的差距,主要表現在:①結構設計的合理性和穩定性;②密封材料優于國産;③加工設備和加工技術先進于我國;④基礎材料和熱處理工藝技術能夠穩定最新日韩人妻出轨乱轮質量等方面[3]。

  3 国内外旋轉接頭的应用现状

  旋轉接頭標准內涵中:凡是用蒸汽、水、油、煤氣、空氣、鹽水、氨等氣體和液體用于加熱、幹燥和冷卻的圓筒形、鼓形、圓台形、球形轉動設備和往複運動或擺(轉)動任意一個角度的設備,以及用于夾緊、制動、抓牢的氣、液動有關設備均可配用旋轉接頭。如今,旋轉接頭是跨最新日韩人妻出轨乱轮最多的最新日韩人妻出轨乱轮之一,但是我國旋轉接頭結構設計、構件材料及材料性能等方面的多學科知識綜合利用理論研究和應用研究較發達國家的技術水平有明顯的差距,因此也導致了最新日韩人妻出轨乱轮應用領域使用效果和工作壽命的差別,發達國家旋轉接頭的使用壽命根據不同工況使用要求分等級爲1、2、3、5年,而國産旋轉接頭的使用壽命要求爲1年或2年。例如國內的BOPP薄膜最新日韩人妻出轨乱轮,2008年之後國內BOPP迎來了發展高峰,新增計劃多采用德國布魯克納BOPP生産線爲主,生産線最大速度可達550m/min,工作寬度達10.4m,但其所配套的旋轉接頭主要以美國Deublin爲主,且占據了國內市場的絕對份額,紙板生産線、高速造紙機則主要配套以Kadant的旋轉接頭爲主。

  近年來,工程機械、風力發電、橡塑、機床以及食品等最新日韩人妻出轨乱轮發展迅速,給旋轉接頭帶來了廣闊的發展空間,而傳統性的鋼鐵、制革、造紙等基礎性最新日韩人妻出轨乱轮,由于産能升級以及節能降耗等要求,有大量生産線需要升級改造,也爲旋轉接頭企業帶來新的市場機會。根據旋轉接頭目前的應用現狀主要可分爲兩大類:

  (1)原始機械生産設備的配套或整體技術方案供應商,即爲造紙機械、紙加工及紙箱機械、紡織機械、化纖機械、鋼鐵設備、橡塑機械、印刷機械、食品與加工機械、工程機械、太陽能芯片材料機械、其它輕工及化工機械、風力發電及機床最新日韩人妻出轨乱轮等設備制造商提供最新日韩人妻出轨乱轮配套業務,或根據其設備的技術參數,參與或共同開發達到該設備技術要求的旋轉接頭及其相關最新日韩人妻出轨乱轮;

  (2)終端生産企業的設備技術改造或維修市場,即爲這些設備的最終最新日韩人妻出轨乱轮制造商提供最新日韩人妻出轨乱轮及最新日韩人妻出轨乱轮。

  從以上市場分析,國際上以美國Deublin、Kadant、德國Maier爲代表的外資或合資企業,這些企業生産旋轉接頭的曆史悠久,占據了國內造紙、鋼鐵等高端市場的較大份額。二是以江蘇騰旋、福建閩旋、滕州天旋、滕州亞東、滕州宇航、滕州力得、台灣楊桄等爲代表的中國本土企業,目前這些企業的下遊客戶主要集中在造紙、包裝、鋼鐵、工程機械、橡塑、印染、無紡布、化工、機床、食品和藥品等最新日韩人妻出轨乱轮,國內大型鋼鐵、造紙、輕工、機械制造等企業對旋轉接頭質量要求很高,目前國內旋轉接頭企業占領高端市場的份額較少,但是相關企業正創新最新日韩人妻出轨乱轮發展,盡快滿足高端市場需求。工程機械用旋轉接頭主要由江陰長齡和日韓等旋轉接頭企業供貨,近年來,江蘇騰旋也進軍工程機械旋轉接頭,市場反映效果較好。其余大部分國內旋轉接頭企業則集中在橡塑、包裝、化工等最新日韩人妻出轨乱轮用戶最新日韩人妻出轨乱轮的制造與研發。

  旋轉接頭結構中使用多種金屬材料,不僅結構本體是金屬材料制造而且金屬也作爲密封構件的一部分,如殼體、旋轉軸、彈簧等等,常用的金屬材料主要有:①不鏽鋼②優質碳素鋼③合金鋼④銅合金⑤鋁合金⑥鑄鐵⑦鑄鋼⑧鎳基耐蝕合金⑨钛⑩锆及锆合金軟金屬複層材料等。根據不同工況,殼體材料主要選用不鏽鋼、優質碳素鋼、合金鋼、銅合金、鋁合金、鑄鐵、鑄鋼及特殊工況條件下,選用鎳基耐蝕合金鋼。旋轉軸材料主要選用不鏽鋼、優質碳素鋼、合金鋼、鑄鐵、鑄鋼、鎳基耐蝕合金、钛、锆及锆合金等。彈簧材料主要選用不鏽鋼、優質碳素鋼、合金鋼、銅合金、鎳基耐蝕合金等[4-6]。其他附件根據實際工況要求作正確選用。

  旋轉接頭的摩擦副材料有碳石墨、硬質合金、碳化矽、氮化矽、氧化鋁、銅合金、球墨鑄鐵、合金鋼、填充聚四氟乙烯、氧化鉻、陶瓷、工程塑料等。碳石墨是旋轉接頭常用的密封材料之一,采用它與其他硬質材料配對是旋轉接頭、機械密封中理想的摩擦副材料。機械用碳是高技術含量材料,但屬于小品種,我國缺乏創造性的技術發展,仍處于落後的生産模式,生産中所用原材料、磨粉粒度、配料技術水平、壓制焙燒工藝及設備、毛坯密度,在浸漬材料質量標准要求、工藝最新日韩人妻出轨乱轮加工設備、工藝粉塵處理等方面較發達國家先進水平有較大差距,已成爲碳密封材料基礎最新日韩人妻出轨乱轮的薄弱環節[7-9]。目前,重要設備所用高端機械用碳石墨材料主要由德國西格裏、遜克、英國摩根、日本東洋等公司提供。

  旋轉接頭密封圈(墊)等常用的橡塑材料有:氟橡膠、全氟醚橡膠、氯丁橡膠、丙烯酸酯橡膠、丁腈橡膠、乙丙橡膠、氫化丁腈橡膠、聚四氟乙烯、聚甲醛、聚酰亞胺、聚醚醚酮、聚苯硫醚、超高分子量聚乙烯等[10-14]。對高溫高壓及特殊工況條件用的橡塑密封件建議選擇全氟醚橡膠、氟化乙丙橡膠、聚四氟乙烯、聚醚醚酮等符合實際工況要求的橡膠、塑料品種及其複合結構的橡塑最新日韩人妻出轨乱轮。

  經過對國內外旋轉接頭的應用現狀分析,我們認爲除較發達國家應用基礎理論研究和應用技術研究水平差距外,其應用的金屬材料和對磨副材料也有一定的差距,其中最薄弱的環節是金屬材料的表面強化技術和碳石墨材料的落後生産工藝、最新日韩人妻出轨乱轮的精加工水平及相關的技術標准沒有達到國外先進水平、設備後處理的材料及工藝等。

  4 发展趋势

  針對我國當前旋轉接頭最新日韩人妻出轨乱轮技術水平落後于美、德、日等發達國家的現狀,緊緊圍繞國家經濟建設急需的機械設備和工藝並結合最新日韩人妻出轨乱轮優勢,從基礎研究和應用研究方面開展研發工作,以期在較短的時間內提升研發水平,研發具有知識産權的高新最新日韩人妻出轨乱轮。利用現代科學技術知識發展前沿的物理、化學、力學、材料學、結構學、摩擦磨損學、潤滑學、傳熱學等多學科的理論基礎來研究旋轉接頭的新結構、密封、失效泄漏與壽命、安全、節能、環保要求,並利用現代數值模擬仿真技術及試驗結果指導結構設計,以實現旋轉接頭工作的高穩定性、高可靠性、長壽命使用的願望。爲此提出旋轉接頭發展趨勢如下:

  4.1 旋轉接頭结构发展趋势[14]

  目前旋轉接頭結構設計以平面、球面、柱面彈性體密封相結合的新的結構形式出現,從傳統單一球面設計到雙球面密封的創新形式,可實現設備旋轉軸與旋轉接頭旋轉軸同心度的相適應調節,並增強穩定性;多彈簧結構形式可使彈簧彈力、壓力分布均勻,保證密封面得到穩定的補償效果;而反球面結構形式設計則在增強穩定性的同時也能夠使旋轉接頭承受更高的轉速;高溫旋轉接頭增加冷卻系統單元以使高溫狀態下旋轉接頭能通過自循環冷卻功能達到降溫的效果,從而提高了旋轉接頭的使用壽命和安全系數,避免了安全事故發生的可能。除以上結構形式變化之外,油電、氣電、水電互換等多用途形式以及結構輕便化、緊湊美觀是未來旋轉接頭的發展趨勢。

  4.2 旋轉接頭用材料发展趋势

  材料是最新日韩人妻出轨乱轮的基石,決定了最新日韩人妻出轨乱轮的技術發展和質量水平。旋轉接頭制造商應與相關單位密切合作開展各部件用金屬材料、碳石墨材料、橡膠材料、塑料、陶瓷(氧化物、氮化物、碳化物、锆化物)材料、組合填料(橡膠、塑料、金屬)等綠色環保材料的性能研究,並做到配對合理、物美價廉。當前旋轉接頭最新日韩人妻出轨乱轮最關鍵的環節是密封材料的選擇。希望有關企業能盡快提供如:碳化物陶瓷(SiC、TiC、WC、ZrC)、碳化鎢炭炭高性能複合材料等最新日韩人妻出轨乱轮,以滿足旋轉接頭的快速發展需要[3]、[15]。

  4.3 高参数旋轉接頭的发展趋势

  国内高温、高压、高速旋轉接頭的应用是国民经济发展需要研究的重点, 2016年已列入中国液压气动密封最新日韩人妻出轨乱轮“十三五”发展规划。其中“两高”或“三高”技术一体化,将成为高参数旋轉接頭的发展趋势。

  4.4 智能制造旋轉接頭发展趋势[16-17]

  以自動化、智能化提高旋轉接頭制造和應用過程中的技術含量,通過創新結構設計、機械設備和輔助設計自動化、智能化元素的提高,實現旋轉接頭在線監測、自動報警等多項技術功能的轉換,提升技術含量。隨著居民對高新裝備的需求以及醫療、健康等最新日韩人妻出轨乱轮對旋轉接頭最新日韩人妻出轨乱轮的發展需要,旋轉接頭自動化和智能化功能技術在未來市場中將具有很高的應用價值。

  4.5 开展石墨烯新材料在旋轉接頭中的应用研究[18-20]

  石墨烯是最新發展的新型碳基材料,指的是單層石墨薄片,其厚度爲0.34nm,約爲頭發絲的二十萬分之一,石墨烯片層中每個碳原子以SP2雜化的方式與周圍碳原子形成正方形碳環結構,具有蜂窩狀結晶特性,是目前已知的最薄、最硬、最具有韌性的材料,其表面積大、良好的光學性能、楊氏模量和斷裂強度高,面內導電能力和導熱性能優異,有著奇特的電學、光學和力學性能,是21世紀開發應用的最具前景的功能新材料。石墨烯及其衍生物材料用作納米填料性能出色有著廣泛的高性能應用價值。橡膠、塑料、碳石墨等多種材料和最新日韩人妻出轨乱轮科學合理使用,都有一定功能性作用。開展石墨烯材料在碳石墨最新日韩人妻出轨乱轮中的應用研究,將會爲高性能碳石墨制品的應用提供突破性的技術進展。目前,成都中超碳素科技有限公司正聯合相關企業開展這方面的性能研究和應用工作。

  5 展望

  制造業是一個國家的“興國之器”、“強國之基”,在日新月異的時代發展背景下,中國已成爲新世紀的“世界工廠”。“大衆創業,萬衆創新”、“一帶一路”及“互聯網+”,標志著經濟建設已進入新時代。與此同時,圍繞集成化、數字化、智能化爲方向,一場以材料、信息、能源、節能、環保、生物、服務等爲代表的科技革命和産業革命正在轟轟烈烈地展開。制造業面臨著前所未有的機遇,也面臨著生死存亡的挑戰。我們必須緊跟時代步伐,不斷“引進、吸收、再創造”,不斷提高企業的加工制造水平,逐漸建立起信息化制造系統,用柔性制造系統替代剛性制造系統,提升科技創新水平。

  我們倡議,在中國液壓氣動密封件工業協會指導協調下,貫徹落實國家有關産業集群建設發展精神,旋轉接頭制造、應用、材料、科研、檢測等有關企業聯手共謀良策,共建創新最新日韩人妻出轨乱轮團隊,擁有了優秀的人才團隊,就能占據該領域的制高點,就能迎來新市場、新商機,就可以用新理論、新技術、新工藝、新模式,共創中華民族旋轉接頭的産業品牌,共贏創新帶來的品牌最新日韩人妻出轨乱轮成果和紅利。

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  該文刊登于我刊2018年第12期 www.tzxh.cn


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